ТЕХНОЛОГИИ, ИНЖИНИРИНГ, ИННОВАЦИИВ Новосибирске открыто производство волоконно-оптических трансиверовСправкаЧто и зачемВиды оптических модулейGBICSFPSFPXFPXENPAKX2WDMНеоторые особенностиТакже читайте

Различные формфакторы

В первую очередь модули различаются своими формфакторами. Немного расскажу про различные варианты.

GBIC

GigaBit Interface Converter, активно использовался в 2000-х. Самый первый промышленно стандартизованный формат модулей. Очень часто применялся при передачи через многомодовые волокна. Сейчас же практически не используется в силу своих размеров. У меня осталась одна старая циска 3500, еще без поддержки CEF, в которой можно воспользоваться данными модулями. На изображении снизу два GBIC-модуля 1000Base-LX и 1000Base-T:

SFP

Small Form-factor Pluggable, наследник GBIC. Наверно самый распространенный на сегодняшний день формат, гораздо удобнее в силу меньших размеров. Такой формфактор позволил значительно увеличить плотность портов на сетевом оборудовании. Благодаря таким размерам стало возможно реализовать до 52 оптических портов на одной железке в один юнит. Используется для передачи данных на скоростях 100Mbits, 1000Mbits. На изображении снизу коммутатор с оптическими портами и пара модулей 1000Base-LX и 1000Base-T.

SFP+

Enhanced Small Form-factor Pluggable. Имеют идеентичный SFP размер. Схожий размер позволил сделать оборудование с портами, поддерживающими обычные SFP и SFP+. Такие порты могут работать в режимах 1000Base/10GBase. Лишь дальнобойные CWDM-модули имеют большую длину из-за радиатора. Используются для передачи данных на скоростях 10 Gbits.

Малые размеры придали некоторые особенности — для дальнобойных модулей бывают случаи слишком сильного нагрева. Поэтому для передачи более чем на 80 км таких модулей пока нет. На картинке снизу два модуля SFP+ — CWDM и обычный 10GEBase-LR:

XFP

10 Gigabit Small Form Factor Pluggable. Также, как и SFP+, используются для передачи данных на скоростях 10 Gbits. Но в отличии от предыдущих, немного шире. Увеличенный размер позволил использовать их для прострела на большие расстояние по стравнению с SFP+. Снизу дополнительная плата для Huawei с установленными XFP и пара таких модулей.

XENPAK

Модули, используемые преимущественно в оборудовании Cisco. Используются для передачи данных на скоростях 10 Gbits. Сейчас уже изредка можно найти им применение, изредка можно встретить в старых линейках маршрутизаторов. Также такие модули бывают для подключения медного провода 10GBase-CX4. К сожалению, у меня нашелся лишь один XENPAK-модуль 10GEBase-LR и старая Cisco-вская плата WS-X6704-10GE под них.

X2

Дальнейшее развитие модулей формата XENPAK. Часто в разъемы X2 можно установить модуль TwinGig, в который уже можно установить два модуля SFP… Это нужно в случае, если на оборудовании нет 1GE оптических портов. В основном X2-формфактор использует Cisco. В продаже существуют адаптеры X2-SFP+ (XENPACK-to-SFP+). Интересно, что такой комплект (адаптер+SFP+ модуль) выходит дешевле одного X2 модуля.

К сожалению, на руках у меня нашелся только адаптер, но чтобы понять, как выглядят эти модули и какого они размера этого вполне хватит. На рисунке снизу адаптер X2-SFP+ со вставленным SFP+ модулем.

Но если кому интересно, вот здесь можно посмотреть больше картинок и возможностей этого разъема.

Да, я не затрагивал относительно новые формфакторы (QSFP, QSFP+, CFP). На текущий момент они еще не очень распространены.

Разъемы

Это то место, куда вы будете подключать оптический патчкорд. На оптических модулях сейчас используются преимущественно два типа раъемов — SC и LC. Грубо и жаргонно — большой и мелкий квадраты. Понятно, что имея в наличии патчкорд с разъемом SC, вы не подсоедините его к разъему LC. Нужно либо менять патчкорд, либо ставить переходник-адаптер. В большинстве случаев SFP-модули имеют разъем LC, в то время как X2/XENPAK — SC. Выше на изображениях уже были модули с различными разъемами.

Неоторые особенности

Оптические модули — активное оборудование, они потребяют электроэнергию и выделяют тепло. Это следует учитывать при подключении оборудования к электросети. Также коммутатор, заполненный мощными модулями под завязку может потребовать дополнительного охлаждения.

Не стоит забывать, что в оптические модули встроены лазеры, и с ними необходимо соблюдать некоторую технику безопасности. Конечно в большинстве случаев никакой угрозы они не предоставляют в силу слабой мощности, но бывали случаи, дальнобойные мощные 10GE модули могут вполне выжечь сетчатку глаза или оставить ожог, если использовать палец в качестве аттюниатора.

Современные оптические модули имеют функцию DDM (Digital Diagnostics Monitoring) — в них встроен ряд сенсоров, через которые можно определить текущее значение некоторых параметров. Смотрится это через интерфейс оборудования, в которое установлен модуль. Самые важные параметры для вас — текущие принимаемая мощность и температура.

Ряд производителей сетевого оборудования запрещают использовать сторонние модули в их оборудовании. По крайней мере раньше Cisco не давала их запускать, они в ней просто не работали. Сейчас же в узких кругах известны команды, открывающие возможность использовать сторонние устройства, да и Cisco стала не так трепетно относиться к этому вопросу. Впрочем, при желании любые модули можно перепрошить, в продаже имеются специальные программаторы.

Порт на оборудовании (в большинстве случаев) загорается, если на модуль приходит сигнал достаточной мощности. Если соединить два двухволоконных модуля одинарным патчкордом (просто прием с передачей), с одной стороны порт загорится, но работать при этом ничего не будет.

Да, мощность может быть не только слабой. Если сигнал приходит слишком сильный, можно сжечь фотоприемник. Обычно это относится к дальнобойными мощным модулям с дистанцией > 80 км. Для уменьшения мощности используют специальные аттенюаторы. Хотя если делаем в лабораторных условиях, можно просто намотать пару витков патчкорда на какую-нибудь ручку или карандаш.

Типы SFP модулей

Оптические трансиверы различаются:

; по скорости передачи инфы
Идеал SFP регламентирует скорость передачи инфы 100 Мб/с и 1 Гб/с (1000base lx, lc, t). Так же есть расширенные стандарты SFP+(СФП плюс) и XFP со скоростью 10 Гб/с.

В природе существует ещё один тип ; CFP передающий данные на 100 Гб/с, но в массовый сектор пока такие не поступают.

; по используемому разъёму (connector type)
На сей день в продаже встречаются только одноволоконные трансиверы с разъёмами SC:

А так же одно- и двухволоконные с разъёмами LC:

; по количеству используемых волокон различают одноволоконные, использующие для приёма (Tx) и передачи (Rx) одно волокно, и двухволоконные, где приём идёт по одному волокну, а передача ; по другому. Одноволоконный модуль для работы использует технологию спектрального уплотнения каналов WDM, для чего имеет встроенный мультиплексор. На маркировочной наклейке имеется соответствующая пометка.

; по типу используемых волокон
На сей день для передачи сигналов употребляется два типа ; одномодовые SM и многомодовые MM. Модуль SFP может работать только с одних из их. Универсальных устройств нет.

; по центральной длине световой волны
По центральной длине волны передаётся большая мощность сигнала. Длина волны измеряется в НаноМетрах ; нм. Самые распространённые значения для одномодовых СФП модулей ; 1310 нм и 1550 нм, а для многомодовых ; 850 нм и 1310 нм. Этот параметр также указывается на маркировочной наклейке.

По оптическому бюджету (дальность передачи сигнала)
Как я уже отметил выше, модуль SFP является как приёмником, так и передатчиком. С одной стороны, его лазер выдаёт световой сигнал определённой мощности, которая теряется по мере прохождения расстояния по оптоволокну до тех пор, пока совершенно не затухнет. С другой стороны, приёмник этого же трансивера может принять световой поток определённой мощности. Если он очень затухнет, то и сигнал потеряется. Так вот оптический бюджет ; это разница меж большей мощностью передатчика и малой приёмника. Чем больше бюджет, тем выше дальность деяния.
Самые частые значения для двухволоконных модулей:

17 дБ - 20 км.
21 дБ - 40 км.
24 дБ - 80 км.

Одноволоконные модули WDM:

14 дБ - 20 км.
21 дБ - 40 км.
24 дБ - 80 км.

