Moduły światłowodowe SFP efektywnie przetwarzają dane

 

 

Proces konwersji, o którym nikt nie mówi

 

Oto, co faktycznie dzieje się w tej małej metalowej obudowie: dioda laserowa, czyli VCSEL, wystrzeliwuje fotony do światłowodu o długości fal zwykle od 850 nm do 1550 nm. Fotodetektor po stronie odbiorczej wychwytuje te fotony i zamienia je z powrotem w elektrony. Dość proste na papierze.

Jednak wzrost wydajności wynika z tego, co się nie wydarzy. W przeciwieństwie do transmisji miedzianej, gdzie zakłócenia elektromagnetyczne pogarszają integralność sygnału wraz z odległością, światło przechodzące przez włókno szklane napotyka minimalny opór. Moduł 1000BASE-LX przesyła dane na odległość 10 kilometrów przez światłowód jednomodowy-bez wzmacniaczy. Spróbuj tego z kablem Cat6.

Nadajniki VCSEL w modułach wielomodowych zużywają podczas pracy około 150-300mW. Jednostki jednomodowe-z laserami DFB pobierają więcej-czasami 500 mW lub więcej, ale przesyłają sygnały przez sieci kampusowe i łącza metra, gdzie miedź i tak nigdy nie wchodziła w grę.

 

 

Wybór długości fali ma większe znaczenie, niż przyznają sprzedawcy

 

Większość administratorów sieci pobiera cokolwiekSFPdystrybutor ma na stanie. To działa, dopóki nie zadziała.

Moduły 850 nm łączą się w parę ze światłowodem wielomodowym do połączeń typu rack-do-racka. Wybór długości fali nie jest arbitralny-w przypadku krótszych fal występuje dyspersja modowa w większym rdzeniu wielomodowym o średnicy 50 lub 62,5 mikrona, ale 850 nm trafia w optymalny punkt, w którym źródła LED i VCSEL pozostają-opłacalne. Zobaczysz je oznaczone jako SX.

Długość fali 1310 nm mieści się w oknie o niskiej-dyspersyjności dla światłowodu jednomodowego. Moduły LX korzystające z tej długości fali osiągają zasięg 10 km bez nadmiernego obciążania budżetu łącza. Niektóre warianty o rozszerzonym-zasięgu-oznaczeniach EX i ZX-pokonują zasięg 40 lub 80 km przy 1550 nm, gdzie tłumienie światłowodu spada do około 0,2 dB na kilometr.

Na wzmiankę zasługują tutaj moduły BiDi. Dwukierunkowe moduły SFP z pojedynczym-włóknem nadają na jednej długości fali (powiedzmy 1310 nm), a odbierają na innej (1490 nm). Zmniejsza liczbę włókien o połowę w przypadku łączy punkt-do-punktów. Oczywiste oszczędności, chociaż rozwiązywanie problemów staje się dziwne, gdy nie można po prostu zamieniać modułów między końcami.

 

 

Możliwość-wymiany na gorąco i dlaczego jest naprawdę przydatna

 

Widziałem, jak technicy bez mrugnięcia okiem odłączali SFP od przełączników pod napięciem. Konstrukcja z możliwością podłączania-na gorąco oznacza dokładnie, że-nie jest wymagane-wyłączanie zasilania. Pamięć EEPROM modułu identyfikuje się w urządzeniu głównym w ciągu milisekund od włożenia.

Ta pamięć EEPROM zawiera więcej niż tylko dane identyfikacyjne. Moduły obsługujące DOM-(cyfrowy monitoring optyczny, czasami nazywany DDM) raportują-w czasie rzeczywistym moc nadawania, moc odbioru, temperaturę, prąd polaryzacji lasera i napięcie zasilania. Kiedy łącze zaczyna trzepotać o 3 w nocy, te wskaźniki mówią, czy przyczyną problemu jest umierający laser, brudne złącze, czy też ktoś, kto zbyt mocno zgiął kabel krosowy za szafą.

Typowa moc TX waha się od -9,5 dBm do -3 dBm dla modułów gigabitowych. Minimalna czułość odbiornika wynosi od -20 dBm do -24 dBm. Wszystko słabsze od tego progu i fotodetektor nie jest w stanie wiarygodnie odróżnić sygnału od szumu.

