Волоконно-оптичні модулі SFP ефективно обробляють дані

 

 

Процес перетворення, про який ніхто не говорить

 

Ось що насправді відбувається всередині цього маленького металевого корпусу: лазерний діод або VCSEL запускає фотони у волокно з довжинами хвиль, як правило, від 850 нм до 1550 нм. Фотодетектор на приймальному кінці вловлює ці фотони та перетворює їх назад на електрони. На папері досить просто.

Але підвищення ефективності відбувається від того, чого не відбувається. На відміну від мідної передачі, де електромагнітні перешкоди погіршують цілісність сигналу на відстані, світло, що проходить через скловолокно, зустрічає мінімальний опір. Модуль 1000BASE-LX передає дані на 10 кілометрів по одномодовому-волокну без повторювачів. Спробуйте це з кабелем Cat6.

Передавачі VCSEL у багатомодових модулях споживають близько 150-300 мВт під час роботи. Однорежимні-пристрої з лазерами DFB споживають більше-іноді 500 мВт або більше, але вони передають сигнали мережами кампусу та метрополітенами, де мідь взагалі ніколи не була можливістю.

 

 

Вибір довжини хвилі важливіший, ніж визнають постачальники

 

Більшість мережевих адміністраторів хапають будь-щоSFPу дистриб'ютора є в наявності. Це працює, поки не зникне.

Модулі 850 нм поєднуються з багатомодовим волокном для з’єднання між стійками--. Вибір довжини хвилі не є довільним-коротші довжини хвилі страждають від модальної дисперсії у більшому багатомодовому ядрі 50 або 62,5 мікрон, але 850 нм є найкращим місцем, де світлодіодні та VCSEL джерела залишаються-рентабельними. Ви побачите їх із позначкою SX.

1310 нм знаходиться у вікні низької-дисперсії для одномодового-волокна. Модулі LX, які використовують цю довжину хвилі, досягають 10 км, не витрачаючи жодних витрат на бюджет зв’язку. Деякі-варіанти збільшеної радіусу дії-з позначеннями EX і ZX-проштовхуються на 40 або 80 км при 1550 нм, де затухання волокна падає приблизно до 0,2 дБ на кілометр.

Тут варто згадати модулі BiDi. Одно-волоконні двонаправлені SFP передають на одній довжині хвилі (скажімо, 1310 нм), а приймають на іншій (1490 нм). Зменшує кількість волокон вдвічі для з’єднань «точка--точка». Очевидна економія коштів, хоча усунення несправностей стає дивним, коли ви не можете просто поміняти модулі між кінцями.

 

 

Можливість-гарячої заміни та чому вона насправді корисна

 

Я спостерігав, як техніки витягували SFP з живих комутаторів, не здригаючись. Конструкція з можливістю гарячого-перемикання означає, що-не потрібно-вимкнення живлення. EEPROM модуля ідентифікує себе для головного пристрою протягом мілісекунд після вставлення.

Цей EEPROM містить більше, ніж ідентифікаційні дані. DOM-сумісні модулі (цифровий оптичний моніторинг, іноді званий DDM) повідомляють у реальному-часі потужність передачі, потужність прийому, температуру, струм зміщення лазера та напругу живлення. Коли з’єднання починає тріпотіти о 3:00, ці показники вказують на те, чи проблема в загасаючому лазері, брудному роз’ємі чи тому, хто надто різко зігнув патч-кабель за стійкою.

Типова потужність передачі коливається від -9,5 дБм до -3 дБм для гігабітних модулів. Мінімальний рівень чутливості приймача приблизно від -20 дБм до -24 дБм. Усе, що є слабшим за цей поріг, і фотодетектор не зможе надійно відрізнити сигнал від шуму.

 

SFP+ переходить до 10 Gigabit

 

Модулі SFP+ займають таку саму фізичну площу, як і їхні гігабітні попередники, але забезпечують швидкість лінії зв’язку 10 Гбіт/с. Механічна сумісність була навмисною-та сама клітка, ті ж напрямні-хоча електричний інтерфейс вимагав переробки, щоб пристосуватись до вищих частот.

Тут історія ефективності стає цікавою. Модуль 10G-SR споживає, можливо, 1 Вт під час передачі даних у десять разів більше, ніж модуль 1G-SX, який споживав 0,8 Вт. Це не лінійне збільшення потужності для лінійного збільшення пропускної здатності. Удосконалення виробництва кремнію та зміни кодування (8b/10b поступилися місцем 64b/66b для кращої ефективності лінії) поєднуються з поколіннями.

Одна примха: багато портів SFP+ підтримують застарілі модулі SFP на знижених швидкостях. Комутатор розпізнає повільніший модуль і відповідно-обмежує швидкість. Зручно для сценаріїв міграції, коли хтось випадково встановлює неправильну оптику та дивується, чому їхнє з’єднання 10G погодилося на 1G.

 

 

Блокування постачальника-залишається неприємним

 

Cisco, Juniper, HP та інші програмують свої комутатори на перевірку байта ідентифікатора постачальника SFP. Нерозпізнані модулі можуть відмовлятися світитися або видавати постійні попередження на консолі керування.

Сторонні-виробники обходять це, кодуючи свої EEPROM відповідно до специфікацій OEM. SFP-сумісні з MSA від надійних постачальників функціонують ідентично фірмовим блокам за незначну ціну. Мережа не знає та не хвилює, чи походять фотони з OEM-модуля за 500 доларів США чи від-еквівалента третьої сторони-за 80 доларів США з тією самою довжиною хвилі, однаковими рівнями потужності, тим самим роз’ємом.

