Transceivery 10GBASE LR spełniają standardy światłowodów

 

Dlaczego światłowód G.652 ma większe znaczenie niż myślisz

 

Słuchaj, widziałem wiele wdrożeń, w których ktoś złapał kabel światłowodowy, który akurat znajdował się w magazynie. Zły ruch. 10gbase lrnadajnik-odbiornikw szczególności wymaga standardowego światłowodu-jednomodowego zgodnego z zaleceniami ITU-T G.652. To nie jest jakiś biurokratyczny nonsens,-charakterystyka dyspersji chromatycznej światłowodu G.652 bezpośrednio wpływa na integralność sygnału przy szybkości łącza 10,3125 Gb/s.

Włókno G.652 ma konfigurację rdzeń/płaszcz 9/125 μm. Wąska średnica rdzenia wymusza propagację światła w trybie pojedynczym, eliminując problemy z opóźnieniami w trybie różnicowym, które są plagą w instalacjach wielomodowych. Widzisz dyspersję chromatyczną o wartości około 18 ps/(nm·km) przy 1310 nm, którą źródło laserowe DFB w module optycznym 10G LR może obsłużyć bez konieczności zewnętrznej kompensacji dyspersji. Spróbuj to zrobić za pomocą kabla OM3 na długości większej niż 300 metrów.

Niektórzy dostawcy oferują opcje światłowodowe „premium”. W dziewięciu przypadkach na dziesięć standardowa karta G.652D radzi sobie ze wszystkimi problemami, jakie stawia przed nim kampus metra.

 

SFF-8431 i uzgadnianie warstwy fizycznej

 

Czego MSA Ci nie mówi: wydajność cieplna różni się znacznie w zależności od producenta.

Źle zaprojektowany pakiet TO-odprowadza ciepło do przepływu powietrza w systemie hosta w sposób, który może popchnąć sąsiednie porty w kierunku dławienia termicznego. Legalni dostawcy określają temperatury robocze od 0 stopni do 70 stopni dla jednostek-komercyjnych, a warianty przemysłowe, takie jak SFP-10G-LR-I, sięgające nawet do -40 stopni. Temperatura złącza wewnątrz tego małego podzespołu optycznego może wzrosnąć o 30 stopni powyżej temperatury otoczenia. Rozpraszanie ciepła nie jest opcjonalne — stanowi różnicę między pięcioletnim wdrożeniem a roszczeniem gwarancyjnym po osiemnastu miesiącach.

 

IEEE 802.3ae: dokument podstawowy

 

Kiedy w 2002 r. zarzucono standard 802.3ae, świat sieci wciąż nie miał pojęcia o wdrożeniach gigabitowych. Grupie roboczej udało się dokonać czegoś naprawdę imponującego: zdefiniowała warianty warstwy fizycznej, obejmujące tryb wielomodowy 850 nm do pojedynczego-trybu o rozszerzonym zasięgu 1550 nm, wszystkie korzystające ze wspólnego schematu kodowania 64b/66b w warstwie PCS.

Punkt 49 dotyczy podwarstwy kodowania fizycznego. W punkcie 52 określono charakterystykę PMD dla modułów LR. Wydajność kodowania uległa znacznej poprawie w porównaniu ze schematem 8b/10b, a koszt narzutu gigabitowego Ethernetu-spadł z 25% do około 3%. Ten wzrost wydajności częściowo wyjaśnia, dlaczego optyka 10G utrzymuje rozsądny budżet mocy pomimo dziesięciokrotnego wzrostu przepustowości.

Minimalna odległość okablowania określona w standardzie 802.3ae wynosi 2 metry. Wydaje się to trywialne, ale kryje się za tym uzasadnienie optyczne. Przy bardzo małych odległościach moc odbierana może przekroczyć progi nasycenia detektora. Moc wyjściowa lasera nadawczo-odbiorczego lr 10 gbase wynosi zazwyczaj od -8,2 dBm do +0.5 dBm. Czułość odbiornika sięga -14,4 dBm. Na 3-metrowym kablu krosowym straty wtrąceniowe wynoszą może 0,5 dB – duży margines przed osiągnięciem minimalnego poziomu -14,4 dBm, ale potencjalnie problematyczny na wysokich tonach bez odpowiedniej inżynierii łącza.

 

Implementacja DOM: SFF-8472 w praktyce

 

Cyfrowy monitoring optyczny zmienił sposób rozwiązywania problemów z transceiverami. Specyfikacja SFF-8472 przewiduje dwu-przewodowy interfejs szeregowy — zasadniczo I²C na pinach zarządzających modułu. Twój transceiver 10G o dużym zasięgu zgłasza pięć krytycznych parametrów: moc wyjściową TX, moc wejściową RX, prąd polaryzacji lasera, napięcie zasilania i temperaturę wewnętrzną.

Rzeczywista-wartość światowa? Podczas niedawnego wdrożenia pierścienia metra odczyty DOM wykazały anomalię prądu polaryzacji w jednym węźle, zanim pojawiły się objawy fizyczne. Laser pogarszał się.-Kompensacja odchylenia przesunęła się z typowych 25 mA w stronę progu alarmowego wynoszącego 70 mA. Wymieniliśmy moduł podczas zaplanowanej konserwacji, zamiast odpowiedzieć na zgłoszenie o awarii o 2 w nocy.

Nie wszyscy dostawcy w równym stopniu implementują DOM. Niektórzy podają moc optyczną z dokładnością ± 3 dB; producenci wysokiej jakości osiągają ±1 dB. Różnica ma znaczenie, gdy próbujesz ustalić, czy problem z wydajnością wynika z nadajnika, odbiornika czy światłowodu. Dane kalibracyjne znajdują się w module EEPROM.-Tanie klony są czasami dostarczane z wartościami ogólnymi, które mają niewielki związek z rzeczywistym zachowaniem komponentów.

 

 

Pytanie o długość fali: dlaczego 1310 nm

 

Decyzje inżynieryjne stojące za wyborem 1310 nm wynikają z charakterystyki tłumienia włókna krzemionkowego. Światłowód jednomodowy-ma dwa okna transmisyjne: około 1310 nm i 1550 nm. Obydwa znajdują się w obszarach o niskim-tłumieniu, ale 1310 nm pokrywa się z długością fali zerowej-dyspersyjnej dla standardowego SMF.

Warianty 10GBASE-ER i 10GBASE-ZR wykorzystują długość fali 1550 nm, ponieważ dłuższe zasięgi wymagają mniejszego tłumienia (około 0,2 dB/km w porównaniu z 0,35 dB/km przy 1310 nm). Kompromis polega na zarządzaniu dyspersją chromatyczną – transmisja 1550 nm na 40 km światłowodu G.652 powoduje znaczne poszerzenie impulsu bez mechanizmów kompensacyjnych.

W przypadku łączy o długości 10 km obliczenia działają na korzyść 1310 nm. Twój moduł nadawczo-odbiorczy 10gbase lr pozwala uniknąć-przesuniętych wymagań dotyczących światłowodów, zapewniając jednocześnie akceptowalne marginesy strat. Szkielety kampusów, sieci pamięci masowej, pierścienie dostępu do metra-te zastosowania rzadko uzasadniają wyższą cenę w postaci optyki o rozszerzonym-zasięgu 1550 nm.

 

Praktyczne scenariusze wdrożenia

 

Centrum danych łączy sąsiednie budynki. Agregacja kampusów korporacyjnych. Reprezentują one aplikacje-i-masła 10GBASE-LR. Odległości łączy zazwyczaj mieszczą się w przedziale od 500 metrów do 5 kilometrów-, co mieści się w granicach specyfikacji, ale wykracza poza ograniczenia zasięgu wielomodowego.

Prowadzę arkusz kalkulacyjny z obliczeniami budżetu linków śledzących dla typowych scenariuszy. Przebieg na dystansie 6 km przy użyciu światłowodu OS2 (0,4 dB/km przy 1310 nm) z czterema panelami krosowymi LC (0,3 dB na sparowaną parę) przedstawia:

Tłumienie światłowodu: 6 × 0.4=2.4 dB Tłumienie na złączu: 4 × 0.3=1.2 dB Naddatek na spawie: 0,5 dB Razem: 4,1 dB

W porównaniu z budżetem mocy modułu 10G LR wynoszącym około 6,2 dB (minimum nadajnika -8,2 dBm do czułości odbiornika -14,4 dBm) utrzymuje się margines 2 dB. Odpowiedni dla większości warunków środowiskowych, chociaż chciałbym bliżej 3 dB, jeśli włókno przebiega przez przestrzenie o zmiennej temperaturze, takie jak konstrukcje parkingowe.

 

Rzeczywistość zgodności w sieciach- wielu dostawców

 

SFP+ MSA miało gwarantować interoperacyjność-i{2}}plug and play. Rzeczywistość okazuje się bardziej chaotyczna.

Moduły Cisco zawierają zastrzeżone dane identyfikacyjne, które niektóre oprogramowanie sprzętowe przełączników sprawdza przed włączeniem portów. Transceivery 10gbase-lr sfp+ innych firm wymagają określonego kodowania dostawcy, aby przejść te kontrole. Moduły ogólne działają dobrze na platformach Juniper, Arista lub Ubiquiti, które nie egzekwują ograniczeń OEM.

Testowanie ma znaczenie. Renomowani producenci alternatywni prowadzą laboratoria zgodności ze sprzętem głównych dostawców. Określą, które modele przełączników i wersje oprogramowania sprzętowego zweryfikowali,-a nie tylko będą twierdzić, że są „kompatybilne z Cisco” bez dowodów. Różnica w cenie między producentem OEM a-firmą zewnętrzną może przekraczać 80%. Oszczędności te finansują wiele zapasów, zakładając, że najpierw sprawdziłeś zgodność operacyjną.

Osobiście korzystałem z modułów FS.COM i StarTech wraz z optyką-sygnowaną marką Cisco w środowiskach produkcyjnych. Funkcjonalnie identyczne. Raportowanie DOM działa. Sprzęt sieciowy nie jest w stanie dostrzec różnicy podczas normalnej pracy. Konsekwencje gwarancji różnią się w zależności od polityki dostawcy sprzętu.

 

 

Temperatura i względy środowiskowe

 

Standardowe moduły SFP+ klasy komercyjnej-określają zakres działania 0–70 stopni. Warianty przemysłowe rozciągają się od -40 stopni do +85 stopni. To rozróżnienie ma znaczenie w przypadku zdalnych wdrożeń, chat telekomunikacyjnych lub dowolnej instalacji bez kontroli klimatu.

Wewnątrz transceivera optycznego 10G prąd progowy lasera DFB wykazuje znaczną wrażliwość na temperaturę. Zimne środowiska zmniejszają prąd progowy, ale mogą powodować niestabilność-przeskakiwania trybów. Gorące środowiska podnoszą prąd progowy, przyspieszając mechanizmy starzenia. Obwody automatycznej kontroli mocy kompensują w ramach ograniczeń projektowych,-przekraczając te ograniczenia, a moc wyjściowa optyczna wykracza poza specyfikację.

Latem w szafkach zewnętrznych w Arizonie temperatura wewnętrzna zwykle osiąga 50 stopni. Bez modułów-o klasie przemysłowej ryzykujesz trwałością transceivera. Koszt przyrostowy-części tymczasowych-może 20-30 dolarów za moduł oznacza znaczną poprawę niezawodności.

 

Obsługa FCoE i protokołów

 

Oto coś, co przyciąga uwagę: nie wszystkie moduły 10GBASE-LR obsługują protokół Fibre Channel przez Ethernet. Arkusz danych Cisco SFP-10G-LR-S wyraźnie stwierdza niezgodność FCoE. Jeśli Twoja sieć pamięci masowej wymaga enkapsulacji FCoE, przed zakupem sprawdź obsługę protokołu.

Standardowe ramkowanie 10GbE różni się od pierwotnych sekwencji FC. Moduły zoptymalizowane wyłącznie dla sieci Ethernet mogą nie obsługiwać różnych wzorców ruchu i wymagań czasowych protokołów przechowywania. Ma to mniejsze znaczenie w sieciach wyłącznie IP, a szczególnie w konwergentnych strukturach centrów danych.

 

Integralność łącza i współczynnik błędów bitowych

 

IEEE 802.3ae określa 10^-12 BER jako minimalną wydajność. Nowoczesne transceivery 10gbase lr rutynowo osiągają lepsze wartości -10^-15, co nie jest niczym niezwykłym w sprzyjających warunkach. Poziomy błędów na tym poziomie sprawiają, że Ethernet jest w praktyce bezstratny.

Gdzie widzisz degradację BER: brudne złącza światłowodowe (sprawdź przed każdym podłączeniem), przekroczony promień zgięcia, złe spawy lub starzenie się nadajnika. Pojedynczy odcisk palca na ferruli LC może spowodować dodatkową stratę o 0,5-1,0 dB. Pomnóż na ścieżce z wieloma przeskokami, a budżet linków nagle zniknie.

Chusteczki IPA mam w każdym zestawie narzędzi. Pięć sekund czyszczenia złącza pozwala uniknąć wielu godzin rozwiązywania problemów.

 

Informacje dotyczące zamawiania i specyfikacji

 

W przypadku zakupu modułów optycznych 10G LR następujące parametry powinny pojawić się na liście wymagań:

Zgodność ze standardem IEEE 802.3ae 10GBASE-LR

Zgodność mechaniczna/elektryczna SFF-8431

Obsługa DOM SFF-8472 (preferowana wersja 12.0 lub nowsza)

Określony zakres temperatur pracy

Moc nadawania: minimalna specyfikacja od -8,2 do +0.5 dBm

Czułość odbioru: -14,4 dBm lub lepsza

Długość fali: 1260-1355nm (nominalna 1310nm)

Złącze: duplex LC/UPC

Różnice w czułości odbiornika pomiędzy producentami mogą sięgać kilku dB. Moduły premium mogą oferować czułość -17 dBm, zwiększając praktyczne odległości łączy poza nominalną specyfikację 10 km. To, czy to ma znaczenie, zależy od konkretnej rośliny włóknistej.

 

Uwagi końcowe

 

Transceiver 10GBASE-LR zajmuje dojrzałą niszę technologiczną. Piętnaście lat optymalizacji produkcji pozwoliło uzyskać niezawodne, niedrogie moduły z kilkudziesięciu kwalifikowanych źródeł. Zgodność ze standardami zapewnia interoperacyjność; Cyfrowy monitoring optyczny zapewnia widoczność; inżynieria cieplna determinuje żywotność.

Co wciąż mnie zaskakuje: jak często klienci nie wykorzystują w pełni istniejącej przepustowości światłowodów. Instalacja jednomodowa obsługująca obecnie technologię 10G-LR może przesyłać sygnały 25G-LR lub nawet 100G-DR po zastosowaniu odpowiednich modernizacji transceiverów. Samo włókno wytrzymuje wiele generacji sprzętu. Inwestowanie w wysokiej jakości praktyki instalacyjne-właściwe zarządzanie kablami, udokumentowane straty na złączach, sprawdzoną czystość złączy-przypłaca się w ciągu dekady-oraz w całym cyklu życia infrastruktury.

Wybierz transiwery odpowiadające Twoim rzeczywistym wymaganiom. Przed wdrożeniem sprawdź zgodność-firm zewnętrznych. Monitoruj parametry DOM. Wyczyść złącza. Reszta w dużej mierze robi się sama.