Волоконно-оптичні комутатори потребують спеціальних портів

 

 

Я працюю з мережевою інфраструктурою вже близько семи років, і якщо є щось, що все ще застає людей зненацька-навіть досвідчених ІТ-фахівців-це вся ситуація зі спеціалізованим портом із оптоволокномоптичні перемикачі. Можна подумати, що порт — це просто порт, чи не так? Plug and play? Навіть близько.

 

 

Проблема порту, про яку ніхто не говорить достатньо

 

Ось що відбувається: компанія вирішує перейти на оптоволокно, тому що «це швидше» (це так, але це не суть). Вони купують ці комутатори, теж дорогі, а потім хтось-зазвичай молодший технік, який витягнув соломинку-підключає оптоволоконні кабелі й розуміє, що порти не відповідають тому, що вони бачили раніше. Слоти SFP порожні. Є момент паніки. був там.

Справа в тому, що волоконно-оптичні комутатори не мають вбудованих-портів, як мідні комутатори. Вони використовують ці модульні трансивери, і найпоширенішими з них є SFP (Small Form-factor Pluggable) і SFP+ модулі. Конвенція про найменування дратує, оскільки SFP+ звучить так, ніби це має бути просто краща версія SFP, що технічно так і є, але вони не завжди взаємозамінні, а різниця у швидкості має набагато більше значення, ніж ви думаєте. Максимальна швидкість SFP становить 1 Гбіт/с, а SFP+ — 10 Гбіт/с. Потім є QSFP для 40 Гбіт/с, QSFP28 для 100 Гбіт/с, і, чесно кажучи, алфавітний суп продовжується.

 

Чому існує ця модульність (і чому вона одночасно чудова та засмучувальна)

 

 

Модульний підхід насправді має сенс, коли ви подолаєте початковий головний біль. Для різних типів волокон потрібна різна оптика. У вас є одномодове-оптоволокно, яке може протягнутися кілометрами-буквально 40 км, 80 км, деякі навіть просуваються понад 100 км із відповідним обладнанням-і ще є багатомодове, яке дешевше, але має максимальну відстань близько 550 метрів для швидкості 10G. Ви не можете використовувати той самий трансивер для обох, оскільки довжини хвиль абсолютно різні.

Один-режим зазвичай працює на довжинах хвиль 1310 нм або 1550 нм. Багатомодовий? Зазвичай 850 нм. Оптика має збігатися, інакше ви просто пускаєте світло в кабель і сподіваєтеся на краще, але це не працює. Взагалі. Я бачив, як люди намагаються.

Мене справді вражає те, що навіть в одній категорії є варіації. Візьмемо модулі SFP+ для одномодового-волокна-є версії, розраховані на 10 км (LR), 40 км (ER), 80 км (ZR) і навіть більші відстані. Кожен із них використовує різну лазерну технологію та різний оптичний бюджет. 80-кілометровий модуль може коштувати в п’ять разів дорожче, ніж 10-кілометровий, і зовні вони виглядають однаково. Ви повинні прочитати крихітну етикетку збоку, і бажаємо вам удачі в цьому в погано освітленій серверній кімнаті.

 

Фінансова реальність

 

Тут все стає цікавим або депресивним, залежно від вашого бюджету. Пристойне шасі оптоволоконного комутатора-корпоративного класу може коштувати від 8 000 до 15 000 доларів США. Звучить дорого, але зачекайте-це просто порожня коробка. Ті трансивери SFP+? Кожен з них може коштувати від 150 до 800 доларів США залежно від марки та характеристик. Потрібно 24 порти? Порахуй. І нехай вам знадобляться модулі розширеного діапазону або DWDM.

Деякі люди намагаються заощадити, купуючи-трансивери сторонніх виробників. Іноді це добре працює. Іноді це зовсім не так, і ви вирішуєте проблему з фантомною втратою пакетів о 3 годині ночі, тому що мікропрограмне забезпечення комутатора не дуже добре працює з вимкненою оптикою-. Cisco сумно відома своєю вибагливістю щодо цього-їхні комутатори часто перевіряють код постачальника в трансивері та видають попередження, якщо він не «схвалений». Зазвичай ви можете скасувати ці попередження, але тоді ви анулюєте свій контракт на підтримку. Веселі часи.

 

Гра «З’єднувач».

Крім того, є вся ситуація з роз’ємом, яка заслуговує окремого висловлювання. Роз’єми LC зараз є майже стандартними для однорежимних-додатків-вони невеликі, двосторонні та фіксуються на місці із задовільним клацанням. Але багатомодові інсталяції іноді все ще використовують роз’єми SC, які є більшими квадратними елементами, які потрібно вставляти та крутити. І якщо ви працюєте зі старішою інфраструктурою, ви можете зіткнутися з роз’ємами ST, круглими з байонетним-замком. Спроба відслідковувати, які комутаційні кабелі потрібні для того чи іншого встановлення, є особливим організаційним завданням.