 

SFP+ Skok do 10 Gigabitów

 

Moduły SFP+ zajmują tę samą powierzchnię fizyczną, co ich gigabitowe poprzedniki, ale obsługują przepustowość linii 10 Gb/s. Kompatybilność mechaniczna była zamierzona,-ta sama klatka, te same szyny prowadzące-chociaż interfejs elektryczny wymagał przeróbek, aby dostosować się do wyższych częstotliwości.

Historia wydajności staje się tutaj interesująca. Moduł 10G-SR zużywa może 1 W, przesyłając dziesięciokrotnie więcej danych niż moduł 1G-SX, który pobierał 0,8 W. To nie jest liniowy wzrost mocy w przypadku liniowego wzrostu przepustowości. Udoskonalenia w zakresie produkcji krzemu i zmiany w kodowaniu (8b/10b ustąpiły miejsca 64b/66b w celu zapewnienia lepszej wydajności linii) trwały przez pokolenia.

Jedno dziwactwo: wiele portów SFP+ akceptuje starsze moduły SFP przy zmniejszonych prędkościach. Przełącznik rozpoznaje wolniejszy moduł i odpowiednio-limity szybkości. Przydatny w scenariuszach migracji, wprowadza zamieszanie, gdy ktoś przypadkowo zainstaluje niewłaściwą optykę i zastanawia się, dlaczego łącze 10G wynegocjowało 1G.

 

 

Blokada dostawcy-W dalszym ciągu jest okropna

 

Cisco, Juniper, HP i inni programują swoje przełączniki tak, aby sprawdzały bajt identyfikatora dostawcy SFP. Nierozpoznane moduły mogą odmówić świecenia lub wyświetlać trwałe ostrzeżenia w konsoli zarządzania.

Zewnętrzni producenci- obchodzą ten problem, kodując swoje pamięci EEPROM tak, aby odpowiadały specyfikacjom OEM. Urządzenia SFP zgodne z MSA-od renomowanych dostawców działają identycznie jak urządzenia markowe za ułamek ceny. Sieć nie wie i nie przejmuje się tym, czy fotony pochodziły z modułu OEM o wartości 500 dolarów, czy z równoważnika innej firmy o wartości 80 dolarów-o tej samej długości fali, tym samym poziomie mocy i tym samym złączu.

Niektóre przedsiębiorstwa i tak wymagają optyki OEM ze względu na umowę wsparcia. To decyzja dotycząca zamówienia, a nie techniczna.

 

Niedopasowanie typów włókien powoduje bóle głowy

 

Jednomodowe-SFP na światłowód wielomodowy? Technicznie możliwe dzięki kablom krosowym kondycjonującym tryb przy prędkościach gigabitowych. Adapter emituje światło w pozycji przesuniętej, aby wzbudzić ograniczoną liczbę trybów. IEEE 802.3z określa to dla 1000BASE-LX w porównaniu ze starszą siecią wielomodową.

Odwrotna-optyka wielomodowa w przypadku-światła jednomodowego-nie działa. Rozbieżna wiązka VCSEL słabo łączy się z 9-mikronowym rdzeniem pojedynczego-modu. Pojawią się klapki na łączach, błędy CRC lub całkowity brak połączenia.

Warto pamiętać: światłowód wielomodowy ma maksymalną długość około 550 metrów dla 10G-SR na kablu OM4. Dłuższe przebiegi wymagają infrastruktury jednomodowej-bez względu na budżet.

 

 

Temperatura i czynniki środowiskowe

 

Komercyjne-sFP klasy działają w temperaturach od 0 do 70 stopni. Dotyczy to bez problemu-centrów danych z kontrolowaną klimatyzacją i większości środowisk wewnętrznych.

Wdrożenia przemysłowe-podstacje, hale produkcyjne, szafy zewnętrzne-wymagają-modułów o zwiększonym zapotrzebowaniu na temperatury znamionowe od -40 do 85 stopni. Wewnętrzny obwód lasera i sterownika wymaga hartowania, aby utrzymać stabilną moc wyjściową w tym zakresie. Premia kosztowa jest 2-3 razy większa niż w przypadku komercyjnych odpowiedników.

