Как выбрать sfp модуль для оптики

Оптический SFP: что это такое и как его выбрать?

Оптический модуль широко используется для подключения сетевых устройств, таких как коммутаторы, NIC (сетевая карта) и медиаконвертеры, которые делают их необходимыми в волоконно-оптических соединениях. В этом посте будет рассмотрен оптический SFP, который является отраслевой рабочей лошадкой более 15 лет, включая типы и приложения SFP модулей, а также то, как выбрать подходящий оптический SFP.

Что такое оптический SFP?

Оптический SFP — также известный как form-factor pluggable или mini GBIC(gigabit interface converter), представляет собой компактный оптический модуль с горячей заменой, который широко используется как для телекоммуникационных приложений, так и для передачи данных. Его порт SFP принимает оба оптические модули и медные кабели. Вот почему он разработан и поддерживается многими поставщиками сетевых компонентов. Оптический SFP не стандартизирован каким-либо официальным органом по стандартизации, а определяется соглашением с несколькими источниками (MSA). Оптический SFP также поддерживает SONET, Gigabit Ethernet, Fibre Channel и другие стандарты связи. Кроме того, SFP заменил GBIC в большинстве приложений из-за своего небольшого размера.

Типы оптических SFP

Оптический SFP бывает разных типов на основе различных стандартов классификации. Существуют одномодовый SFP модуль и многомодовый модуль SFP в зависимости от типа кабеля, что позволяет пользователям выбирать подходящий модуль в соответствии с требуемым оптическим диапазоном для сети. Скорость передачи SFP модуля составляет от 100 Мбит/с до 4 Гбит/с и более. Рабочее расстояние этих оптических SFP может составлять от 500 метров до 100 километров. Модуль CWDM SFP и модули DWDM SFP также доступны для линий связи WDM. Кроме того, оптический SFP с интерфейсом RJ-45 позволяет осуществлять обмен данными по сетевым кабелям на витой паре. Вот простая классификация оптических SFP. В следующей таблице представлена простая классификация оптических SFP.

Обычно порты SFP находятся в Ethernet коммутаторах, маршрутизаторах, межсетевых экранах и сетевых картах. Оптические SFP подключают сетевое устройство к оптическому или медному сетевому кабелю, например Cat5e. И другие типы оптических SFP, такие как 3G видео SFP, 12G видео SFP, также используются в камерах HD или системах мониторинга.

Общие вопросы о оптическом SFP

1. DDM, DOM, RGD — Какие функции они представляют?

DDM, DOM и RGD часто встречаются в именах оптических SFP, что путают пользователей. Фактически, DDM (Digital Diagnostics Monitoring) — это технология, которая позволяет пользователям в реальном времени отслеживать параметры в модулях SFP, такие как входная мощность, выходная мощность и температура. DOM (digital optical monitoring) похож на DDM, позволяя пользователям контролировать параметры оптических SFP. RGD означает, что SFP — это модуль повышенной прочности, который хорошо подходит для промышленных сетевых приложений, таких как автоматизация производства, подстанции и интеллектуальные транспортные системы.

2. В чем разница между одномодовым SFP и многомодовым SFP?

Есть три основных различия между одномодовым SFP (SM, SMF ) и многомодовым SFP (MM, MMF). Первый — это используемый с ними оптический патч-корд. Одномодовое волокно имеет меньшую сердцевину, чем многомодовое, и обеспечивает неограниченную полосу пропускания и меньшие потери. В то время как многомодовое волокно может распространять несколько мод света. Второй — дальность передачи. Одномодовый SFP часто используется в длинных линиях связи до 120 км, но многомодовый SFP используется в коротких приложениях. Последнее — это стоимость. Одномодовый SFP дороже многомодового SFP из-за использования другого светоизлучающего блока.

3. В чем разница между SFP и SFP+?

SFP и SFP+ имеют одинаковый размер и внешний вид. Основное различие между SFP и SFP+ заключается в том, что SFP часто используется для приложений 100Base или 1000Base, тогда как SFP+ используется в приложениях Gigabit Ethernet. И скорость передачи данных и дальность передачи у них тоже разные. Например, SFP поддерживает скорость Fibre Channel модуля до 4 Гбит/с, а скорость SFP+ составляет до 10,3125 Гбит/с.

4. Можно ли использовать аппаратные средства SFP в слотах SFP+?

Во многих случаях порт SFP+ принимает оптические SFP, но скорость будет снижена до 1 Гбит/с вместо 10 Гбит/с. Однако модули SFP+ нельзя подключить к порту SFP, поскольку SFP+ не поддерживает скорость ниже 1 Гбит/с. Кроме того, почти все порты SFP+ на коммутаторах Cisco могут поддерживать SFP, но многие порты SFP+ коммутатора Brocade поддерживают только модулей SFP+.

5. Как сохранять оптический SFP?

Вообще говоря, есть несколько аспектов сохранения оптических SFP.

Защита оптического порта. Держите торцевую поверхность в чистоте; избегать длительного нахождения порта SFP в воздухе; избегайте царапин на торцевой поверхности или втулке и т. д.

Правильно использовать модуль SFP. Удержите оптический модуль на нормальном уровне; подключите и вложите модуль SFP мягко, чтобы уменьшить случайный ущерб.

Сохранять нормальную влажность окружающей среды при использовании трансивера SFP.

Что следует учитывать при выборе оптического SFP?

Когда дело доходит до покупки оптических SFP, многие пользователи предпочитают модули Cisco SFP. Однако по мере процветания рынка оптических трансиверов, множество трёхсторонних поставщиков оптических трансиверов начинают предлагать более дешевые оптические SFP, которые имеют ту же производительность, что и Cisco SFP. Тогда что следует учитывать при выборе оптических SFP 1G?

Совместимость оптического SFP

При покупке трёхстороннего оптического SFP, совместимость часто является самым важным параметром, который волнует пользователей. Перед размещением заказа вы можете проверить центр тестирования модулей поставщика, чтобы убедиться, что выбранный модуль SFP совместим с вашими устройствами. Или просто спросите у представителя подробности о совместимости оптического SFP.

Новые или б/у оптические SFP

На рынке есть как новые, так и б/у оптические SFP. Научить их различать, чтобы избежать ненужных потерь. Обычно используемый модуль SFP может иметь царапины на внешнем виде и на оптическом порте, что является основным методом отличить его. Кроме того, еще один эффективный способ — проверить оптическую мощность и сравнить результат теста со спецификациями. Если результат сильно отличается, будьте осторожны, это может быть б/у оптическим SFP.

Цена оптических SFP

По сравнению с Cisco SFP или оптическими SFP других брендов, трёхсторонние оптические SFP более экономичны. В нормальных условиях, за исключением цены, нет никакой разницы в производительности совместимых модулей 1G SFP и OEM SFP. Вот почему на рынке популярны совместимые оптические SFP. Пользователи могут выбрать подходящие совместимые оптические SFP от надежных поставщиков в соответствии с их потребностями по низкой цене. Кликнуть здесь, чтобы узнать прайс-лист FS SFP.

Температурная стабильность

Оптический SFP в основном используется в дата-центрах или на коммутаторах, где температура может отличаться в большом диапазоне. Слишком высокая или две низкие температуры могут повлиять на оптическую мощность и оптическую чувствительность. Следовательно, температурная стабильность является важным фактором для обеспечения нормальной работы оптического SFP.

Качество оптического SFP и послепродажное обслуживание

Никто не может гарантировать, что полученные оптические SFP на 100% нормальны. А срок службы оптического трансивера у многих производителей обычно составляет 5 лет. В первый год сложно сказать, хорошее или плохое качество. Поэтому важно выбрать надежного поставщика.

Как выбрать SFP (SFP+) модуль?

SFP (Small Form-factor Pluggable) и SFP+ (Enhanced Small Form-factor Pluggable) – стандарты компактных оптических приемо-передатчиков. Они наиболее востребованы при построении оптоволоконных сетей, по сравнению с трансиверами других типов, поэтому в нашей сегодняшней статье мы будем говорить именно о них.

Что такое SFP (SFP+) модули?

SFP (SFP+) модуль представляет собой миниатюрный узел в металлическом корпусе, с одной стороны имеющий контакты для подсоединения к главному устройству (маршрутизатору, коммутатору), а с другой — разъемы для подсоединения оптического кабеля (реже — витой пары), которые до использования закрыты пластиковой заглушкой.

SFP и SFP+ модули были разработаны в качестве ответа на разнообразие видов оптических кабелей. Вместо того, чтобы создавать линейки коммутаторов, маршрутизаторов и т. д., оснащенных различными сочетаниями разъемов для оптических кабелей разных типов, производители добавляют в устройства порты, а вернее сказать — пустые слоты, «шахты» под SFP-модули. Администратору сети остается только подобрать правильный тип оптического трансивера и вставить его в слот, создав таким образом оптический (или медный) порт нужного стандарта.

Большинство видов SFP и SFP+ имеют практически одинаковый форм-фактор: идентичные размеры, похожую конструкцию, материал корпуса у обоих типов — металл.

Это позволяет сделать слоты для них универсальными. Большинство устоявшихся производителей сетевого оборудования на сегодняшний день в своих устройствах размещают порты формата SFP+, и предусматривают обратную совместимость, так что в эти слоты чаще всего можно вставлять модули формата SFP. При этом, конечно, SFP трансивер будет работать согласно своим параметрам, а не характеристикам SFP+. Но нужно уточнять, есть ли такая возможность, например, в устройствах MikroTik зачастую поддерживается только SFP+.

Обратная манипуляция — вставить модуль SFP+ в разъем для SFP — невозможна.

Наличие порта для SFP-модулей в концевых маршрутизаторах или коммутаторах позволяет:

• подключить сегмент локальной сети, удаленный на расстояние более 100 м, максимальных для медного кабеля, оптическим кабелем без применения промежуточных усилителей;
• подключиться к провайдеру оптического интернета без использования абонентского PON-модема;
• при необходимости осуществлять «горячую» замену сбойных модулей — они все ее поддерживают;
• при необходимости увеличивать пропускную способность канала или его дальность путем использования более «скоростного» кабеля и соответствующих модулей.

Размер разъема стандартного SFP-модуля по габаритам соответствует разъему RJ45, что позволяет в устройстве размером в один юнит (1U) разместить до 48 SFP-разъемов. Большинство производителей в профессиональных устройствах размещают один, два или четыре SFP-разъема, иногда совмещенных попарно с разъемами RJ45 (комбо-порты) для большей универсальности. В последнем случае, одновременная работа обоих портов не допускается, работает тот, который был задействован первым.

Оптические модули являются активным оптоволоконным оборудованием — они потребляют электроэнергию и выделяют тепло. Это нужно учитывать, если вы собираетесь использовать под SFP модули в коммутаторе/маршрутизаторе большое количество слотов.

Большинство современных модулей поддерживают функцию цифрового контроля качества связи – DDM, Digital Diagnostics Monitoring, или DOM, Digital Optics Monitoring, позволяющие диагностировать повреждения кабеля и сбои модулей. Определить, есть ли такая поддержка часто можно уже по маркировке трансивера — в ней присутствует буква d.

Виды SFP и SFP+ модулей

Оптические SFP и SFP+ модули различаются по многим параметрам, основными из которых являются:

• собственно, тип форм-фактора — SFP или SFP+;
• для какого типа оптоволоконного кабеля они предназначены — одномодового или многомодового;
• максимальная длина сегмента кабеля;
• количество волокон — одно или два;
• используемая длина волны;
• разъемы под оптику или под RJ-45;
• используемая технология спектрального уплотнения;
• поддерживаемые стандарты 1000BASE-X и 1000BASE-T;
• тип оптического коннектора.

Знать основные параметры модуля необходимо для того, чтобы корректно подобрать его под существующую (или строящуюся) сеть.

На более тонких характеристиках, таких, как тип лазера, мощность излучателя, ширина спектральной линии и тому подобных, мы пока останавливаться не будем, хотя при построении сети и подборе совместимых пар модулей они также могут иметь значение.

Пропускная способность оптических модулей

В зависимости от поддерживаемой технологии — Ethernet, STM-1, STM-4, STM-16 или Fibre Channel — модули могут поддерживать скорость:

• формата SFP — до 4,25 Гбит/сек;
• формата SFP+ — до 16 Гбит/сек.

Однако, так как у нас чаще всего используются оптические Ethernet модули, принято говорить о скорости 1 Гбит/сек для SFP и 10 Гбит/сек для SFP+.

На рынке также представлено некоторое количество 100-мегабитных SFP трансиверов, но их востребованность в последнее время все меньше.

Максимальная пропускная способность Ethernet SFP-модуля — 1,25 Гбит/сек.

Максимальная пропускная способность Ethernet SFP+ модуля — 10 Гбит/сек

Многомодовые и одномодовые

Центральное различие между SFP модулями заключается в том, какого типа оптоволоконный кабель используется – многомодовый (MM, MMF) или одномодовый (SM, SMF). В практическом плане это имеет значение при подборе модулей с учетом типа кабеля в вашей сети, дальности ее пролетов, а также сумм, которые выделяются на ее проведение.

Многомодовый кабель имеет более толстую сердцевину и лучше собирает свет от излучателя. За счет этого многомодовые соединения значительно терпимее к качеству материала, компонентов, излучателей и оборудования. Однако, их серьезным недостатком является ограниченная максимальная длина сегмента кабеля – около 550 метров. Поэтому многомодовые SFP и SFP+ модули используются сравнительно редко, хотя обычно дешевле одномодовых.

Дальность передачи для одномодового кабеля без дополнительных ухищрений может достигать 80 километров, а при высококачественном кабеле и модулях, и использовании длинной волны как на передачу, так и на прием (1510/1570) — даже 120 км.

Многомодовые и одномодовые SFP и SFP+ модули несовместимы.

Дальность передачи

Многомодовые оптические модули, как мы уже сказали, поддерживают передачу только на расстояние до 550 метров. В маркировке SFP трансиверов это обычо обозначается цифрой 0,5 (к примеру, 0,5LC), есть многомодовые модули с поддержкой еще меньшей дальности.

Максимальная дальность одномодовых оптических трансиверов зависит от форм-фактора:

• SFP-модули, в основном, выпускаются для расстояний 3 км, 10 км, 20 км, 40 км, 80 км (но могут быть также некоторые дополнительные вариации), максимально — 120 км.
• SFP+ модули также выпускаются для различных расстояний, но максимум — это 80 км (из-за высокой скорости соединения).

Максимальная дальность для SFP — 120 км, для SFP+ — 80 км.

При этом использование технологий спектрального уплотнения на скоростях до 10 Гбит/сек дополнительно снижает дальность передачи. Для модулей SFP+ WDM, CWDM и т. д. максимальная дальность уже не превышает 60 км.

Двухволоконные и одноволоконные

SFP и SFP+ модули выпускаются двухволоконные (или «двуглазые» в простонародье) и одноволоконные («одноглазые»).

В силу специфики оптического кабеля, для организации дуплекса используется пара волокон. Соответственно, все SFP-модули для данных соединений имеют по паре кабельных разъемов. Один разъем предназначен для передачи данных, второй — для приема. К двухволоконным (двухразъемным) относятся как обычные модули, так и CWDM, DWDM. Но поднять сеть с использованием спектрального уплотнения CWDM, DWDM может быть гораздо более выгодным, чем на обычных двухволоконных модулях.

Оптические модули с технологией уплотнения сигнала WDM — одноволоконные. Технология позволяет использовать и для передачи, и для приема сигнала одно волокно (один разъем). Такие модули еще называют Bi-Di («двунаправленные»). Их максимальная пропускная способность, при прочих равных условиях, равна пропускной способности двухволоконного трансивера без спектрального уплотнения. Поэтому использование при построении сети BiDi SFP модулей выгоднее обычных двухволоконных (без спектрального уплотнения).

Двухволоконные (с двумя оптическими разъемами) — все SFP и SFP+ модули, кроме WDM. Обычно эффективность использования в сети CWDM, DWDM модулей выше, чем стандартных двухволоконных.

Одноволоконные (с одним разъемом) — в основном, только WDM модули. Их возможности обеспечения общей пропускной способности сети выше, чем обычных двухволоконных, но в во многих случаях уступают CWDM, DWDM.

Существуют и Bi-Di (двунаправленные, одноволоконные) SFP, SFP+ модули, однако в продаже их найти проблематично.

Для оптики и для RJ-45

Следует также упомянуть, что помимо оптических, большинство поставщиков SFP-модулей выпускают также варианты модулей SFP и SFP+ с гигабитными портами 1000Base-T (под медный кабель) для увеличения возможностей расширения сетевых устройств с подобными разъемами. Такой модуль позволяет использовать слот под SFP для создания разъема RJ-45 под витую пару, а не под оптику.

Длина волны

SFP-модули осуществляют прием и передачу сигнала на разных длинах волны. Поэтому при подборе пар приемо-передатчиков нужно учитывать этот фактор, не все они будут совместимы между собой.

В обычных и WDM модулях SFP и SFP+:

• В многомодовых — 850/1550нм.
• В одномодовых — это чаще всего 1310/1550нм, для дальних расстояний — 1490/1550нм, 1510/1570нм. Существуют и другие вариации.

В модулях CWDM/DWDM:

Здесь используемых длин волн гораздо больше, как раз за счет этого и реализуется спектральное уплотнение и достигается высокая емкость передачи данных по одному волокну. Но об этом подробнее в следующей статье.

На поддерживаемых стандартах Ethernet, типах коннекторов и технологиях спектрального уплотнения мы подробно остановимся в следующей публикации.

Цветовая маркировка модулей

Для того, чтобы визуально отличать разные типы модулей, была придумана цветовая маркировка защелок. Их пластиковые оболочки делают красного, зеленого, желтого, бирюзового и других цветов.

Но проблема в том, что кодирование типа модуля по цвету защелки не является однозначно утвержденным и общепринятым и часто отличается от производителя к производителю. Однако если вы работаете с модулями одного производителя — цветная кодировка может существенно облегчить работу.

Единственный способ однозначно определить форм-фактор модуля, учитывая внешнее сходство SFP и SFP+ — маркировка. Модули SFP+ стандартов 10GBase-ER и ZR также нередко длиннее обычного и снабжены радиаторами охлаждения, поскольку в процессе работы могут заметно нагреваться. также маркировка часто содержит информацию о других характеристиках трансиверов.

Цветовая маркировка защелок различна у разных производителей

Пример маркировки

К примеру, типичная маркировка модуля выглядит так:

• SFP — тип форм-фактора модуля;
• 1SM — одно одномодовое волокно (одноволоконный модуль);
• 1550nm — длина волны передатчика (чуть ниже аналогичное обозначение 1550TX);
• 3SC — 3 км максимальная длина сегмента кабеля, SC — тип законцовки кабеля;
• 1000Base-LX — поддерживаемый стандарт Ethernet.

Коротко о совместимости разных типов SFP и SFP+

Производитель выпускает SFP и SFP+ трансиверы обычно в парах, которые совместимы между собой. Поэтому оптимальный вариант — ставить такие парные модули на обоих концах кабеля.

Стабильная совместная работа непарных модулей не гарантирована, даже если они совпадают по реализуемому стандарту, длине волны и количеству коннекторов. Возможны проблемы даже с совмещением двух модулей от одного производителя из разных линеек либо выпущенных в разные годы. Не исключено повреждение модулей, ошибки приема/передачи, ошибки согласования дуплекса и даже повреждения кабеля.

Крупные производители оборудования, такие как Cisco, HP, Alcatel-Lucent, 3com, Juniper, Dell и прочие во многих случаях искусственно блокируют работу своих маршрутизаторов/коммутаторов с SFP-модулями сторонних производителей, хотя нередко под своей торговой маркой продают модули сторонней разработки.

Вопрос, требующий рассмотрения в отдельной публикации — это совместимость модулей формата CWDM/DWDM. Благодаря широкополосному приемнику здесь возможны различные варианты компоновки модулей.

Для соединения устройств в стойке и стоек между собой выпускаются готовые оптические кабели стекирования, укомплектованные совместимыми SFP-модулями для соединения. Еще одна возможность, реализуемая при помощи стекирующего кабеля – подключение высокопроизводительных сетевых хранилищ.

Як вибрати модуль SFP (SFP+)

SFP (Small Form-factor Pluggable) та SFP+ (Enhanced Small Form-factor Pluggable) – стандарти компактних оптичних приймачів. Вони найбільш затребувані при побудові оптоволоконних мереж порівняно з трансіверами інших типів, тому в нашій сьогоднішній статті ми говоритимемо саме про них.

ЩО ТАКЕ МОДУЛІ SFP (SFP+)?

SFP ( SFP+) модуль являє собою мініатюрний узел у металевому корпусі, що з одного боку має контакти для під'єднання до головного пристрою (маршрутизатору, комутатору), а з іншого — роз'єми для під'єднання оптичного кабелю (рідше — крутіння пари) ), які до використання закриті пластиковою заглушкою.

SFP та SFP+ модулі були розроблені як відповідь на різноманітність видів оптичних кабелів. Замість створення лінійок комутаторів, маршрутизаторів і т. д., оснащених різними роз'ємами для різних видів оптичного кабелю/конекторів/ відстаней, виробники додають у пристрої порти, а точніше сказати — порожні слоти, "шахти" під SFP-модулі. Адміністратору мережі залишається лише підібрати правильний тип оптичного трансівера та вставити його у слот, створивши таким чином оптичний (або мідний) порт потрібного стандарту.

Більшість видів SFP та SFP+ мають практично однаковий форм-фактор: ідентичні розміри, схожу конструкцію, матеріал корпусу в обох типах – метал.

Це дозволяє зробити слоти їм універсальними. Більшість усталених виробників мережного обладнання на сьогоднішній день у своїх пристроях розміщують порти формату SFP+, і передбачають зворотну сумісність, тому в ці слоти найчастіше можна вставляти модулі формату SFP . При цьому, звичайно, SFP трансівер працюватиме згідно зі своїми параметрами, а не характеристиками SFP+. Але потрібно уточнювати, чи є така можливість, наприклад, у пристроях MikroTik найчастіше підтримується лише SFP+.

Зворотна маніпуляція – вставити модуль SFP+ у роз'єм для SFP – неможлива.

Наявність порту для SFP-модулів у кінцевих маршрутизаторах або комутаторах дозволяє:

• підключити сегмент локальної мережі, віддалений на відстань понад 100 м, максимальних для мідного кабелю оптичним кабелем без застосування проміжних підсилювачів;
• підключитись до провайдера оптичного інтернету без використання абонентського PON-модему;
• за необхідності здійснювати «гарячу» заміну збійних модулів — вони її підтримують;
• при необхідності збільшувати пропускну здатність каналу або його дальність шляхом використання більш «швидкісного» кабелю та відповідних модулів.

Розмір роз'єму стандартного SFP-модуля за габаритами відповідає роз'єму RJ45, що дозволяє пристрої розміром в один юніт (1U) розмістити до 48 SFP-роз'ємів. Більшість виробників у професійних пристроях розміщують один, два або чотири SFP-роз'єми, іноді поєднані попарно з роз'ємами RJ45 (комбо-порти) для більшої універсальності. В останньому випадку одночасно робота обох портів не допускається, працює той, який був задіяний першим.

Оптичні модулі є активним оптоволоконним обладнанням – вони споживають електроенергію та виділяють тепло. Це потрібно враховувати, якщо ви збираєтеся використовувати під SFP модулі у комутаторі/маршрутизаторі велику кількість слотів.

Більшість сучасних модулів підтримують функцію цифрового контролю якості зв'язку – DDM, Digital Diagnostics Monitoring або DOM, Digital Optics Monitoring, що дозволяє діагностувати пошкодження кабелю та збої модулів. Визначити, чи така підтримка часто можна вже за маркуванням трансівера — у ній присутня буква d.

ВИДИ SFP ТА SFP+ МОДУЛІВ

Оптичні SFP та SFP+ модулі розрізняються за багатьма параметрами, основними з яких є:

• власне, тип форм-фактора – SFP або SFP+;
• для якого типу оптоволоконного кабелю вони призначені – одномодового чи багатомодового;
• максимальна довжина сегмента кабелю;
• кількість волокон – одне чи два;
• довжина хвилі, що використовується;
• рознімання під оптику або під RJ-45;
• використовується технологія спектрального ущільнення;
• підтримувані стандарти 1000BASE-X та 1000BASE-T;
• тип оптичного конектора.

Знати основні параметри модуля необхідно для того, щоб корректно підібрати його під існуючу (або будується мережу).

На більш тонких характеристиках, таких як тип лазера, потужність випромінювача, ширина спектральної лінії тощо, ми поки що зупинятися не будемо, хоча при побудові мережі та підборі сумісних пар модулів вони також можуть мати значення.

Пропускна спроможність оптичних модулів

Залежно від технології, що підтримується — Ethernet, STM-1, STM-4, STM-16 або Fibre Channel — модулі можуть підтримувати швидкість:

• формату SFP – до 4,25 Гбіт/сек;
• формату SFP+ – до 16 Гбіт/сек.

Однак, оскільки у нас найчастіше використовуються оптичні Ethernet модулі, прийнято говорити про швидкість 1 Гбіт/сек для SFP та 10 Гбіт/сек для SFP+.

На ринку також представлена ​​деяка кількість 100-мегабітних SFP трансіверів, але їхня затребуваність останнім часом дедалі менше.

Максимальна пропускна спроможність Ethernet SFP-модуля – 1,25 Гбіт/сек.

Максимальна пропускна здатність Ethernet SFP+ модуля – 10 Гбіт/сек

Багатомодові та одномодові

Центральне різниця між SFP модулями в тому, який тип оптоволоконний кабель використовується – багатомодовий (MM, MMF) чи одномодовий (SM, SMF) . У практичному плані це має значення при підборі модулів з урахуванням типу кабелю у вашій мережі, дальності її прольотів, а також сум, що виділяються для її проведення.

Багатомодовий кабель має товстішу серцевину і краще збирає світло від випромінювача. За рахунок цього багатомодові з'єднання значно терплячі до якості матеріалу, компонентів, випромінювачів та обладнання. Однак їх серйозним недоліком є ​​обмежена максимальна длина сегмента кабелю – близько 550 метрів . Тому багатомодові SFP та SFP+ модулі використовують порівняно рідко, хоча зазвичай дешевші за одномодові.

Дальність передачі для одномодового кабелю без додаткових хитрощів може досягати 80 кілометрів, а при високоякісному кабелі та модулях та використанні довгої хвилі як на передачу, так і на прийом (1510/1570) – навіть 120 км .

Багатомодові та одномодові SFP та SFP+ модулі несумісні.

Дальність передачі

Багатомодові оптичні модулі, як ми вже сказали, підтримують передачу лише на відстань до 550 метрів. У маркуванні SFP трансіверів цей звичай позначається цифрою 0,5 (наприклад, 0,5LC), є багатомодові модулі з підтримкою ще меншої дальності.

Максимальна дальність одномодових оптичних трансіверів залежить від форм-фактору:

• SFP-модулі, в основному, випускаються для відстаней 3 км, 10 км, 20 км, 40 км, 80 км (але можуть бути деякі додаткові варіації), максимально – 120 км.
• SFP+ модулі також випускаються для різних відстаней, але максимум – це 80 км (через високу швидкість з'єднання).

Максимальна дальність для SFP – 120 км, для SFP+ – 80 км.

При цьому використання технологій спектрального ущільнення на швидкостях до 10 Гбіт/с додатково знижує дальність передачі. Для модулів SFP+ WDM, CWDM тощо. максимальна дальність не перевищує 60 км.

Двоволоконні та одноволоконні

SFP і SFP+ модулі випускаються двоволоконні (або "двоокі" у народі) та одноволоконні ("одноокі").

В силу специфіки оптичного кабелю для організації дуплекса використовують пару волокон. Відповідно, всі SFP-модулі для цих з'єднань мають по парі кабельних роз'ємів. Один роз'єм призначений для передачі даних, інший – для прийому. До двоволоконних (двороз'ємних) відносяться як звичайні модулі, так і CWDM, DWDM. Але підняти мережу з використанням спектрального ущільнення CWDM, DWDM може бути набагато вигіднішим, ніж на звичайних двоволоконних модулях.

Оптичні модулі з технологією ущільнення сигналу WDM – одноволоконні. Технологія дозволяє використовувати і передачі, і прийому сигналу одне волокно (один роз'єм). Такі модулі ще називають Bi-Di ("двонаправлені"). Їх максимальна пропускна здатність, за інших рівних умов, дорівнює пропускній здатності двоволоконного трансівера без спектрального ущільнення. Тому використання при побудові мережі BiDi SFP модулів вигідніше за звичайні двоволоконні (без спектрального ущільнення).

Двоволоконні (з двома оптичними роз'ємами) — всі SFP та SFP+ модулі, крім WDM. Зазвичай ефективність використання мережі CWDM, DWDM модулів вища, ніж стандартних двоволоконних.

Одноволоконні (з одним роз'ємом) – в основному лише WDM модулі. Їх можливості забезпечення загальної пропускної спроможності мережі вищі, ніж звичайних двоволоконних, але у багатьох випадках уступають CWDM, DWDM.

Існують і Bi-Di (двонаправлені, одноволоконні) SFP CWDM модулі, проте у продаж на українському ринку їх знайти проблематично.

Для оптики та для RJ-45

Крім оптичних, більшість постачальників SFP-модулів випускають також варіанти модулів SFP та SFP+ з гігабітними портами 1000Base-T (під мідний кабель) для збільшення можливостей розширення мережевих пристроїв з подібними роз'ємами. Такий модуль дозволяє використовувати слот під SFP для створення роз'єму RJ-45 під кручену пару, а не під оптику.

Довжина хвилі

SFP-модулі здійснюють прийом та передачу сигналу на різних довжинах хвилі. Тому при підборі пар приймачів потрібно враховувати цей фактор, не всі вони будуть сумісні між собою.

У звичайних та WDM модулях SFP та SFP+:

• У багатомодових – 850/1550нм.
• У одномодових – це найчастіше 1310/1550нм, для далеких відстаней – 1490/1550нм, 1510/1570нм. Існують інші варіації.

У модулях CWDM/DWDM:

Тут довжин хвиль набагато більше, саме за рахунок цього і реалізується спектральне ущільнення і досягається висока ємність передачі даних по одному волокну. Але про це докладніше у статті.

На стандартах Ethernet, типах конекторів та технологіях спектрального ущільнення ми докладно зупинимося у наступній публікації.

КОЛІРНЕ МАРКУВАННЯ МОДУЛІВ

Для того щоб візуально відрізняти різні типи модулів, було придумано кольорове маркування скоби. Їхні пластикові оболонки роблять червоного, зеленого, жовтого, бірюзового та інших кольорів.

Але проблема в тому, що кодування типу модуля за кольором скоби не є однозначно затвердженим і загальноприйнятим і часто відрізняється від виробника до виробника. Однак якщо ви працюєте з модулями одного виробника – кольорове кодування може суттєво полегшити роботу.

Єдиний спосіб однозначно визначити форм-фактор модуля, враховуючи зовнішню схожість SFP та SFP+ – маркування. Модулі SFP+ стандартів 10GBase-ER і ZR також нерідко довші за звичайний і забезпечені радіаторами охолодження, оскільки в процесі роботи можуть помітно нагріватися. також маркування часто містить інформацію про інші характеристики трансіверів.

Колірне маркування засувок різне у різних виробників

ПРИКЛАД МАРКУВАННЯ

Наприклад, типове маркування модуля виглядає так:

• SFP — тип форм-фактора модуля;
• 1SM — одне одномодове волокно (одноволоконний модуль);
• 1550nm — длина хвилі передавача (трохи нижче за аналогічне позначення 1550TX);
• 3SC – 3 км максимальна длина сегмента кабелю, SC – тип закінчення кабелю;
• 1000Base-LX — підтримуваний стандарт Ethernet.

КОРОТКО ПРО СУМІСНІСТЬ РІЗНИХ ТИПІВ SFP ТА SFP+

Виробник випускає SFP та SFP+ трансівери зазвичай у парах, які сумісні між собою. Тому оптимальний варіант – ставити такі парні модулі на обох кінцях кабелю.

Стабільна спільна робота непарних модулів не гарантована, навіть якщо вони збігаються за стандартом, довжиною хвилі та кількістю конекторів. Можливі проблеми навіть із поєднанням двох модулів від одного виробника з різних лінійок або випущених у різні роки. Не виключено пошкодження модулів, помилки прийому/передачі, помилки узгодження дуплексу та навіть пошкодження кабелю.

Великі виробники обладнання, такі як Cisco, HP, Alcatel-Lucent, 3com, Juniper, Dell та інші у багатьох випадках штучно блокують роботу своїх маршрутизаторів/комутаторів із SFP-модулями сторонніх виробників, хоча нерідко під торговою маркою продають модулі сторонньої розробки.

Питання, що вимагає розгляду в окремій публікації, — це сумісність модулів формату CWDM/DWDM. Завдяки широкосмуговому приймачеві тут можливі різні варіанти компонування модулів.

Для з'єднання пристроїв у стійці та стійок між собою випускаються готові оптичні кабелі стекування, укомплектовані сумісними SFP-модулями для з'єднання. Ще одна можливість, що реалізується за допомогою стекуючого кабелю – підключення високопродуктивних мережевих сховищ.

Выбор и использование SFP модулей

• 05.09.2022
• Опубликовано Modultech
• Вкл 06.04.2021
• 0 комментарии

Подбор необходимых трансиверов начинается с их форм-фактора, он зависит от порта маршрутизатора или коммутатора и от скорости передачи канала, который необходимо организовать. В данной статье мы рассмотрим, как правильно выбрать SFP модули, поговорим о совместимости и нюансах эксплуатацию.

Съемный трансивер форм-фактора SFP (Small Form factor Pluggable), представляет собой компактное устройство в металлическом корпусе. Модули SFP поддерживают передачу данных на скоростях от 100 Мбит/с до 4.25 Гбит/с, а именно:

• 100 Мбит/с – FastEthrnet;
• 155 Мбит/с – STM-1;
• 622 Мбит/с – STM-4;
• 1,06 Гбит/с – 1 Gigabit Fiber Channel;
• 1,25 Гбит/с – GigabitEthernet;
• 2,125 Гбит/с – 2 Gigabit Fiber Channel;
• 2,5 Гбит/с – STM-16;
• 4,25 Гбит/с – 4 Gigabit Fiber Channel.

После определения скорости передачи и протокола передачи, необходимо определиться с технологией передачи (тип волокна, количество свободных волокон, протяженность оптической трассы). По технологии передачи трансиверы SFP можно разделить на следующие типы:

• Двухволоконные SFP трансиверы – используются для организации связи по двум волокнам многомодовым или одномодовым, одно из которых задействовано для передачи, второе для приема оптических сигналов;
• Одноволоконные (WDM, BiDirectional) SFP модули – используются для организации каналов передачи данных по одному одномодовому волокну, принимаемый (Rx) и передаваемый (Tx) оптические сигналы передаются в разных направлениях и имеют отличную друг от друга длину волны;
• CWDM SFP модули – это оптические трансиверы рассчитанные для формирования оптических сигналов в спектрального уплотнения CWDM. Визуально CWDM SFP ничем не отличаются от двухволоконных аналогов, но за счет специально настроенных передатчиков – лазеров и CWDM мультиплексоров позволяют создавать многоканальные системы передачи в рамках одного или нескольких одномодовых волокон;
• DWDM SFP трансиверы – оптические модули используемые в системах спектрального уплотнения DWDM, позволяющие создавать протяженное и многоканальные системы передачи в рамках одного или нескольких одномодовых волокон.

Приведем несколько примеров для иллюстрации. В пределах серверной или здания, чаще всего используется пара волокон. Для подобного подключения подойдут двухволоконные SFP модули SX / LX, на оба конца линии устанавливается два одинаковых модуля.

Для соединения площадок внутри города, целесообразнее использовать одноволоконные WDM модули. Они незначительно дороже двухволоконных, но помогут эффективнее использовать ёмкость существующих кабельных линий. Особенностью данного вида трансиверов является работа на разных длинах волн. На одном конце линии устанавливается модуль, который передаёт информацию на волне 1310 нм и принимает на волне 1550 нм. На другой стороне используется обратный модуль, с передачей на волне 1550 нм и приёмом сигнала на 1310 нм. Такие длины волн для передачи используют оптические трансиверы WDM SFP LX, дальностью до 40 км. Для передачи сигнала на расстояние 80 км и более используются модули WDM SFP ZX с длинами волн передачи 1490/1550 нм.

В городских Metro сетях, часто встречается нехватка свободных волокон, поэтому вполне возможно на волокне уже используется система уплотнения CWDM или DWDM. Тогда необходимо выяснить какие длины волн «свободны» (не задействованы на данный момент для передачи) и какие трансиверы используются. Останется только проверить показаниям системы DDM и убедиться в том, что модулей с аналогичным оптическим бюджетом будет достаточно.

Совместимость SFP модулей

Говоря про совместимость SFP трансиверов, подразумеваются два основных фактора:

1. Совместимость SFP модулей с сетевым оборудованием (коммутаторы, маршрутизаторы, транспондеры и т.д.);
2. Совместимость приемо-передатчиков с ответной частью (трансиверами на другой стороне линии).

При проверке совместимости трансиверов с сетевым оборудованием первое на что необходимо обратить свое внимание – это список поддерживаемых оборудованием трансиверов. Данный список уникален для каждой модели сетевого оборудования и может варьироваться в зависимости от версии операционной системы. Так же подробный список поддерживаемых трансиверов можно узнать из технической спецификации на оборудования, которая доступна на сайте производителя или приложена в комплекте с устройством.

Кроме списка совместимости, необходимо учитывать «специфичность» прошивок трансиверов каждого производителя. В стандарте MSA SFF-8472 напрямую указывается на специально выделенные области в прошивки для «специальной» информации производителя – Vendor Specific, которые могут использоваться по усмотрению производителя. Данная информация весьма специфична и знания по данному вопросу можно подчерпнуть из специализированных ресурсов или форумов.

В том случае, если заказывать SFP модули у проверенных поставщиков OEM продукции, необходимо лишь указать с каким оборудованием необходима совместимость, дальше это задача сервисно-инженерного отдела поставщика. Более подробно о перепрошивке трансиверов можно узнать по ссылке.

После определения совместимости трансивера с сетевым оборудованием, необходимо удостовериться в совместимости выбранного SFP модуля с ответной частью.

Главное что необходимо помнить, что аналогичные SFP модули разных производителей совместимы друг с другом, так как выполнены в рамках одних и тех же международных стандартов. Дальнейший подбор SFP модуля заключается в поиске технологической пары уже установленному трансиверу. Более подробно о выборе оптических трансиверов можно прочитать по ссылке.

Отдельно отметим, что совместимы, не только SFP модули разных производителей, но и подходящие друг другу по техническим характеристикам трансиверы разных форм-факторов, например:

• SFP < > GBIC;
• SFP+ < > XFP;
• SFP+ < > X2/XENPAK;
• XFP < > X2/XENPAK.

Перепрошивка SFP модулей

Для изменения служебной информации, записанной во внутреннюю память трансивера – смены прошивки, необходимо специальное устройство – программатор (на англ. – programming board). Программатор модулей представляет собой печатную плату, с одним или несколькими слотами для модулей, которая позволяет считывать и записывать информацию в память EEPROM трансивера. Так же для перепрошивки SFP необходим файл прошивки, в котором содержится вся информация о трансивере (тип, производитель, совместимость с оборудованием и т.д.). Сам по себе процесс смены кода занимает несколько секунд, т.к. полный объём EEPROM составляет всего 512 байт, а для совместимости необходимо заменить лишь 128 или 256 байт. Более подробно о процессе перепрошивки SFP модулей можно ознакомиться по ссылке.

Подключение SFP модулей

Все современные трансиверы SFP поддерживают «горячее» подключение, это значит, что трансивер можно устанавливать в порт работающего коммутатора без необходимости предварительно выключать сетевое оборудование. Для установки SFP модуля:

1. Вставьте модуль в порт;
2. С небольшим усилием толкайте его вперёд;
3. В момент стыковки контактной группы появится небольшое усилие.
4. В конце раздастся щелчок механизма фиксации – модуль установлен.

Подключение SFP модуля

Через несколько секунд после установки, SFP модуль станет доступен в системе управления сетевого устройства.

Никогда не заглядывайте в оптические разъёмы модуля установленного в оборудование, лазер может нанести вред зрению!

После успешной инициализации трансивера, необходимо подключить его к линии передачи. Для этого необходимо:

1. Снять заглушку с оптического разъема трансивера;
2. Подключить оптический (-кие) коннекторы патч-кора к разъему.

Подключение оптического кабеля к SFP модулю

Заглушку оптического разъёма лучше всего снимать в последний момент, непосредственно перед подключением. Это позволит минимизировать возможное попадание пыли внутрь оптического разъёма трансивера. Внимательное отношение к оптическим соединениям позволит облегчить запуска каналов и оборудования, а так же это способствует длительной и надёжной работе.

Для извлечения модуля из порта, необходимо отключить оптические патч-корды и потянуть рычаг толкателя. После чего аккуратно вытянуть модуль из порта и установить заглушку оптического порта.

Отключение SFP трансивера из порта

Хранить трансиверы необходимо с установленной заглушкой в специальном блистере, либо антистатическом пакете в условиях, описанных в технической документации. Обычно, температура хранения составляет -40…+85°С, при влажности от 0 до 95% без конденсата. Такой способ хранения убережёт модули от загрязнений и возможных механических повреждений или электростатических разрядов.

Мониторинг параметров работы SFP трансиверов

Все современные SFP модули оснащены системой DDM (Digital Diagnostic Monitoring). Система цифрового мониторинга в реальном времени показывает значения: уровня оптических приёма и передачи, подаваемого на модуль напряжения, температуры и тока смещения лазера. Кроме текущего значения, в системе так же отображаются пороговые значения каждого из параметров. Эти значения записаны в трансивере и индивидуальны для каждого типа трансиверов.

Рассмотрим подробнее каждый из этих параметров DDM:

1. Уровень сигнала Tx – данный параметр сообщает мощность излучения лазера. Если значение этого параметра ниже или выше допустимого, значит трансивер неисправен.
2. Уровень сигнала Rx – пожалуй самый востребованный параметр. Если текущее значение ниже порога чувствительности, в канале начнут возникать ошибки. Чем ниже уровень принимаемого сигнала, тем больше ошибок будет появляться при передаче. Необходимо знать, что «дальнобойные» трансиверы (80 км и более) оснащаются APD приёмниками, их особенность в том, что при превышении уровня допустимого сигнала приёмник может выйти из строя. Поэтому такие трансиверы нельзя устанавливать на короткие линии с маленьким затуханием.
3. Напряжение – нормальное значение для любого SFP / SFP+ составит около 3.3В
4. Температура – перегрев модуля может вызывать ошибки на приёме, а так же сокращает ресурс модуля.
5. Ток смещения BIAS – редко используемый параметр, отражает состояние лазера. Значения близкие к пороговым, означают о возможной неисправности, либо сообщают о скором выходе из строя.

Пример отображения DDM трансивера SFP

Система DDM удобный и информативный инструмент для диагностики неисправностей и предотвращение возможных неполадок. Более подробно о системе Digital Diagnostic Monitoring можно ознакомиться по ссылке.

Основные проблемы при использовании модулей

При эксплуатации SFP трансиверов можно столкнуться с разнообразными проблемами и неполадками. Мы постараемся рассмотреть наиболее распространённые.

Стандарты SFP MSA чётко описывают габаритные размеры и конструкцию, как трансиверов, так и портов в оборудовании. Тем не менее, случаются ситуации, когда SFP модуль застревает в порту. Причиной как правило служит искривление края отверстия в язычке SFP порта. Как вытащить застрявший SFP модуль?

Начните с осмотра соседних свободных портов, если такие имеются, и аналогичного модуля. Обратите внимания на то, какими элементами модуль фиксируется в корпусе порта.

Для извлечения застрявшего трансивера необходимо:

1. Перевести скобу толкателя трансивера в горизонтальное положение;
2. Надавливая на нижнюю часть трансивера, попробуйте толкать его вверх и с не большим усилием тянуть на себя.

Если это не помогает, нужно отогнуть язычок SFP порта, для этого удобнее всего использовать плоское и прочное лезвие канцелярского ножа. Его необходимо просунуть между нижней стороной модуля и корпусом порта. Таким образом, вы освободите запорный механизм SFP модуля и сможете извлечь его из порта.

Извлечения застрявшего трансивера

В нашей практике была и обратная ситуация: SFP модули плохо фиксировались в портах коммутатора. Проблема заключалась в том, что трансивер можно было легко вытащить, просто потянув за подключенные патч-корды. После небольшого расследования выяснилось, что размеры портов коммутатора не удовлетворяли требованиям SFP MSA и были значительно больше необходимого. То есть, в следствии несоблюдения габаритных размеров корзины SFP порта, запорный механизм установленного в нее SFP модуля не мог зафиксировать трансивер внутри.

Поврежденный порт и схема SFP порта MSA

На практике часто встречается ситуация, когда модуль «не светит», то есть не запускает лазер или испускаемый лазером импульс слишком мал. Это может происходить по нескольким причинам:

• Засорен оптический порт «Тх»;
• Порт коммутатора не активирован (shutdown);
• Неисправность лазера.

Проверить чистоту оптического порта можно при помощи специального микроскопа для проверки оптических разъемов и коннекторов.

Проверка оптического разъема SFP модуля при помощи микроскопа

Если в ходе осмотра порта выясниться что он засорен, и оптический сигнал не может «преодолеть» загрязнение, необходимо произвести очистку при помощи специального чистящего устройства One-Click-Cleaner или при помощи специальных безворсовых палочек. В том случае, если у вас нет микроскопа, необходимо произвести чистку оптического порта превентивно, указанными выше инструментами. Отдельно отметим, что не рекомендуется использовать спирт или спиртосодержащие смеси для очистки оптических разъемов трансиверов.

One-Click-Cleaner и безворсовые палочки

Для проверки активности порта необходимо подключиться к сетевому оборудованию и зайти в конфигурацию конкретного порта, в ней должна стоять отметка, указывающая на активность порта. В том случае если порт не активен, его необходимо перевести в активное состояние.

Конфигурация порта коммутатора

Если перечисленные действия не произвели требуемого эффекта, то можно констатировать неисправность лазера и обращаться к производителю для получения сервисного обслуживания: ремонта или замены неисправного SFP модуля.

Так же распространённой неполадкой является ситуация, когда порт в состоянии «link up», но при этом передача данных не происходит. В таком случае необходимо произвести следующие манипуляции:

• Проверить корректность кроссировки трансиверов;
• Удостовериться в согласованности скоростей передачи и протоколов между соединяемыми портами;
• Проверить показания DDM на обоих трансивера и сравнить их с пороговыми значениями;
• Проверить корректность оборудования оптической системы (оптических усилителей, мультиплексоров, компенсаторов хроматической дисперсии).

Важно отметить, что стандарт SFF-8472 допускает погрешность при измерении параметров. Для уровней Tx и Rx точность измерения составляет ±3дБ. На практике фактическая точность измерения гораздо лучше, но необходимо учитывать эту особенность. При диагностике неисправностей следует перепроверять показания DDM измерителем мощности.

Так же, вывести из строя оптический трансивер может аппарат для сварки волокон. После повреждении линии передачи, оборудование не всегда физически отключают от самой линии. При ремонтно-восстановительных работах волокна будут свариваться. В момент сведения волокон сигнал может отражаться от торца волокна и «засвечивать» трансиверы, что негативно влияет на лазеры и фотоприёмники. После сведения волокон, происходит разряд который и сваривает два волокна вместе. Разряд сопровождается мощной вспышкой света, который так же может попасть в волокно и достигнуть чувствительного приёмника трансивера. Особенно подвержены риску модули оснащенные чувствительными APD приёмниками. Чем ближе место проведения сварочных работ к площадке с оборудованием, тем выше риск выхода модулей из строя.

Рефлектометры также способны навредить трансиверам, причины те же самые. Во время измерения прибор подаёт в волокно мощные импульсы, и принимает отражённую мощность. Этот исходящий сигнал способен вывести трансивер из строя.