Трансивери 10GBASE LR відповідають стандартам оптоволокна

 

Чому волокно G.652 важливіше, ніж ви думаєте

 

Подивіться, я бачив багато розгортань, коли хтось хапав будь-який оптоволоконний кабель, який був на складі. Поганий хід. 10gbase lrтрансиверособливо вимагається стандартне одномодове-волокно, яке відповідає рекомендаціям ITU-T G.652. Це не довільна бюрократична нісенітниця-характеристики хроматичної дисперсії волокна G.652 безпосередньо впливають на цілісність сигналу на швидкості лінії 10,3125 Гбіт/с.

Волоконо G.652 має конфігурацію серцевини/оболонки 9/125 мкм. Вузький діаметр серцевини змушує світло поширюватися в одному режимі, усуваючи проблеми затримки диференціального режиму, які стикаються з багатомодовими установками. Ви бачите приблизно 18 пс/(нм·км) хроматичну дисперсію на 1310 нм, яку може обробляти лазерне джерело DFB у вашому оптичному модулі 10G LR без необхідності зовнішньої компенсації дисперсії. Спробуйте зняти це за допомогою кабелю OM3 на відстані понад 300 метрів.

Деякі постачальники просувають варіанти волокна «преміум-класу». У дев’яти випадках із десяти стандарт G.652D справляється з усіма можливостями міського кампусу.

 

SFF-8431 і рукостискання фізичного рівня

 

Про що не повідомляє MSA: теплові показники сильно відрізняються між виробниками.

Погано сконструйований TO-can package скидає тепло в повітряний потік головної системи таким чином, що може підштовхувати сусідні порти до терморегулювання. Законні постачальники вказують робочу температуру від 0 градусів до 70 градусів для комерційних-установок, а промислові варіанти, такі як SFP-10G-LR-I, продовжують до -40 градусів. Температура з’єднання всередині цієї крихітної оптичної збірки може підскочити на 30 градусів вище температури навколишнього середовища. Розсіювання тепла не є обов’язковим — це різниця між п’ятирічним розгортанням і гарантією через вісімнадцять місяців.

 

IEEE 802.3ae: базовий документ

 

Коли стандарт 802.3ae припинився в 2002 році, мережевий світ все ще турбувався про розгортання гігабітних мереж. Робочій групі вдалося зробити щось справді вражаюче: вони визначили варіанти фізичного рівня, що охоплюють 850 нм багатомодовий до 1550 нм розширеного-одно-режиму, усі мають спільну схему кодування 64b/66b на рівні PCS.

Пункт 49 обробляє підрівень фізичного кодування. Розділ 52 визначає характеристики PMD для модулів LR. Ефективність кодування значно підвищилася порівняно зі схемою 8b/10b, оскільки накладні витрати на гігабітний Ethernet-впали з 25% до приблизно 3%. Цей приріст ефективності частково пояснює, чому оптика 10G зберігає розумні бюджети електроенергії, незважаючи на десятикратне збільшення пропускної здатності.

Мінімальна відстань кабелю, передбачена в 802.3ae, становить 2 метри. Здається тривіальним, але за цим є логічне міркування. На дуже коротких відстанях потужність прийому може перевищувати пороги насичення детектора. Лазерний вихід трансивера 10gbase lr зазвичай становить від -8,2 дБм до +0.5 дБм. Чутливість приймача досягає -14,4 дБм. На 3-метровому патч-корді ви дивитесь на, можливо, 0,5 дБ внесених втрат — великий запас, перш ніж ви досягнете цього рівня -14,4 дБм, але потенційно проблематичний на високому рівні без належної інженерії зв’язку.

 

Реалізація DOM: SFF-8472 на практиці

 

Усунення несправностей трансформованого трансивера цифрового оптичного моніторингу. Специфікація SFF-8472 визначає дво-послідовний інтерфейс, по суті, I²C на контактах керування модуля. Ваш трансивер великого радіусу дії 10G повідомляє п’ять критичних параметрів: вихідна потужність TX, вхідна потужність RX, струм зміщення лазера, напруга живлення та внутрішня температура.

Реальна-цінність? Під час нещодавнього розгортання метро кільця показання DOM позначили аномалію струму зміщення на одному вузлі до появи фізичних симптомів. Лазер погіршував-компенсацію зміщення підштовхнуло від типових 25 мА до порогу тривоги в 70 мА. Ми замінили модуль під час планового технічного обслуговування замість того, щоб відповісти на виклик про збій о 2:00.

Не всі постачальники реалізують DOM однаково. Деякі повідомляють про оптичну потужність з точністю ±3 дБ; якісні виробники досягають ±1 дБ. Різниця має значення, коли ви намагаєтеся визначити, чи проблема продуктивності походить від передавача, приймача чи оптоволоконної установки. Дані калібрування зберігаються в модулі EEPROM-. Дешеві клони іноді постачаються із загальними значеннями, які мало пов’язані з фактичною поведінкою компонентів.

 

 

Питання про довжину хвилі: чому 1310 нм

 

Інженерні рішення, що стоять за вибором довжини довжини 1310 нм, ґрунтуються на характеристиках ослаблення кремнеземного волокна. Одно{2}}модове волокно демонструє два вікна передачі: приблизно 1310 нм і 1550 нм. Обидва знаходяться в областях із низьким-затуханням, але 1310 нм збігається з нульовою-довжиною хвилі дисперсії для стандартного SMF.

Варіанти 10GBASE-ER і 10GBASE-ZR використовують 1550 нм, тому що більший діапазон потребує меншого загасання (приблизно 0,2 дБ/км проти 0,35 дБ/км на 1310 нм). Компроміс передбачає керування хроматичною дисперсією - передача 1550 нм через 40 км волокна G.652 накопичує значне розширення імпульсу без механізмів компенсації.

Для 10-кілометрових з’єднань математика спрацьовує на користь 1310 нм. Ваш трансиверний модуль 10gbase lr уникає потреб-дисперсії зі зміщеним волокном, водночас забезпечуючи прийнятні запаси втрат. Кампусні магістралі, мережі зберігання даних, кільця доступу до метро-ці програми рідко виправдовують надбавку до вартості 1550 нм-оптики з розширеним радіусом дії.

 

Сценарії практичного розгортання

 

Центр обробки даних з’єднує сусідні будівлі. Агрегація кампусу підприємства. Вони представляють додатки 10GBASE-LR хліба та-масла. Відстань зв’язку зазвичай коливається від 500 метрів до 5 кілометрів-що в межах специфікації, але поза межами багатомодового діапазону.

Я веду електронну таблицю з відстеженням розрахунків бюджету посилання для типових сценаріїв. Пробіг на 6 км з використанням оптоволокна OS2 (0,4 дБ/км при 1310 нм) із чотирма патч-панелями LC (0,3 дБ на сполучену пару) демонструє:

Затухання волокна: 6 × 0.4=2.4 дБ Втрати з’єднувача: 4 × 0.3=1.2 дБ Допуск на з’єднання: 0,5 дБ Загалом: 4,1 дБ

У порівнянні з бюджетом потужності модуля 10G LR, що становить приблизно 6,2 дБ (мінімум передавача -8,2 дБм до чутливості приймача -14,4 дБм), ви зберігаєте запас у 2 дБ. Достатній для більшості умов навколишнього середовища, хоча я хотів би бути ближчим до 3 дБ, якщо волокно проходить через простори зі змінною температурою, такі як стоянки.

 

Реальність сумісності в мережах кількох-постачальників

 

Передбачається, що SFP+ MSA гарантує сумісність plug-and-play. Реальність виявляється безладнішою.

Модулі Cisco містять власні ідентифікаційні дані, які деякі мікропрограми комутаторів перевіряють перед увімкненням портів. Для проходження цих перевірок приймачі 10gbase-lr sfp+ сторонніх-вимагають спеціального кодування постачальника. Загальні модулі добре працюють на платформах від Juniper, Arista або Ubiquiti, які не застосовують обмеження OEM.

Тестування має значення. Поважні альтернативні виробники підтримують лабораторії сумісності з обладнанням від основних постачальників. Вони вкажуть, які моделі комутаторів і версії мікропрограми вони підтвердили-, а не просто заявлятимуть про «сумісність із Cisco» без доказів. Різниця в ціні між OEM і третьою-стороною може перевищувати 80%. Ці заощадження фінансують велику кількість економних запасів, припускаючи, що ви спочатку перевірили робочу сумісність.

Я особисто використовував модулі FS.COM і StarTech разом із оптикою під брендом Cisco-у виробничих середовищах. Функціонально ідентичні. Звітування DOM працює. Мережеве обладнання не може визначити різницю під час нормальної роботи. Наслідки гарантії залежать від політики постачальника обладнання.