Wilgoć rzadko bezpośrednio zabija SFP, ale kondensacja na tulejkach złączy powoduje spustoszenie. Zanieczyszczenia rozpraszają światło na interfejsie, zwiększając tłumienie wtrąceniowe i potencjalnie powodując utratę łącza. Trzymaj złącza zakryte, gdy nie są używane. Oczyść przed kryciem. Podstawowa higiena, która jakoś umyka ludziom.

 

CWDM i DWDM zwiększają pojemność światłowodu

 

Zgrubne multipleksowanie z podziałem długości fali obejmuje osiem kanałów w odstępach 20 nm od 1270 nm do 1610 nm. Każdy SFP transmituje na dedykowanej długości fali; pasywny multiplekser/demux łączy je w jedną parę włókien. Ośmiokrotna wydajność bez konieczności ciągnięcia nowych kabli.

Gęsty WDM upakuje kanały bliżej-odległości 0,8 nm lub 0,4 nm-wpychając 40, 80 lub 96 długości fali do pojedynczego włókna. Urządzenia SFP wymagają laserów-stabilizowanych temperaturowo (strojonych lub stałych), co uzasadnia ich znaczny koszt. Przewoźnicy metra i transportu długodystansowego szeroko wdrażają DWDM. Sieci korporacyjne zazwyczaj korzystają z CWDM, chyba że wymagania dotyczące przepustowości uzasadniają inwestycję.

Kąt efektywności: multipleksowanie amortyzuje koszty infrastruktury w ramach wielu usług. Jedna nić przenosi to, co wcześniej wymagało ośmiu. Praca instalacyjna odbywa się raz.

 

Co właściwie oznaczają specyfikacje

 

Budżet łącza równa się mocy nadajnika minus czułość odbiornika minus całkowite straty. Moduł o czułości -6dBm TX i -20dBm RX zapewnia 14dB budżetu. Odejmij straty na złączu (0,3 dB na każde), straty na splocie (0,1 dB na każde) i tłumienie światłowodu (0,35 dB/km dla pojedynczego trybu 1310 nm). Cokolwiek pozostanie, to Twój margines.

Przed zamówieniem modułów wykonaj obliczenia. Łącze o długości 20 km wymaga optyki o zasięgu 20 km. Brzmi oczywiste. Ludzie wciąż to psują.

Kara za rozproszenie ma mniejsze znaczenie przy prędkościach gigabitowych niż przy prędkościach 10G i wyższych. Dyspersja chromatyczna i dyspersja w trybie polaryzacji kumulują się wraz z odległością, ostatecznie rozmazując sygnał i uniemożliwiając jego odzyskanie. Łącza 10G i 25G o dużym{{3}zasięgu czasami wymagają-przesuniętego światłowodu lub kompensacji elektronicznej.

 

Cicha wydajność dojrzałej technologii

 

Moduły SFP nie trafiają już na pierwsze strony gazet. Technologia dojrzała. Jednak ta dojrzałość oznacza przewidywalną wydajność, stabilną cenę, dostępność drugiego-źródła i ogromną bazę zainstalowanych rozwiązań, zapewniającą zgodność między dostawcami. Wydajność nie zawsze polega na przełomowych innowacjach-czasami chodzi o udoskonalenie, standaryzację i nudną niezawodność komponentów, które po prostu działają.

Transceivery optyczne będą nadal ewoluować w kierunku wyższych prędkości i mniejszego zużycia energii. SFP28 obsługuje 25G; Warianty QSFP obsługują 40G i 100G, łącząc cztery pasy. Podstawowa fizyka-fotony pokonujące elektrony na odległość-pozostaje przewagą w zakresie wydajności, która utrzymuje światłowód na rynku pomimo wszelkich twierdzeń zwolenników miedzi na temat rozwoju Cat8.

Sieci efektywnie radzą sobie z danymi, gdy warstwa fizyczna wykonuje swoje zadania w sposób niewidoczny. Moduły SFP osiągają dokładnie to.