Moduly SFP z optických vláken zpracovávají data efektivně

 

 

Proces konverze, o kterém nikdo nemluví

 

Zde je to, co se ve skutečnosti děje uvnitř tohoto malého kovového krytu: laserová dioda nebo VCSEL vystřeluje fotony do vlákna na vlnových délkách typicky mezi 850 nm a 1550 nm. Fotodetektor na přijímacím konci tyto fotony zachytí a přemění je zpět na elektrony. Na papíře dost jednoduché.

Ale zvýšení efektivity pochází z toho, co se nestane. Na rozdíl od měděného přenosu, kde elektromagnetické rušení zhoršuje integritu signálu na dálku, světlo procházející skleněným vláknem naráží na minimální odpor. Modul 1000BASE-LX přenáší data 10 kilometrů přes jedno-vlákno bez opakovačů. Zkuste to s kabelem Cat6.

Vysílače VCSEL v multimódových modulech spotřebují během provozu přibližně 150-300 mW. Jedno-režimové jednotky s lasery DFB spotřebovávají více-někdy 500 mW nebo více, ale přenášejí signály napříč sítěmi kampusů a linkami metra, kde měď stejně nikdy nepřicházela v úvahu.

 

 

Na výběru vlnové délky záleží více, než připouštějí dodavatelé

 

Většina správců sítě chytne cokolivSFPmá distributor na skladě. To funguje, dokud ne.

850nm moduly se spárují s multimodovým vláknem pro připojení racku-do-racků. Volba vlnové délky není libovolná-kratší vlnové délky trpí modálním rozptylem ve větším 50 nebo 62,5mikronovém jádru multimode, ale 850nm zasáhne sladké místo, kde zdroje LED a VCSEL zůstávají nákladově-efektivní. Uvidíte je s označením SX.

1310nm je umístěno v nízkém-okně rozptylu pro jedno-režimové vlákno. Moduly LX využívající tuto vlnovou délku dosahují 10 km, aniž by někdo zapotil rozpočet na propojení. Některé varianty s prodlouženým-dosahem-označení EX a ZX-dosahují 40 km nebo 80 km při 1550 nm, kde útlum vláken klesá na zhruba 0,2 dB na kilometr.

Zde si zaslouží zmínku BiDi moduly. Jednovláknové obousměrné SFP vysílají na jedné vlnové délce (řekněme 1310 nm), zatímco přijímají na jiné (1490 nm). Sníží počet vláken na polovinu pro body-k-bodu. Zřejmá úspora nákladů, i když řešení problémů je divné, když nemůžete jen vyměnit moduly mezi konci.

 

 

Možnost hot{0}}swap a proč je to vlastně užitečné

 

Sledoval jsem, jak technici vytrhávají SFP z živých přepínačů, aniž by ucukli. Design-připojitelný za provozu znamená přesně to, že-nevyžaduje-vypínání. EEPROM modulu se identifikuje hostitelskému zařízení během milisekund od vložení.

Tato EEPROM obsahuje více než jen identifikační údaje. Moduly-schopné DOM (digitální optické monitorování, někdy nazývané DDM) hlásí v reálném čase-vysílací výkon, přijímaný výkon, teplotu, laserový zkreslený proud a napájecí napětí. Když spojení začne klapat ve 3:00, tyto metriky vám řeknou, zda je problém umírající laser, špinavý konektor nebo někdo, kdo příliš ostře ohnul propojovací kabel za stojanem.

Typický TX výkon se u gigabitových modulů pohybuje od -9,5dBm do -3dBm. Citlivost přijímače se pohybuje kolem -20dBm až -24dBm. Cokoli slabší než tento práh a fotodetektor nedokáže spolehlivě rozlišit signál od šumu.

 

SFP+ skok na 10 Gigabit

 

Moduly SFP+ zabírají stejnou fyzickou stopu jako jejich gigabitoví předchůdci, ale zvládají rychlost linky 10 Gb/s. Mechanická kompatibilita byla záměrná-stejná klec, stejné vodicí kolejnice-, ačkoli elektrické rozhraní vyžadovalo přepracování, aby vyhovovalo vyšším frekvencím.

Příběh účinnosti zde začíná být zajímavý. Modul 10G-SR spotřebuje možná 1W a přitom přenáší desetkrát více dat než modul 1G-SX, který spotřebovává 0,8W. To není lineární zvýšení výkonu pro lineární zvýšení šířky pásma. Zlepšení výroby křemíku a změny kódování (8b/10b ustoupily 64b/66b pro lepší účinnost linky) se v průběhu generací spojovaly.

Jeden vtip: mnoho portů SFP+ přijímá starší moduly SFP při snížené rychlosti. Přepínač rozpozná pomalejší modul a podle toho-limity rychlosti. Užitečné pro scénáře migrace, matoucí, když někdo omylem nainstaluje špatnou optiku a diví se, proč se jeho 10G spojení dohodlo na 1G.

 

 

Zámek dodavatele-Zůstává nepříjemný

 

Cisco, Juniper, HP a další programují své přepínače tak, aby zkontrolovaly bajt ID dodavatele SFP. Nerozpoznané moduly se mohou odmítnout rozsvítit nebo vyvolat trvalá varování v konzole pro správu.

Výrobci třetích stran to řeší tak, že kódují své paměti EEPROM tak, aby odpovídaly specifikacím OEM. SFP-odpovídající MSA od renomovaných dodavatelů fungují stejně jako značkové jednotky za zlomek ceny. Síť neví nebo se nezajímá, zda fotony pocházejí z modulu OEM za 500 $ nebo z 80 $ ekvivalentu třetí strany- stejné vlnové délky, stejných úrovní výkonu, stejného konektoru.

Některé podniky přesto nařizují optiku OEM z důvodů smlouvy o podpoře. Jde o rozhodnutí o nákupu, nikoli o technické rozhodnutí.

 

Neshody typů vláken způsobují bolesti hlavy

 

Jedno{0}}režimové SFP do vícevidového vlákna? Technicky možné s propojovacími kabely pro úpravu režimu při gigabitových rychlostech. Adaptér spustí světlo v offsetové poloze, aby vyvolal omezený počet režimů. IEEE 802.3z to specifikuje pro 1000BASE-LX přes starší multimódový závod.

Opačná-multimodová optika přes jedno-vlákno-nefunguje. Divergentní paprsek VCSEL se špatně spojuje s 9mikrometrovým jádrem s jedním{4}}režimem. Zobrazí se klapky odkazů, chyby CRC nebo žádné připojení.

Stojí za připomenutí: vícevidové vlákno má maximální dosah kolem 550 metrů pro 10G-SR na kabelu OM4. Delší provozy vyžadují jedno{5}}režimovou infrastrukturu bez ohledu na rozpočet.

 

 

Teplota a faktory prostředí

 

Komerční -stupně SFP fungují od 0 stupňů do 70 stupňů . To bez problémů pokrývá klima{4}}řízená datová centra a většinu vnitřních prostředí.

Průmyslová nasazení-rozvodny, výrobní podlahy, venkovní skříně-vyžadují moduly s rozšířenou{2}}teplotou dimenzované na -40 stupňů až 85 stupňů . Vnitřní laserové a budicí obvody vyžadují kalení, aby byl zachován stabilní výkon v tomto rozsahu. Nákladová prémie je 2-3x vyšší než komerční ekvivalenty.

Vlhkost zřídka zabíjí SFP přímo, ale kondenzace na objímkách konektoru způsobuje zkázu. Kontaminace rozptyluje světlo na rozhraní, zvyšuje ztrátu vložení a potenciálně vypadává spoj. Pokud konektory nepoužíváte, mějte je zakryté. Před pářením očistěte. Základní hygiena, která lidem jaksi uniká.

 

CWDM a DWDM rozšiřují kapacitu vláken

 

Hrubé multiplexování s dělením vlnových délek rozkládá osm kanálů v 20nm intervalech od 1270nm do 1610nm. Každý SFP vysílá na vyhrazené vlnové délce; pasivní mux/demux je spojuje do jednoho páru vláken. Osminásobná kapacita bez tahání nových kabelů.

Husté WDM shromažďuje kanály blíže-0,8nm nebo 0,4nm-vtěsnání 40, 80 nebo 96 vlnových délek na jedno vlákno. SFP vyžadují teplotně-stabilizované lasery (vyladěné nebo pevné), které odůvodňují jejich značné náklady. Metro a dopravci na dlouhé vzdálenosti nasazují DWDM ve velké míře. Podnikové sítě se obecně drží CWDM, pokud požadavky na šířku pásma neospravedlňují investici.

Úhel účinnosti: multiplexování amortizuje náklady na infrastrukturu napříč více službami. Jeden pramen nese to, co dříve vyžadovalo osm. Montážní práce proběhnou jednou.

 

Co vlastně specifikace znamenají

 

Rozpočet spojení se rovná výkonu vysílače mínus citlivost přijímače mínus celková ztráta. Modul s citlivostí -6dBm TX a -20dBm RX poskytuje 14dB rozpočtu. Odečtěte ztráty konektoru (každý 0,3 dB), ztráty ve spojení (každý 0,1 dB) a útlum vlákna (0,35 dB/km pro 1310nm single-mode). Co zůstane, je vaše marže.

Před objednáním modulů proveďte výpočet. 20km spojení potřebuje optiku schopnou 20km. Zní to jasně. Lidé to pořád kazí.

Penalizace rozptylu záleží méně na gigabitových rychlostech než na 10G a vyšších. Chromatická disperze a polarizační vidová disperze se hromadí na vzdálenost, případně rozmazávají signál tak, že jej nelze obnovit. Spojení 10G a 25G s dlouhým-dosahem někdy vyžadují rozptýlené-vlákno s posunem nebo elektronickou kompenzaci.

 

Tichá účinnost vyspělé technologie

 

SFP moduly se již nechytají titulků. Technologie dozrála. Tato vyspělost však znamená předvídatelný výkon, stabilní ceny, dostupnost druhého-zdroje a masivní instalovanou základnu zajišťující kompatibilitu mezi různými dodavateli. Efektivita není vždy o průlomových inovacích-někdy je to o zdokonalení, standardizaci a nudné spolehlivosti komponent, které prostě fungují.

Optické transceivery se budou nadále vyvíjet směrem k vyšším rychlostem a nižší spotřebě energie. SFP28 zvládá 25G; Varianty QSFP řeší 40G a 100G spojením čtyř drah. Základní fyzikální -fotony porážející elektrony na dálku- zůstávají výhodou účinnosti, která udržuje vláknovou optiku relevantní navzdory všem, co zastánci mědi tvrdí o vývoji Cat8.

Sítě zpracovávají data efektivně, když fyzická vrstva dělá svou práci neviditelně. Moduly SFP přesně toho dosahují.