 

 

Температура та навколишнє середовище

 

Стандартні модулі комерційного-класу SFP+ мають робочий діапазон 0–70 градусів. Промислові варіанти поширюються від -40 градусів до +85 градусів. Відмінність має значення для віддаленого розгортання, телекомунікаційних хатин або будь-якої установки без клімат-контролю.

Всередині оптичного трансивера 10G пороговий струм лазера DFB демонструє значну температурну чутливість. Холодне середовище зменшує пороговий струм, але може викликати-нестабільність перестрибування мод. Гаряче середовище підвищує пороговий струм, прискорюючи механізми старіння. Схеми автоматичного керування потужністю компенсують у проектних межах-перевищують ці межі, і оптичний вихід виходить за межі специфікацій.

Зовнішні шафи в Арізоні влітку зазвичай досягають температури всередині 50 градусів. Без промислових-модулів ви граєте на довговічність трансивера. Додаткові витрати на I-тимчасові частини-може бути 20$-30 за модуль – це суттєве підвищення надійності.

 

FCoE і підтримка протоколу

 

Ось що приваблює людей: не всі модулі 10GBASE-LR підтримують Fibre Channel через Ethernet. У таблиці даних Cisco SFP-10G-LR-S чітко зазначено про несумісність FCoE. Якщо ваша мережа зберігання даних вимагає інкапсуляції FCoE, перевірте підтримку протоколу перед закупівлею.

Стандартне кадрування 10GbE відрізняється від примітивних послідовностей FC. Модулі, оптимізовані виключно для Ethernet, можуть не працювати з різними моделями трафіку та вимогами до часу протоколів зберігання. Це має менше значення в чисто IP-мережах, критично в конвергентних структурах центрів обробки даних.

 

Цілісність зв’язку та частота бітових помилок

 

IEEE 802.3ae визначає 10^-12 BER як мінімальну продуктивність. Сучасні трансивери 10gbase lr регулярно досягають кращих показників-10^-15 не є чимось незвичайним за сприятливих умов. Частота помилок на цьому рівні робить Ethernet фактично без втрат для практичних цілей.

Де ви бачите погіршення BER: брудні волоконно-оптичні з’єднувачі (перевіряйте перед кожним вставленням), перевищений радіус вигину, погані з’єднання або старіння передавача. Один відбиток пальця на наконечнику LC може спричинити додаткові втрати на 0,5-1,0 дБ. Помножте через шлях із кількома переходами, і ваш бюджет посилання раптово зникне.

Я тримаю IPA серветки в кожному наборі інструментів. П'ять секунд очищення роз'єму запобігає годинам пошуку несправностей.

 

Посилання на замовлення та специфікації

 

При закупівлі оптичних модулів 10G LR ці параметри мають відображатися у вашому списку вимог:

Відповідність IEEE 802.3ae 10GBASE-LR

Механічна/електрична відповідність SFF-8431

Підтримка DOM SFF-8472 (бажано версії 12.0 або новішої)

Зазначений діапазон робочих температур

Потужність передавання: мінімальна специфікація від -8,2 до +0.5 дБм

Чутливість прийому: -14,4 дБм або краще

Довжина хвилі: 1260-1355 нм (1310 нм номінально)

Роз'єм: дуплекс LC/UPC

Різниця в чутливості приймача між виробниками може становити кілька дБ. Модулі преміум-класу можуть забезпечувати чутливість -17 дБм, збільшуючи практичну відстань зв’язку понад номінальні 10 км. Чи це має значення, залежить від конкретного волоконного заводу.

 

Заключні зауваження

 

Трансивер 10GBASE-LR займає нішу зрілих технологій. П’ятнадцять років оптимізації виробництва створили надійні, недорогі модулі з десятків кваліфікованих джерел. Відповідність стандартам забезпечує взаємодію; Цифровий оптичний моніторинг забезпечує видимість; теплотехніка визначає термін служби.

Що мене продовжує дивувати: як часто клієнти недовикористовують існуючу ємність оптоволокна. Однорежимна-станція, яка сьогодні підтримує 10G-LR, може передавати сигнали 25G-LR або навіть 100G-DR із відповідним оновленням трансивера. Саме волокно переживає кілька поколінь обладнання. Інвестиції в якісні методи встановлення-належне розміщення кабелів, задокументовані втрати з’єднань, перевірена чистота роз’ємів-приносять дивіденди протягом десятиліть-і життєвих циклів інфраструктури.

Виберіть трансивери, які відповідають вашим фактичним вимогам. Перевірте-сумісність третьої сторони перед розгортанням. Моніторинг параметрів DOM. Очистіть роз’єми. Решта здебільшого подбає про себе.