Как правильно подобрать трансивер

Чтобы не ошибиться при выборе оптического модуля безотступно рекомендуется замерить затухание особенным прибором, а уже после этого подбирать приёмо-передающие устройства. Но можно, в принципе, взять и на глаз;, ориентируясь по расстоянию. Правда тут необходимо во-1-х, знать длину полосы с точностью хотя бы до километра. А во-2-х, возможность замены модулей в случае ошибки. Из личного опыта скажу, что последние несколько лет все SFP закупались непосредственно второму способу, без предварительных измерений.  И на 10 км., и на 20 км., и даже на 80 км. И никогда заморочек не появилось.

Модуль  SFP и интерфейсом RJ45

В окончании статьи не могу не рассказать ещё об одном типе ; медном трансивере с портом RJ45. Это особенный переходник, позволяющий при необходимости использовать порты SFP на Cisco, Juniper, D-Link и т.п., как обыденные медные порты. Обычно это делается в том случае, когда их не хватает или они вообще отсутствуют на плате или коммутаторе агрегации. Маркировка у таких устройств ; GLC-T.

Sort by Category

OEM

Accedian

Actelis

Adtran

Adva

Alcatel

Allied Telesis

Arista

Arris

Aruba

Atrica

Aurora

BTI

Calix

Canoga Perkins

Casa Systems

Check Point

Ciena

Cisco

Commscope

Coriant

Cyan

D-Link

Dasan Networks

Dell

ECI

Ekinops

Enterasys

Ericsson

Extreme Networks

F5

Fortinet

Foundry/Brocade

Fujitsu

Gigamon

HP

HPP

Huawei

IBM

Infinera

Intel

Juniper

KTI Networks

Lenovo

Linksys

Mellanox

Meraki

MikroTik

Motorola

MRV

MSA

NetScout

Nokia Siemens Network

Nortel/Avaya

Occam

Omnitron

Optelian

Overture Networks

Palo Alto Networks

Planet Technology

RAD Data Communications

Radware

Raisecom

Ruggedcom

Samsung

Sandvine

Signamax

Sonicwall

Sonus

Sorrento

Sun Oracle

Telco Systems

Teleste

Tellabs

Transition

Transmode

Ubiquiti Networks

WaveReady

Xtera

Zhone

ZTE Corporation

Zyxel

Platform

Accedian

Adtran

Adva

Alcatel 73XX

Alcatel 7×50

Alcatel DMX

Alcatel OMNI

Alcatel PSS 1830

Alcatel TSS

Arista

Arris

Atrica

Avaya/Nortel Passport

Brocade/Foundry

BTI

Calix

Calix/Occam

Ciena

Ciena/Nortel OM6500

Cisco ONS

Cisco Router/Switch

Cyan

D-Link

Dell

ECI

Enterasys

Ericsson

Extreme

Force10

Fujitsu

Fujitsu 4100

Fujitsu 7120

Fujitsu 7500

Fujitsu 9500

Fujitsu CDS

HP

HPP

Huawei

Infinera

Juniper

KTI Networks

LambdaUnite

Linksys

Mellanox

Motorola

MRV

MSA

Nokia 7xxx

Planet Technology

Ruggedcom

Samsung

Sonicwall

Sonus NBS 5200

Sorrento

Sun Oracle

Telco

Tellabs

Transition

Transmode

WaveReady

Xtera

Zhone

ZTE Corporation

CFP

CFP2

CFP4

CSFP

CVR

GBIC

GSFP

QSFP

QSFP28

QSFP56-DD

SFP

SFP28

SFPP

X2

XENPAK

XFP

Distance

0.5m

1m

2m

3m

5m

7m

9m

10m

15m

20m

25m

30m

50m

100m

150m

300m

550m

1.4km

150m/2km

2km

10km

15km

20km

30km

40km

60km

70km

80km

100km

120km

160km

220m

Data Rate

100M

10/100Base-T

OC3

OC12

10/100/1000M

4G

100G

40G

200G

10GBase-T

16GFC

3CPRI 2457.6Mb/s

6CPRI 6144.0Mb/s

8GFC

25G

2GFC

4GFC

7CPRI 9830.4Mb/s

10GFC

400G

4CPRI 3072.0Mb/s

OC192

1000Base

10G

OC48

Основные типы трансиверов

  • Двухволоконные (Dual fiber);
  • Одноволоконные (WDM или Bi-Directional);
  • Двухволоконные CWDM;
  • Двухволоконные DWDM;
  • «Медные» (разъём RJ-45, кабель Cat.5 и выше).

Помимо перечисленных форм-факторов, существуют и менее распространённые, например. GBIC, XENPAK, устаревшие, или не успевшие получить распространение – SFP28, CFP2, CFP4.
Одной из основных характеристик является скорость передачи. Трансиверы способны передавать информацию со скоростью от 10Мбит/с до 159,25Гбит/с. В таблице ниже приведены доступные скорости для разных форм-факторов с указанием протокола передачи информации.

Форм-фактор Скорость передачи Протокол передачи Форм фактор Скорость передачи Протокол передачи
SFP 100 Мбит/с FastEthernet SFP+ 8,5 Гбит/с 8G FiberChannel
155 Мбит/с STM-1 9,95 Гбит/с STM-64
622 Мбит/с STM-4 10 Гбит/с 10GigabitEthernet
1 Гбит/с GigabitEthernet 10.51 Гбит/с 10G FiberChannel
1,06 Гбит/с 1G FiberChannel 11,09 Гбит/с OTU2e
2,12 Гбит/с 2G FiberChannel 11,32 Гбит/с OTU2f
2,48 Гбит/с STM-16 14,02 Гбит/с 16G FiberChannel
4,25 Гбит/с 4G FiberChannel 28,05 Гбит/с 32G FiberChannel
XENPAK, X2 10 Гбит/с 10GigabitEthernet QSFP+ 39,81 Гбит/с STM-256
XFP 10.51 Гбит/с 10G FiberChannel CFP 40 Гбит/с 40GigabitEthernet
11,09 Гбит/с OTU2e 43,01-44,58 Гбит/с OTU3
11,32 Гбит/с OTU2f QSFP28, CFP, CFP2 100 Гбит/с 100GigabitEthernet
10 Гбит/с 10GigabitEthernet 112 Гбит/с OTU4
8,5 Гбит/с 8G FiberChannel 4*28,05 Гбит/с 128G FiberChannel
9,95 Гбит/с STM-64 159,25 Гбит/с STM-1024

Форм-фактор

Первыми трансиверами получившими распространение были GBIC, XENPAK и X2. Их недостатком были большие габариты. Со временем они уступили более компактным форм-факторам SFP, SFP+ и XFP. Ниже описываются наиболее распространённые и используемые форм-факторы.

Трансиверы SFP

  • Скорость передачи от 10 Мбит/с до 4,25 Гб/с;
  • Дальность передачи до 160 км;
  • Варианты разъёмов подключения: RJ45, SC, LC, LC дуплекс;
  • Среда передачи данных: MMF, SMF, UTP Cat.5;
  • Поддержка функции Digital Diagnostic Monitoring;
  • Рабочая температура для стандартного исполнения от 0 до 70 °C;
  • Номинальное напряжение питания – 3.3В.

Трансиверы SFP+

  • Скорость передачи от 1.25 Гб/с до 28,05 Гб/с;
  • Дальность передачи до 100 км;
  • Варианты разъёмов подключения: RJ45, LC, LC дуплекс;
  • Среда передачи данных: MMF, SMF, UTP Cat.6;
  • Поддержка функции Digital Diagnostic Monitoring;
  • Рабочая температура для стандартного исполнения от 0 до 70 °C;
  • Номинальное напряжение питания – 3.3В.

Трансиверы XFP

  • Скорость передачи от 8.5 Гб/с до 11,21 Гб/с;
  • Дальность передачи до 120 км;
  • Варианты разъёмов подключения: LC, LC дуплекс;
  • Среда передачи данных: MMF, SMF;
  • Поддержка функции Digital Diagnostic Monitoring;
  • Рабочая температура для стандартного исполнения от 0 до 70 °C;
  • Номинальное напряжение питания – 3.3В.

Трансиверы X2

  • Скорость передачи 10Гб/с;
  • Дальность передачи до 80км;
  • Варианты разъёмов подключения: SC дуплекс;
  • Среда передачи данных: MMF, SMF;
  • Функция Digital Diagnostic Monitoring;
  • Рабочая температура для стандартного исполнения от 0 до 70 °C;
  • Номинальное напряжение питания – 3.3В.

Трансиверы QSFP

  • Скорость передачи от 39.81 Гб/с до 159,25 Гбит/с;
  • Дальность передачи до 40 км;
  • Варианты разъёмов подключения: MPO, LC дуплекс;
  • Среда передачи данных: MMF (OM3, OM4), SMF;
  • Функция Digital Diagnostic Monitoring;
  • Рабочая температура для стандартного исполнения от 0 до 70 °C;
  • Номинальное напряжение питания – 3.3В.

Трансиверы CFP

  • Скорость передачи от 100 Гб/с до 159,25 Гбит/с;
  • Дальность передачи до 40 км;
  • Варианты разъёмов подключения: MPO, LC дуплекс;
  • Среда передачи данных: MMF (OM3, OM4), SMF;
  • Функция Digital Diagnostic Monitoring;
  • Рабочая температура для стандартного исполнения от 0 до 70 °C;
  • Номинальное напряжение питания – 3.3В.

Различные стандарты

Как известно, комитетом 802.3 принято множество разных стандартов Ethernet. Соответственно, оптические модули поддерживают один из них. Неплохая шпаргалка по стандартам Ethernet есть здесь. В основном сейчас распространены следующие типы:

  • 100Base-LX — 100 мегабит по волокну на 10км
  • 100Base-T — 100 мегабит по меди на 100 м
  • 1000Base-LX — 1000 мегабит по волокну на 10 км
  • 1000Base-T — 1000 мегабит по меди на 100 м
  • 1000Base-ZX — 1000 мегабит по одномодовому волокну на 70 км
  • 10GBase-LR — 10GE по одномодовому волокну на 10 км
  • 10GBase-ER — 10GE по одномодовому волокну на 40 км

Конечно же, оптические модули есть и под другие стандарты, в том числе и 40GE и 100GE. Я перечислил основные типы, используемые в провайдерских сетях. Обычно в названии или спецификации написано, по какому стандарту будет работать тот или иной модуль

Но еще важно посмотреть, поддерживает ли этот стандарт порт оборудования, куда будет установлен модуль. Например, 100Base-LX не заведется в порту коммутатора, поддерживающего только 1000Base-LX

Эту особенность тоже надо учитывать.

С использованием спектрального уплотнения

Описанные выше оптические модули передают сигнал в основном на длине волны 1310 нм или 1550 нм на двух волокнах (одно для передачи, другое для приема). Они имеют широкополосный фотоприемник (принимают все) и лазер, излучающий на определенной длине волны (грубо конечно). Но имеется возможность использовать уплотнение по длине волны. Это дает возможность использовать меньшее количество волокон для организации нескольких каналов тем самым увеличивая пропускную способность одного волокна.

WDM

Такие модули работают в паре, с одной стороны сигнал передается на длине волны 1310 нм, с другой 1550 нм. Это позволяет вместо двух волокон для организации одного канала использовать одно. Приемник на таких модулях так и остается широкополосным. Бывают как для 1GE, так и для 10GE. Снизу фотографии пары WDM-модулей с различными разъемами для подключения патчкордов LC и SC.

В большинстве случаев предпочтительнее использовать WDM-модули для малых расстояний. Их цена не очень большая (по 1 тыс рублей за модуль против 500 рублей за обычный). Причина — вы экономите целое волокно, на нем можно будет потом еще один такой же канал прогнать. Хотя конечно есть и другие способы экономии волокон.

CWDM

Дальнейшее продолжение технологии WDM. С ее использованием можно добиться до 8 дуплексных каналов по одному волокну. Для этих целей используются CWDM-мультиплексоры (пассивные устройства с призмой внутри, позволяющей делить сигнал по цветам с шагом 20нм в диапазоне от 1270нм до 1610нм). Для этого также используют специальные CWDM-модули, в простонародье их называют «цветные», они передают сигнал на определенной длине волны. В то же время приемник на них широкополосный. Кроме того, такие оптические модули часто делают для передачи на большие расстояние (до 160 км). На рисунке ниже представлен малый комплект CWDM-SFP, на котором с использованием мультиплексоров можно поднять 2GE на одном волокне.

Как можно заметить, дужки у всех разные. В зависимости от длины волны модуль имеет свою раскраску. К сожалению, у всех производителей они разные.

Здесь появляется понятие оптический бюджет. Правда его расчет выходит за рамки этой статьи. В кратце, чем больше доступных портов, тем больше вы сможете смультиплексировать каналов, тем больше будет затухание. Кроме того, различные длины волн дают различные затухания на 1 километр передаваемого сигнала. А еще нужно учитывать тип волокна…

Можно много писать о методиках подбора таких модулей, о пересечении длин волн, о нежелательных длинах, о ADD/DROP-модулях. Но это отдельная тема.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector