Оптичните SFP модули обработват данни ефективно

 

 

Процесът на преобразуване, за който никой не говори

 

Ето какво всъщност се случва вътре в този малък метален корпус: лазерен диод или VCSEL изстрелва фотони във влакно при дължини на вълните обикновено между 850 nm и 1550 nm. Фотодетекторът на приемащия край улавя тези фотони и ги превръща обратно в електрони. Достатъчно просто на хартия.

Но печалбите от ефективността идват от това, което не се случва. За разлика от медното предаване, където електромагнитните смущения влошават целостта на сигнала на разстояние, светлината, преминаваща през стъклени влакна, среща минимално съпротивление. Модул 1000BASE-LX прехвърля данни на 10 километра по едно-модово влакно без повторители. Опитайте това с кабел Cat6.

VCSEL предавателите в многомодовите модули консумират около 150-300mW по време на работа. Единични-модови модули с DFB лазери черпят повече-понякога 500mW или повече, но те пренасят сигнали през мрежите на кампуса и връзките на метрото, където медта така или иначе никога не е била опция.

 

 

Изборът на дължина на вълната има повече значение, отколкото доставчиците признават

 

Повечето мрежови администратори грабват каквото и да билоSFPдистрибуторът разполага с наличност. Това работи, докато не стане.

850nm модули се сдвояват с многомодово влакно за свързване между стелажи-към-река. Изборът на дължина на вълната не е произволен-по-късите дължини на вълната страдат от модална дисперсия в по-голямото ядро ​​от 50 или 62,5 микрона на многомодовия режим, но 850nm достига най-доброто място, където източниците на LED и VCSEL остават ценово-ефективни. Ще ги видите с надпис SX.

1310nm се намира в прозорец с ниска-дисперсия за едно-модово влакно. LX модулите, използващи тази дължина на вълната, достигат до 10 км, без някой да натоварва бюджета на връзката. Някои-варианти с удължен обхват-EX и ZX обозначения-избутват 40 км или 80 км при 1550 nm, където затихването на влакното пада до приблизително 0,2 dB на километър.

BiDi модулите заслужават да бъдат споменати тук. Двупосочните SFP с едно-влакно предават на една дължина на вълната (да речем 1310 nm), докато приемат на друга (1490 nm). Намалява броя на вашите влакна наполовина за връзки от точка-до-точка. Очевидни икономии на разходи, въпреки че отстраняването на неизправности става странно, когато не можете просто да разменяте модули между краищата.

 

 

Възможност-за гореща смяна и защо всъщност е полезна

 

Гледал съм техници да издърпват SFP от живи комутатори, без да трепнат. Дизайнът-с възможност за горещо включване означава точно, че-не е необходимо-изключване. EEPROM на модула се идентифицира на хост устройството в рамките на милисекунди след поставянето.

Този EEPROM съдържа повече от идентификационни данни. DOM-съвместими модули (цифрово оптично наблюдение, понякога наричано DDM) отчитат в реално-време мощност на предаване, мощност на приемане, температура, ток на лазерно отклонение и захранващо напрежение. Когато връзката започне да трепти в 3 сутринта, тези показатели ви казват дали проблемът е умиращ лазер, мръсен конектор или някой, който е огънал кабела за свързване твърде рязко зад стелажа.

Типичната TX мощност варира от -9,5dBm до -3dBm за гигабитови модули. Нива на чувствителността на приемника около -20dBm до -24dBm. Всичко, което е по-слабо от този праг и фотодетекторът не може надеждно да разграничи сигнала от шума.

 

SFP+ скочи до 10 Gigabit

 

SFP+ модулите заемат същия физически отпечатък като техните гигабитови предшественици, но се справят със скорост на линията от 10Gbps. Механичната съвместимост беше умишлена-същата клетка, същите водещи релси-въпреки че електрическият интерфейс изискваше преработка, за да поеме по-високи честоти.

Тук историята на ефективността става интересна. 10G-SR модул консумира може би 1W, докато пренася десет пъти повече данни от 1G-SX модул, който е черпил 0,8W. Това не е линейно увеличение на мощността за линейно увеличение на честотната лента. Подобренията в производството на силиций и промените в кодирането (8b/10b отстъпиха на 64b/66b за по-добра ефективност на линията) се натрупват през поколенията.

Една странност: много SFP+ портове приемат наследени SFP модули при намалени скорости. Превключвателят разпознава по-бавния модул и съответно ограничава скоростта-. Удобен за сценарии на миграция, объркващ, когато някой случайно инсталира грешната оптика и се чуди защо тяхната 10G връзка се договори за 1G.

 

 

Заключването на доставчика- остава неприятно

 

Cisco, Juniper, HP и други програмират своите комутатори да проверяват байта за идентификатор на доставчика на SFP. Неразпознатите модули може да откажат да светнат или да изхвърлят постоянни предупреждения в конзолата за управление.

Производителите-трети страни заобикалят това, като кодират своите EEPROM, за да съответстват на спецификациите на OEM. MSA-съвместими SFP устройства от реномирани доставчици функционират идентично с брандирани устройства на малка цена. Мрежата не знае и не се интересува дали фотоните са дошли от OEM модул на стойност $500 или от еквивалент на трета страна за $80-същата дължина на вълната, същите нива на мощност, същия конектор.

Някои предприятия все пак изискват OEM оптика поради причини, свързани с договор за поддръжка. Това е решение за обществена поръчка, а не техническо.

 

Несъответствието на типа влакна създава главоболие

 

Едно-модови SFP в многомодово влакно? Технически възможно с пач кабели за кондициониране на режима при гигабитови скорости. Адаптерът пуска светлина в изместена позиция, за да възбуди ограничен брой режими. IEEE 802.3z уточнява това за 1000BASE-LX през наследена многомодова система.

Обратната-многомодова оптика върху едно-модово влакно-не работи. Дивергентният лъч на VCSEL се свързва лошо с 9-микронното ядро ​​на един-режим. Ще получите прекъсвания на връзката, CRC грешки или никаква връзка.

Струва си да запомните: многомодовото влакно достига максимум около 550 метра за 10G-SR на OM4 кабел. По-дългите периоди се нуждаят от инфраструктура с един-режим, независимо от бюджета на някой.

 

 

Температура и фактори на околната среда

 

SFP от-търговски клас работят от 0 градуса до 70 градуса. Това обхваща центрове за данни с-контролиран климат и повечето вътрешни среди без проблем.

Индустриалните внедрявания-подстанции, производствени подове, външни шкафове-изискват разширени-температурни модули, оценени от -40 градуса до 85 градуса. Вътрешният лазер и веригата на драйвера изискват закаляване, за да поддържат стабилен изход в този диапазон. Надбавка за разходите е 2-3 пъти над търговските еквиваленти.

Влажността рядко убива SFP директно, но кондензацията върху накрайниците на конектора причинява хаос. Замърсяването разпръсква светлина в интерфейса, което води до загуба на вмъкване и потенциално прекъсване на връзката. Дръжте конекторите си затворени, когато не ги използвате. Почистете преди чифтосване. Елементарна хигиена, която някак убягва на хората.

 

CWDM и DWDM разширяват капацитета на влакното

 

Мултиплексирането с грубо разделяне на дължината на вълната разполага с осем канала в интервали от 20 nm от 1270 nm до 1610 nm. Всеки SFP предава на определена дължина на вълната; пасивен mux/demux ги комбинира в една двойка влакна. Осем пъти по-голям капацитет без да дърпате нови кабели.

Плътният WDM събира канали по-близо-0,8 nm или 0,4 nm разстояние-като натъпква 40, 80 или 96 дължини на вълната върху едно влакно. SFPs изискват температурно-стабилизирани лазери (настроени или фиксирани), които оправдават значителната им цена. Превозвачите на метрото и превозвачите на дълги разстояния широко внедряват DWDM. Корпоративните мрежи обикновено се придържат към CWDM, освен ако изискванията за честотна лента не оправдават инвестицията.

Ъгъл на ефективност: мултиплексирането амортизира инфраструктурните разходи за множество услуги. Една нишка носи това, което преди това изискваше осем. Монтажът се извършва веднъж.

 

Какво всъщност означават спецификациите

 

Бюджетът на връзката е равен на мощността на предавателя минус чувствителността на приемника минус пълната загуба. Модул с -6dBm TX и -20dBm RX чувствителност осигурява 14dB бюджет. Извадете загубите на съединителя (0,3 dB всеки), загубите на снаждане (0,1 dB всеки) и затихването на влакното (0,35 dB/km за 1310 nm едномодов). Каквото и да остане е вашият марж.

Пресметнете преди да поръчате модули. Връзка от 20 км се нуждае от оптика, способна на 20 км. Звучи очевидно. Хората все още го бъркат.

Наказанието за дисперсия има по-малко значение при гигабитови скорости, отколкото при 10G и повече. Хроматичната дисперсия и дисперсията в поляризационния режим се натрупват на разстояние, като в крайна сметка размазват сигнала без възстановяване. Връзките с голям{3}}обхват 10G и 25G понякога изискват дисперсия{6}}изместени влакна или електронна компенсация.

 

Тихата ефективност на зрялата технология

 

SFP модулите вече не грабват заглавия. Технологията узря. Но тази зрялост означава предвидима производителност, стабилно ценообразуване, наличност от втори-източник и масивна инсталирана база, гарантираща съвместимост между доставчиците. Ефективността не винаги е свързана с пробив в иновациите-понякога става дума за усъвършенстване, стандартизация и скучната надеждност на компоненти, които просто работят.

Оптичните трансивъри ще продължат да се развиват към по-високи скорости и по-ниска консумация на енергия. SFP28 обработва 25G; QSFP вариантите се справят с 40G и 100G чрез свързване на четири ленти. Фундаменталната физика-фотони, които бият електрони на разстояние-остава предимството на ефективността, което поддържа оптичните влакна релевантни, въпреки каквото и да твърдят привържениците на медта относно разработките на Cat8.

Мрежите обработват данните ефективно, когато физическият слой върши работата си невидимо. SFP модулите постигат точно това.