Деякі підприємства в будь-якому випадку зобов’язують використовувати оптику OEM через контракт на підтримку. Це рішення про закупівлю, а не технічне.

 

Невідповідність типу волокна викликає головний біль

 

Одно-модові SFP у багатомодове волокно? Технічно це можливо за допомогою патч-кабелів для кондиціонування режиму на гігабітних швидкостях. Адаптер запускає світло у зміщеному положенні для збудження обмеженої кількості режимів. IEEE 802.3z визначає це для 1000BASE-LX через традиційну багатомодову установку.

Зворотна-багатомодова оптика через одномодове-волокно-не працює. Розбіжний промінь VCSEL погано поєднується з 9-мікронним сердечником-одного режиму. Ви отримаєте помилки посилання, помилки CRC або взагалі не з’єднаєтеся.

Варто пам’ятати: максимальна довжина багатомодового волокна становить приблизно 550 метрів для 10G-SR на кабелі OM4. Довші пробіги потребують однорежимної-інфраструктури незалежно від бюджету.

 

 

Температура та фактори навколишнього середовища

 

SFP комерційного-класу працюють від 0 градусів до 70 градусів. Це без проблем охоплює центри обробки даних із-контрольованим кліматом і більшість приміщень.

Промислові установки-підстанції, виробничі цехи, зовнішні шафи-вимагають розширених-температурних модулів, розрахованих на діапазон від -40 градусів до 85 градусів. Внутрішній лазер і схема драйвера потребують зміцнення, щоб підтримувати стабільний вихід у цьому діапазоні. Надбавка до вартості в 2-3 рази перевищує комерційні еквіваленти.

Вологість рідко безпосередньо вбиває SFP, але конденсат на наконечниках роз’ємів сіє хаос. Забруднення розсіює світло на інтерфейсі, посилюючи внесені втрати та потенційно розриваючи зв’язок. Закривайте роз’єми, коли вони не використовуються. Очистити перед спаровуванням. Елементарна гігієна, яка чомусь вислизає від людей.

 

CWDM і DWDM збільшують ємність оптоволокна

 

Мультиплексування з грубим поділом довжин хвиль розділяє вісім каналів на 20-нм інтервали від 1270 нм до 1610 нм. Кожен SFP передає на визначеній довжині хвилі; пасивний мультиплексор/демультиплексор поєднує їх в одну пару волокон. Ємність у вісім разів без підтягування нових кабелів.

Щільний WDM зближує канали-відстань 0,8 нм або 0,4 нм-, набиваючи 40, 80 або 96 довжин хвиль на одне волокно. SFP потребують температурно-стабілізованих лазерів (налаштованих або фіксованих), які виправдовують їх значну вартість. Метро та міжміські перевізники широко розгортають DWDM. Корпоративні мережі зазвичай дотримуються CWDM, якщо вимоги до пропускної здатності не виправдовують інвестиції.

Під кутом ефективності: мультиплексування амортизує вартість інфраструктури для кількох послуг. Одна нитка несе те, що раніше вимагало восьми. Монтажні роботи виконуються один раз.

 

Що насправді означають технічні характеристики

 

Бюджет зв’язку дорівнює потужності передавача мінус чутливість приймача мінус загальні втрати. Модуль із чутливістю -6dBm TX та -20dBm RX забезпечує 14dB бюджету. Відніміть втрати з’єднувача (0,3 дБ кожен), втрати з’єднання (0,1 дБ кожен) і затухання волокна (0,35 дБ/км для одномодового 1310 нм). Все, що залишиться, — ваша маржа.

Перш ніж замовляти модулі, порахуйте. 20-кілометровий зв’язок потребує оптики, здатної до 20 км. Звучить очевидно. Люди все ще плутають.

Штраф дисперсії має менше значення на гігабітних швидкостях, ніж на 10G і вище. Хроматична дисперсія та дисперсія режиму поляризації накопичуються на відстані, зрештою змазуючи сигнал до неможливості відновлення. Для-зв’язків 10G і 25G великого радіусу дії інколи потрібне дисперсійне{6}}волокно або електронна компенсація.

 

Тиха ефективність розвиненої технології

 

Модулі SFP більше не захоплюють заголовки. Технологія дозріла. Але ця зрілість означає передбачувану продуктивність, стабільну ціну, доступність другого-джерела та велику встановлену базу, що забезпечує сумісність між постачальниками. Ефективність не завжди пов’язана з проривними інноваціями-іноді це пов’язано з вдосконаленням, стандартизацією та нудною надійністю компонентів, які просто працюють.

Оптичні трансивери продовжуватимуть розвиватися в напрямку вищих швидкостей і меншого енергоспоживання. SFP28 підтримує 25G; Варіанти QSFP працюють зі стандартами 40G і 100G шляхом об’єднання чотирьох смуг. Фундаментальна фізика-фотонів, що перемагають електрони на відстані-залишається перевагою ефективності, яка зберігає волоконну оптику актуальною, незважаючи на те, що прихильники міді стверджують про розробки Cat8.

Мережі ефективно обробляють дані, коли фізичний рівень виконує свою роботу непомітно. Модулі SFP досягають саме цього.