Уровень сигнала sfp модуля

Обновлено: 15.01.2025

Бренды
Беспроводное оборудование
Комплектующие
Маршрутизаторы
Сетевые коммутаторы
Устройства Powerline
VoIP оборудование
Видеонаблюдение
IPTV приставки
Умный дом
Компьютерная техника

Ajax Systems

Alfa Network

Edge-Core

Edimax

M5Stack

Escene

GAOKE

HPE Aruba Networks

Info-Sys

ITElite

Keenetic

LigoWave

Точки доступа

Контроллеры для точек доступа

Wi-Fi антенны

Материнские платы

Радиокарты

Беспроводные USB адаптеры

Усилитель сигнала Wi-Fi (репитер)

GPS-трекеры

Блоки питания, РОЕ, инжекторы

Грозозащита

Кабель UTP, FTP, коннекторы

Патч-корды

Патч-Панели

Сетевые компоненты и инструмент

Корпуса

Крепежная фурнитура

Переходники и кабели USB, HDMI, DVI, SATA, 3RCA

Пигтейлы

Удлинители и сетевые фильтры

SFP, SFP+ - модули/патч-корды/DAC-кабель

Неуправляемые коммутаторы

Управляемые коммутаторы

IP телефоны

VoIP шлюзы

IP-ATC

Аксессуары для VoIP-оборудования

IP-камеры

Регистраторы

Аксессуары для видеонаблюдения

Видеодомофоны

Аналоговые видеокамеры

Контроллеры

Датчики

Сетевые карты и адаптеры

Принт-серверы

Сетевые накопители (NAS, DAS)

USB-концентраторы

Универсальные внешние аккумуляторы

В прошлой статье мы рассмотрели,что из себя представляют оптические трансиверы форм-фактора SFP и SFP+ в общем. В данной же хотели бы подробнее разобрать несколько более тонких моментов.

В том числе остановимся на классификации трансиверов по типу оптического разъема,стандартам и технологии спектрального уплотнения.

Заторцовка кабеля

Оптический кабель для подключения к SFP-модулям должен быть заторцован в коннектор LC (Lucent/Little/Local Connector) или SC (Subscriber/Square/Standard Connector).

Соответственно,модули выпускаются с двумя типами разъемов под кабель: SC и LC.

Здесь нужно отметить,что двухволоконные оптические трансиверы форматов SFP,SFP+ практически всегда идут с разъемом LC, так как SC более крупный,и в дуплексный модуль два таких разъема не поместится. Использование SC возможно только в одноволоконных.

SC - один из первых керамических коннекторов,предназначенных для облегчения подключения оптических кабелей к разнообразным устройствам и предохранения среза кабеля от загрязнения и механических повреждений. Учитывая микроскопическую толщину волокон оптического кабеля,даже одна пылинка может послужить причиной значительного ухудшения качества связи или разрыва соединения.

Коннектор LC был разработан компанией Lucent,как улучшенный вариант SC. Обладает вдвое меньшими габаритами и отщелкивателем,что облегчает обращение с оптическими кабелями в условиях большой плотности подключений/волокон.

В целом,стандарты Ethernet допускают использование как одного,так и второго коннектора,однако большинство производителей,все же,устанавливают на своих модулях разъемы под LC. Даже одноволоконные SFP WDM модули,которые стандартно всегда выпускались с разъемом SC,сейчас есть и с LC разъемом.

Стандарты

Оптические трансиверы работают в сетях Ethernet и потому должны отвечать одному из соответствующих стандартов. Для удобства мы свели параметры таковых в таблицу.

Длина волны излучателя,нм

многомодовое,полудуплекс при гарантированном обнаружении коллизий

1275, 1300, 1325, 1350

1295, 1300, 1305, 1310

Окна прозрачности оптического одномодового волокна

Подавляющее большинство современного оптического кабеля относится к стандарту SMF G.652 разных версий. Последняя версия стандарта,G.652 (11/16) была выпущена в ноябре 2016 года. Стандарт описывает так называемое стандартное одномодовое волокно.