Одного разу я провів цілий день, шукаючи оптоволоконний патч-кабель LC-–-SC у центрі обробки даних, оскільки хтось «організував» шафу для організації кабелів за кольором, а не за типом роз’єму. Кабель був оранжевого кольору. Усе волокно помаранчеве, жовте або іноді синє, якщо воно одно-модове. Дуже корисно.

 

 

Полярність і дво{0}}волоконна реальність

 

Ось щось, що не пояснюється в більшості документації: волокно є односпрямованим. Вам потрібні два канали-один для передачі, інший для прийому. Трансивер має сторони TX і сторони RX, і ви абсолютно повинні правильно дотримуватися полярності. Підключіть TX до TX і RX до RX, і ви сидите там і дивуєтесь, чому зв’язок не з’являється. Запитай мене, звідки я знаю.

Деякі новіші технології, як-от BiDi (двонаправлена) оптика, можуть працювати в обох напрямках по одному волокну з використанням різних довжин хвиль, що справді розумно. Але вони спеціалізовані, дорожчі, і ви не можете просто замінити їх на стандартну конфігурацію, не перевіривши сумісність. Усе в волокні потребує перевірки на сумісність. Це виснажує.

Вся проблема полярності стає ще більш складною з роз’ємами MPO/MTP, які використовуються в програмах 40G і 100G. Це стрічкові з’єднувачі з 12 або 24 волокнами в одному штекері, і існує як би три різні стандарти полярності-Метод A, Метод B і Метод C. Якщо неправильно вибрати полярність на 24-волоконній магістралі, ви не просто відремонтуєте одне з’єднання, ви потенційно перекінчуєте весь кабель. Я не хочу говорити про те, скільки часу це займає.

 

Відповідність швидкості та автоузгодження (або їх відсутність)

 

Copper Ethernet має автоузгодження. Це не ідеально, але в більшості випадків працює. Два пристрої рукостискаються, визначають найшвидшу загальну швидкість і вперед. клітковина? га Оптоволоконні трансивери мають фіксовану-швидкість. Модуль SFP 1G. Модуль SFP+ становить 10G. Іноді ви можете запускати модуль 10G на швидкості 1G, якщо комутатор це підтримує, і ви налаштовуєте його вручну, але це не автоматично і точно не гарантується.

Це створює реальні проблеми в-середовищі зі змішаною швидкістю. Ви не можете просто підключити сервер із оптоволоконною мережевою карткою 10G до порту комутатора з модулем 1G SFP і очікувати, що він працюватиме, навіть якщо фізично роз’єм добре підходить. Оптика не синхронізується. Посилання не працює. Потім ви купуєте інші модулі або переналаштовуєте топологію мережі.

 

Температурні показники важливіші, ніж ви думаєте

Трансивери промислового-класу існують не просто так. Стандартна комерційна оптика розрахована на діапазон від 0 до 70 градусів. Це добре для центру обробки даних із-контрольованим кліматом. Але якщо ви встановлюєте комутатори на складі, на вежах стільникового зв’язку чи будь-де, де стає справді жарко чи холодно, вам потрібні промислові-температурні модулі з номінальним діапазоном від -40 градусів до 85 градусів. Ці коштують значно дорожче.

Я працював над проектом, у якому хтось використовував комерційні-модулі SFP+ у зовнішній установці шафи. Навесні працював нормально. Настало літо, температура всередині шафи перевищила 75 градусів, і трансивери випадково почали виходити з ладу. Періодичні збої – це найгірший вид, оскільки ви витрачаєте дні на усунення несправностей, перш ніж зрозумієте, що це проблема температури. У підсумку ми замінили 32 модулі. Розширені-часові версії коштують приблизно на 40% дорожче за одиницю.

 

 

Бюджети потужності та оптичні втрати

 

Це стає технічно швидким, але основна ідея полягає в тому, що кожне оптоволоконне з’єднання вносить втрати. З’єднувачі додають близько 0,5 дБ втрати кожен. Зрощення додають від 0,1 до 0,3 дБ. Саме волокно має затухання-зазвичай близько 0,5 дБ/км для одного-режиму на 1310 нм, менше на 1550 нм. Ви додаєте все це й отримуєте загальну втрату посилань.

Трансивер має бюджет потужності-різниця між потужністю передачі та чутливістю приймача. Для типового модуля LR 10G ви можете мати потужність передачі -1 дБм і чутливість приймача -14,4 дБм, що дає вам 13,4 дБ бюджету потужності. Втрата зв’язку має бути меншою, ніж це, з деяким запасом для погіршення з часом.

На практиці ви вже рідко виконуєте ці розрахунки вручну, оскільки в документації від авторитетних виробників модулів вказано номінальну відстань. Але коли ви досягаєте відстаней, близьких до ліміту, або коли ви вирішуєте несправності маргінального зв’язку, розуміння бюджету оптичної потужності стає критичним. Вам потрібен оптичний вимірювач потужності, який коштує від 300 до 2000 доларів залежно від функцій.

 

Кроляча нора DWDM

 

Щільне мультиплексування за довжиною хвилі – це те, де все стає належним чином складним. Замість використання однієї довжини хвилі на волокно, DWDM дозволяє працювати з кількома довжинами хвилі-32, 48, 96, навіть більше, на одному волокні. Кожна довжина хвилі по суті є окремим каналом 10G або 100G.

Трансивери для DWDM налаштовані на певні довжини хвиль у мережі ITU. У діапазоні C- є 96 каналів, розташованих на відстані 50 ГГц (область від 1530 нм до 1565 нм). Вам потрібно відстежувати, який трансивер на якій довжині хвилі, і вони мають кольорове-кодування, але кольори не відповідають довжині хвилі інтуїтивно зрозумілим способом. Канал 29 фіолетовий. Канал 30 рожевий. чому Немає поважних причин.

DWDM використовується в -застосунках для далеких перевезень і з’єднаннях центрів обробки даних, де оптоволокно обмежене та дороге. Трансивери коштують дорожче, вам потрібне обладнання мультиплексора/демультиплексора, а стабільність температури стає ще більш критичною, оскільки дрейф довжини хвилі може спричинити перехресні перешкоди каналу.

 

Конфігурація програмного забезпечення не завжди проста

Навіть після того, як ви встановили правильний фізичний трансивер, ви не закінчили. Для багатьох комутаторів потрібно налаштувати швидкість порту, дуплексний режим (який має бути повним для оптоволокна, але я бачив дивні помилки), а іноді й увімкнути порт вручну. Деякі постачальники відключають порти за замовчуванням.

Якщо ви використовуєте мідні кабелі DAC (Direct Attach Copper) для коротких відрізків замість оптичних трансиверів-, що є звичайним для комутаторів-до-комутатора в одній стійці-кабель має трансивери, вбудовані в обидва кінці. Але комутатор все ще бачить їх як порти SFP+, і вам все одно потрібно їх налаштувати. Кабелі DAC дешевші, ніж оптоволокно плюс два трансивери, але вони обмежені приблизно 5 метрами, вони товсті та негнучкі. Управління кабелями за допомогою кабелів DAC не весело.

 

Прихильність до{0}}постачальника та сумісність

 

Великі постачальники комутаторів-Cisco, Juniper, Arista, HPE-бажають, щоб ви купували трансивери їхніх брендів. Часто це лише ребрендингові модулі від справжніх виробників оптики, як-от Finisar, Lumentum або Avago, але з програмуванням EEPROM-спеціального постачальника. Націнка може бути 300% і більше.

Оптика-третіх сторін від таких компаній, як fs.com або 10Gtek, зазвичай працює добре. Головне – отримати закодовані модулі, які належним чином ідентифікують себе для комутатора. Деякі постачальники роблять це простіше, ніж інші. Arista досить відкрито розповідає про-оптику сторонніх розробників. Cisco... менше. Насправді існує домашня промисловість оптичних компаній, які спеціалізуються на «сумісних» модулях, які проходять перевірку постачальників.

Справді неприємно, коли ви встановлюєте-від багатьох постачальників, і оптика кожного постачальника використовує дещо різні специфікації навіть для тієї самої номінальної швидкості та відстані. Ви можете отримати посилання, які працюють, але показують високий рівень помилок, або посилання, які спочатку працюють добре, але погіршуються швидше, ніж очікувалося.

 

Очищення та технічне обслуговування

 

Ніхто не любить говорити про очищення волокон, але це абсолютно критично. Одна частинка пилу на торці оптоволоконного роз’єму може спричинити значну втрату сигналу або повний збій зв’язку. Торці невеликі-приблизно 9 мікрон для діаметра серцевини одномодового волокна-. Частинка пилу порівняно величезна.

Ви повинні щоразу чистити кожне оптоволоконне з’єднання. Реальність? Це не завжди трапляється у виробничих середовищах, де ви поспішаєте відновити службу. Але це має статися. Використовуйте відповідні інструменти для чищення волокон-спеціальні серветки та палички для чищення, а не свою сорочку. Огляньте за допомогою волоконного мікроскопа. Продуйте отвори стисненим повітрям.

Я усунув «погані трансивери», які насправді були просто брудними з’єднаннями. Очистіть волокно, проблему вирішено. Але ви не можете побачити бруд неозброєним оком, тому ви витрачаєте час на заміну модулів і спочатку на діагностику.

 

Майбутні-головні болі

Коли ви проектуєте оптоволоконну мережу, ви повинні думати про зростання та майбутні потреби в пропускній здатності. Гаразд, добре. Але як далеко в майбутнє? SFP+ на 10G здавався перебором десять років тому. Тепер він стає базовим для серверних з’єднань. Ви використовуєте багатомодове оптоволокно OM3, яке підходить для 10G, чи витрачаєте більше на OM4, яке може обслуговувати 40G і 100G на розумних відстанях?

Одномодове-оптоволокно є «майбутнім-у тому, що саме волокно може працювати з будь-якою швидкістю, яка буде наступною-обмежуючим фактором є трансивери та порти комутатора. Але один-режим коштує дорожче для встановлення, вимагає дорожчих трансиверів, і ви платите за можливості, які вам можуть не знадобитися роками. Або він може знадобитися наступного року. хто знає

Проблема підрахунку портів пов’язана. Ви купуєте комутатор на 48 портів. Спочатку ви заповнюєте 30 із них. Здається добре. Через два роки вам знадобиться 52 порти, і ви встановлюєте ще один комутатор, маючи справу зі стекуванням або конфігураціями комбінованої мережі, додаючи складності. Чи варто було купувати більший комутатор заздалегідь? Можливо, але це коштувало на 50% дорожче, і немає гарантії, що ви справді до нього доростете.

 

Коли все йде не так

Усунення несправностей оптоволокна — це його власний набір навичок. Посилання не працює. чому Може бути:

Брудні роз’єми (очистіть і перевірте повторно)

Неправильний тип трансивера (перевірте характеристики)

Пошкоджене волокно (запустіть тест OTDR, якщо він у вас є, удачі, якщо у вас його немає)

Перевищений рейтинг відстані (виміряйте фактичну довжину кабелю)

Невідповідність довжини хвилі (перевірте обидва кінці)

Порт не налаштовано (перевірте конфігурацію комутатора)

Несправний трансивер (замінити та перевірити)

Змінена полярність (перевірте з’єднання TX/RX)

Бюджет потужності перевищено (виміряти оптичну потужність)

Помилка програмного забезпечення в мікропрограмі комутатора (оновлюйте та моліться)

Проблема в тому, що зовні ці невдачі часто виглядають ідентичними. "Немає посилання" - це все, що ви отримуєте. Ви починаєте працювати зі списком, міняючи компоненти, поки щось не запрацює. Це не елегантно.

Періодичні проблеми ще гірші. Переривчасте з’єднання, втрата пакетів, яка приходить і зникає, помилки, які різко зростають під навантаженням. Це може бути спричинено граничною оптичною потужністю, коливаннями температури, вібрацією, що впливає на посадку роз’єму, електромагнітними поміхами, якщо ви працюєте поблизу силового обладнання, або близько десятка інших факторів.

 

Що б я хотів, щоб мені хтось сказав

Почніть із хорошої системи документації. Відстежуйте, які трансивери є в портах, які версії мікропрограми запущено, які типи та довжини кабелів встановлено. Використовуйте правильні етикетки. Тримайте запчастини під рукою, тому що трансивери виходять з ладу, і чекати на доставку, коли виробництво зупинено, неприємно.

Купуйте у перевірених продавців, навіть якщо це коштує дорожче. Найдешевша оптика може спочатку заощадити гроші, але усунення дивних проблем із сумісністю не є безкоштовним. Ваш час має цінність.

Протестуйте все перед розгортанням. Рівні оптичної потужності, частота помилок, тести швидкості. Не думайте, що це працює лише тому, що з’являється посилання.

І, можливо, найголовніше: спеціалізовані порти — це не помилка, а функція. Модульність дає вам гнучкість, щоб відповідати вимогам точного типу волокна, відстані та швидкості для кожного з’єднання. Просто крива навчання крутіша, ніж хтось визнає наперед.

Технологія працює. Як тільки ви зрозумієте, з чим маєте справу, волоконна оптика є надійною та швидкою та задовольняє вимоги до пропускної здатності сучасних мереж краще за будь-що інше. Але ця частина «як тільки ви зрозумієте»? Для цього потрібен час, помилки та, ймовірно, кілька пізніх ночей, коли ви дивитеся на неосвічені світлодіоди портів і думаєте, що ви зробили не так.

це нормально Кожен через це проходить.