Передача света по оптическому волокну основана на принципе полного внутреннего отражения на границе сред с разной оптической плотностью. Для реализации данного принципа,волокно делается двух- или многослойным. Светопроводящая сердцевина окружена слоями прозрачных оболочек из материалов с меньшими показателями преломления,благодарю чему на границе слоев и происходит полное отражение.

Оптоволокно,как среда передачи,характеризуется затуханием и дисперсией. Затухание — потеря мощности сигнала при прохождении волокна,выражается в уровне потерь на километр дистанции (дБ/км). Затухание зависит от материала среды передачи и длины волны передатчика. Кривая зависимости спектра поглощения от длины волны содержит несколько пиков с минимальным затуханием. Именно эти точки на графике,называемые также окнами прозрачности или телекоммуникационными окнами,и были выбраны в качестве основы для подбора излучателей.

Выделяют такие шесть окон прозрачности одномодового волокна:

O-диапазон (Original): 1260-1360 нм;
E-диапазон (Extended): 1360-1460 нм;
S-диапазон (Short wavelength): 1460-1530 нм;
C-диапазон (Conventional): 1530-1565 нм;
L-диапазон (Long wavelength): 1565-1625 нм;
U-диапазон (Ultra-long wavelength): 1625-1675 нм.

В приближении свойства волокна внутри каждого диапазона можно считать примерно одинаковыми. Пик прозрачности приходится,как правило,на длинноволновый конец E-диапазона. Удельное затухание в O-диапазоне примерно в полтора раза выше,чем в S- и в С-диапазоне, удельная хроматическая дисперсия — наоборот,имеет нулевой минимум на длине волны в 1310 нм и выше нуля в C-диапазоне.

Первоначально,для организации дуплексного соединения при помощи оптического кабеля,использовались пары волокон,отвечающих каждое за свое направление передачи. Это удобно,но расточительно по отношению к ресурсу прокладываемого кабеля. Для нивелирования данной проблемы была разработана технология спектрального уплотнения,или,иначе,волнового мультиплексирования.

Технологии волнового мультиплексирования, WDM/CWDM/DWDM

В основе технологии WDM, Wavelength Division Multiplexing, лежит передача нескольких световых потоков с разной длиной света по одному волокну.

Базовая технология WDM допускает создание одного дуплексного соединения, при наиболее часто используемой волной паре 1310/1550 нм, из O- и C-диапазона соответственно. Для реализации технологии используется пара «зеркальных» модулей, один с передатчиком 1550 нм и приемником 1310 нм, второй — наоборот, с передатчиком 1310 нм и приемником 1550 нм.

Разница в длине волны обоих каналов составляет 240 нм, что позволяет различать оба сигнала без использования специальных средств детектирования. Основная используемая пара 1310/1550 позволяет создавать устойчивые соединения на расстояниях до 60 км.

В редких случаях используются также пары 1490/1550, 1510/1570 и прочие варианты из окон прозрачности с меньшим удельным затуханием относительно O-диапазона, что позволяет организовывать более «дальнобойные» соединения. Кроме того, встречается комбинация 1310/1490, когда параллельно с данными на длине волны 1550 нм передается сигнал кабельного телевидения.

Следующим этапом развития стала технология Coarse WDM, CWDM, грубое спектральное мультиплексирование. CWDM позволяет передавать до 18 потоков данных в диапазоне волн от 1270 до 1610 нм с шагом в 20 нм.

CWDM модули в подавляющем большинстве случаев двухволоконные. Существуют BiDi, двунаправленные SFP CWDM модули, прием и передача в которых идет по одному волокну, но в России они пока встречаются в продаже довольно редко.

Передатчики (модули) SFP и SFP+ CWDM передают на одной какой-либо длине волны.

Приемник же у таких модулей широкополосный, т. е.принимает сигнал на любой длине волны, что позволяет организовать одиночный дуплексный канал с любыми двумя модулями, сертифицированными на соответствие CWDM. Для одновременного пропуска нескольких каналов, используются пассивные мультиплексоры-демультиплексоры, которые собирают потоки данных от «цветных» SFP-модулей (у каждого из которых передатчик со своей длиной волны) в единый луч для передачи по волокну и разбирают его на индивидуальные потоки в конечной точке. Универсальность приемников обеспечивает большую гибкость в организации сетей.

Последняя на сегодняшний день разработка — Dense WDM (DWDM), плотное спектральное мультиплексирование, позволяет организовать до 24, а в изготовленных на заказ системах — и до 80 дуплексных каналов связи, в диапазоне волн 1528,77-1563,86 нм с шагом 0,79-0,80 нм.

Естественно, чем плотнее размещение каналов, тем более жесткими становятся допуски при изготовлении излучателей. Если для обычных модулей допустимым является погрешность длины волны в пределах 40 нм, для трансиверов WDM такая погрешность снижается до 20-30 нм, для CWDM она составляет уже 6-7 нм, а для DWDM - всего 0,1 нм. Чем меньше допуски, тем дороже обходится производство излучателей.

Тем не менее, несмотря на гораздо более высокую стоимость оборудования, у DWDM есть следующие серьезные преимущества перед CWDM:

передача заметно большего количества каналов по одному волокну;
передача большего числа каналов на большие дистанции, благодаря тому, что DWDM работает в диапазоне наибольшей прозрачности (1525-1565 нм).

Напоследок следует упомянуть, что, в отличие от исходного стандарта WDM, в CWDM и DWDM каждый индивидуальный канал может доставлять данные на скоростях, как в 1 Гбит/с, так и 10 Гбит/с. В свою очередь, стандарты 40 Гбит и 100 Гбит Ethernet реализуются путем объединения пропускной способности нескольких 10 Гбит каналов.

Что такое OADM модули и WDM-фильтры (делители)?

Несмотря на созвучное название, OADM модуль не является оптическим трансивером, а представляет собой, скорее, оптический фильтр, один из видов мультиплексора.

На рисунке: OADM модуль.

Узлы Optical Add Drop Multiplexor (OADM) используются для отделения потоков данных в промежуточных точках. OADM, иначе Add-Drop модуль, — это оптическое устройство, устанавливаемое в разрыв оптического кабеля и позволяющее отфильтровать из общего луча два потока данных. OADM, как и все мультиплексоры, в отличие от SFP и SFP+ трансиверов — пассивные устройства, благодаря чему они не требуют подвода питания и могут быть установлены в любых условиях, вплоть до самых жестких. Правильно спланированный комплект OADM позволяет обойтись без оконечного мультиплексора и «раздать» потоки данных промежуточным точкам.

Недостатком OADM является снижение мощности и отделяемого, и транзитного сигналов, а значит и максимальной дальности устойчивой передачи. По различным данным, снижение мощности составляет от 1,5 до 2 дБ на каждом Add-Drop.

Еще более упрощенное устройство — WDM-фильтр, позволяет отделить из общего потока только один канал с определенной длиной волны. Таким образом, можно собирать аналоги OADM на основе произвольных пар, что увеличивает гибкость построения сети до максимума.

На рисунке: WDM фильтр (делитель).

WDM-фильтр может использоваться как в сетях с WDM мультиплексированием, так и с CWDM, DWDM уплотнением.
Так же, как и в CWDM, в спецификацию DWDM заложено использование OADM и фильтров.

Multi-source agreements (MSA)

Часто в сопроводительной документации к SFP и SFP+ трансиверов можно увидеть информацию о поддержке MSA. Что это такое?

MSA - промышленные соглашения между производителями модулей,обеспечивающие сквозную совместимость между трансиверами и сетевым оборудованием разных компаний и соответствие всех производимых приемопередатчиков общепринятым стандартам. Установка в оборудовании SFP-портов, соответствующих MSA,расширяет ассортимент совместимых модулей и обеспечивает существование конкурентного рынка для взаимозаменяемых продуктов.

MSA для SFP/SFP+ устанавливают следующие параметры:

1. Механический интерфейс:

габариты модуля;
параметры механического соединения коннекторов с платой;
размещение элементов на печатной плате;
усилие,необходимое для установки модуля в/извлечение из разъема;
нормативы маркировки.

2. Электрический интерфейс:

распиновка;
параметры питания;
тайминги и сигналы ввода-вывода.

3. Программный интерфейс:

тип микросхемы ППЗУ;
форматы данных и предустановленные поля прошивок;
параметры интерфейса управления I2C;
функции DDM (Digital Diagnostics Monitoring).

На сегодняшний день к модулям формата SFP/SFP+ относятся три спецификации MSA,выпущенных комитетом SNIA SFF,соблюдать которые обязалось большинство участников рынка:

SFP модуль представляет собой компактный компонент с горячей заменой, который предоставляет оптическое подключение для оптических сетей. Они поддерживают различные приложения, такие как FC (Fiber Channel) коммутаторы, SONET/SDH сеть, Gigabit Ethernet, высокоскоростные компьютерные каналы, и интерфейсы CWDM и DWDM. При подключении к коммутаторам, мощность сигнала SFP модулей является критическим параметром для обеспечения нормальной работы всех соединений. В этой статье будет представлен метод измерения сигналов SFP модуля и как проверить мощность сигнала SFP модуля.

Обзор мощности оптического сигнала SFP модулей и их важности

Как правило, мощность сигнала SFP модуля состоит из двух частей: мощность Tx и мощность Rx. Первый означает сигнал мощности передачи, а второй - сигнал мощности приёма. Для обычного SFP модуля, значение мощности Tx и Rx находится в определенном диапазоне, в котором SFP модуль может нормально работать. Возьмём Cisco GLC-SX-MM 1000BASE-SX SFP к примеру, диапазон его мощности передачи составляет от -3 до -9,5 дБм, а диапазон мощности приёмника от 0 до -17 дБм. Если мощность Tx или Rx находится в диапазоне -30 дБм или ниже, это означает, что фактический сигнал не передается или не принимается.

1000BASE SFP модуль

Мощность оптических сигналов напрямую определяет, могут ли сетевые соединения работать нормально или нет. Если мощность Rx недостаточно высока, в оптических каналах сигналов не будет. Вот почему для передачи на большие расстояния необходим модуль на дальние расстояния или оптический усилитель. И если мощность Rx будет слишком сильной, модуль SFP будет поврежден. Таким образом, качественный модуль SFP - это основная гарантия бесперебойного соединения.

Измерение мощности оптического сигнала SFP модуля

Вообще говоря, существуют два обычных метода измерения оптической мощности: милливатт (мВт) и дБм, что является сокращением от децибела измереной мощности относительно одного милливатта. Первый измеряет мощность сигнала по мощности, в второй описывает мощность сигнала с абсолютным значением мощности. Различные поставщики могут использовать один из них для описания мощности сигнала. Например, Cisco коммутаторы обычно использует дБм для измерения мощности, а другие коммутаторы используют мВт. Поскольку оптическая мощность невелика, некоторые производители коммутаторов иногда используют микроватт (мкВт). Следовательно, между этими методами есть преобразования.

дБм = 10*lgP (P означает оптическую мощность в мВт.) Например, 1мВт может преобразовать в 0 дБм.

1 мВт = 1000 мкВт

Вот некоторые цифры, рекомендованные EMC.

микроватт	милливатт	дБм	Описание
1.0	0.0010	-30.00	Потеря сигнала
10.0	0.0100	-20
25.1	0.0251	-16	2 Гбит/с минимальный сигнал о приёмке
31.6	0.0316	-15	4 Гбит/с минимальный сигнал о приёмке
50.0	0.0500	-13.01
100.0	0.1000	-10.00	2 Гбит/с минимальный сигнал отправки
125.9	0.1259	-9.00	4 Гбит/с минимальный сигнал отправки
150.0	0.1500	-8.24
200.0	0.2000	-6.99	Нормальный диапазон мощности оптического сигнала
250.0	0.2500	-6.02
300.0	0.3000	-5.23
350.0	0.3500	-4.26
400.0	0.4000	-3.98

Примечание: Оптические сигналы ослабляются во время передачи. Для обеспечения качества передачи, сетевым операторам также необходимо обратить внимание на затухание, вызванное оптическими модулями. Существует приемлемый диапазон затухания освещенности для некоторых обычных модулей.

8 Гбит/с максимальное приемлемое затухание сигнала: -13.8дБм

4 Гбит/с максимальное приемлемое затухание сигнала: -15.4дБм

2 Гбит/с максимальное приемлемое затухание сигнала: -18.2дБм

Как просмотреть мощность оптического сигнала модуля SFP?

Чтобы определить, работает ли модуль SFP (пара передатчика и приёмника) на соответствующих уровнях сигнала, следует обратиться к техническим характеристикам SFP модулей. Она часто предоставляет ключевую информацию, такую как охват линии связи, тип волокна (одномод или многомод), диапазон выходной мощности передатчика, диапазон оптической мощности приёма и т. д., что полезно.

Более того, некоторые коммутаторы, таких как Cisco и Brocade SAN коммутаторы предлагать пользователям справочник по CLI (интерфейс командной строки) для просмотра сведений о SFP модулях, включая скорость SFP, серийный номер, номер детали, Оптическая мощность сигнала направления приёма/отправки. На следующих рисунках показаны результаты детализации SFP модуля в коммутаторах Cisco и Brocade. Конечно, оптическая мощность сигнала включена.

Cisco CLI -- Показать информацию о модуле интерфейса

Brocade CLI -- sfpshow

Из вышеуказанного результата видно, что метод Cisco и Brocade, обозначающий мощность сигнала разный. Но оба они предлагают текущее мощность сигнала и диапазон эффективной мощности оптического сигнала модулей SFP. Пока мощность сигнала SFP находится в допустимом диапазоне, модуль SFP можно считаться нормальным.

Вывод

Мощность сигнала является важным элементом, влияющим на все оптические линии связи. В этом посте дается простое введение в него и как посмотреть уровень сигнала модуля SFP в коммутаторах Cisco и Brocade. Надеюсь, это поможет тебе.

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 кабеля. Вместо того, чтобы создавать линейки коммутаторов, маршрутизаторов и т. д., оснащенных различными разъемами для разных видов оптического кабеля/коннекторов/ расстояний, 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.

Д вухволоконные 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. О дин 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 CWDM модули, однако в продаже на украинском рынке 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.

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:

Совместимость SFP модулей с сетевым оборудованием (коммутаторы, маршрутизаторы, транспондеры и т.д.);
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:

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

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:

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

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.

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:

Уровень сигнала Tx – данный параметр сообщает мощность излучения лазера. Если значение этого параметра ниже или выше допустимого, значит трансивер неисправен.
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.
Напряжение – нормальное значение для любого SFP / SFP+ составит около 3.3В
Температура – перегрев модуля может вызывать ошибки на приёме, а так же сокращает ресурс модуля.
Ток смещения BIAS – редко используемый параметр, отражает состояние лазера. Значения близкие к пороговым, означают о возможной неисправности, либо сообщают о скором выходе из строя.

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:

Перевести скобу толкателя трансивера в горизонтальное положение;
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.

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.

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.

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.

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.

Читайте также: