SFP (Small Form-factor Pluggable) и SFP+ ( Enhanced Small Form-factor Pluggable) – стандарты компактных оптических приемо-передатчиков. Они наиболее востребованы при построении оптоволоконных сетей, по сравнению с трансиверами других типов, поэтому в нашей сегодняшней статье мы будем говорить именно о них.
Что такое SFP (SFP+) модули?
SFP ( SFP+) модуль представляет собой миниатюрный узел в металлическом корпусе, с одной стороны имеющий контакты для подсоединения к главному устройству (маршрутизатору, коммутатору), а с другой — разъемы для подсоединения оптического кабеля (реже — витой пары), которые до использования закрыты пластиковой заглушкой.
SFP и SFP+ модули были разработаны в качестве ответа на разнообразие видов оптических кабелей. Вместо того, чтобы создавать линейки коммутаторов, маршрутизаторов и т. д., оснащенных различными сочетаниями разъемов для оптических кабелей разных типов, производители добавляют в устройства порты, а вернее сказать — пустые слоты, "шахты" под SFP-модули. Администратору сети остается только подобрать правильный тип оптического трансивера и вставить его в слот, создав таким образом оптический (или медный) порт нужного стандарта.
Большинство видов SFP и SFP+ имеют практически одинаковый форм-фактор: идентичные размеры, похожую конструкцию, материал корпуса у обоих типов — металл.
Это позволяет сделать слоты для них универсальными. Большинство устоявшихся производителей сетевого оборудования на сегодняшний день в своих устройствах размещают порты формата SFP+, и предусматривают обратную совместимость, так что в эти слоты чаще всего можно вставлять модули формата SFP. При этом, конечно, SFP трансивер будет работать согласно своим параметрам, а не характеристикам SFP+. Но нужно уточнять, есть ли такая возможность, например, в устройствах MikroTik зачастую поддерживается только SFP+.
Обратная манипуляция — вставить модуль SFP+ в разъем для SFP — невозможна.
Наличие порта для SFP-модулей в концевых маршрутизаторах или коммутаторах позволяет:
- подключить сегмент локальной сети, удаленный на расстояние более 100 м, максимальных для медного кабеля, оптическим кабелем без применения промежуточных усилителей;
- подключиться к провайдеру оптического интернета без использования абонентского PON-модема;
- при необходимости осуществлять «горячую» замену сбойных модулей — они все ее поддерживают;
- при необходимости увеличивать пропускную способность канала или его дальность путем использования более «скоростного» кабеля и соответствующих модулей.
Размер разъема стандартного SFP-модуля по габаритам соответствует разъему RJ45, что позволяет в устройстве размером в один юнит (1U) разместить до 48 SFP-разъемов. Большинство производителей в профессиональных устройствах размещают один, два или четыре SFP-разъема, иногда совмещенных попарно с разъемами RJ45 (комбо-порты) для большей универсальности. В последнем случае, одновременная работа обоих портов не допускается, работает тот, который был задействован первым.
Оптические модули являются активным оптоволоконным оборудованием — они потребляют электроэнергию и выделяют тепло. Это нужно учитывать, если вы собираетесь использовать под SFP модули в коммутаторе/маршрутизаторе большое количество слотов.
Большинство современных модулей поддерживают функцию цифрового контроля качества связи – DDM, Digital Diagnostics Monitoring, или DOM, Digital Optics Monitoring, позволяющие диагностировать повреждения кабеля и сбои модулей. Определить, есть ли такая поддержка часто можно уже по маркировке трансивера — в ней присутствует буква d.
Виды SFP и SFP+ модулей
Оптические SFP и SFP+ модули различаются по многим параметрам, основными из которых являются:
- собственно, тип форм-фактора — SFP или SFP+;
- для какого типа оптоволоконного кабеля они предназначены — одномодового или многомодового;
- максимальная длина сегмента кабеля;
- количество волокон — одно или два;
- используемая длина волны;
- разъемы под оптику или под RJ-45;
- используемая технология спектрального уплотнения;
- поддерживаемые стандарты 1000BASE-X и 1000BASE-T;
- тип оптического коннектора.
Знать основные параметры модуля необходимо для того, чтобы корректно подобрать его под существующую (или строящуюся) сеть.
На более тонких характеристиках, таких, как тип лазера, мощность излучателя, ширина спектральной линии и тому подобных, мы пока останавливаться не будем, хотя при построении сети и подборе совместимых пар модулей они также могут иметь значение.
Пропускная способность оптических модулей
В зависимости от поддерживаемой технологии — Ethernet, STM-1, STM-4, STM-16 или Fibre Channel — модули могут поддерживать скорость:
- формата SFP — до 4,25 Гбит/сек;
- формата SFP+ — до 16 Гбит/сек.
Однако, так как у нас чаще всего используются оптические Ethernet модули, принято говорить о скорости 1 Гбит/сек для SFP и 10 Гбит/сек для SFP+.
На рынке также представлено некоторое количество 100-мегабитных SFP трансиверов, но их востребованность в последнее время все меньше.
Максимальная пропускная способность Ethernet SFP-модуля — 1,25 Гбит/сек.
Максимальная пропускная способность Ethernet SFP+ модуля — 10 Гбит/сек
Многомодовые и одномодовые
Центральное различие между SFP модулями заключается в том, какого типа оптоволоконный кабель используется – многомодовый (MM, MMF) или одномодовый (SM, SMF). В практическом плане это имеет значение при подборе модулей с учетом типа кабеля в вашей сети, дальности ее пролетов, а также сумм, которые выделяются на ее проведение.
Многомодовый кабель имеет более толстую сердцевину и лучше собирает свет от излучателя. За счет этого многомодовые соединения значительно терпимее к качеству материала, компонентов, излучателей и оборудования. Однако, их серьезным недостатком является ограниченная максимальная длина сегмента кабеля – около 550 метров. Поэтому многомодовые SFP и SFP+ модули используются сравнительно редко, хотя обычно дешевле одномодовых.
Дальность передачи для одномодового кабеля без дополнительных ухищрений может достигать 80 километров, а при высококачественном кабеле и модулях, и использовании длинной волны как на передачу, так и на прием (1510/1570) — даже 120 км.
Многомодовые и одномодовые SFP и SFP+ модули несовместимы.
Дальность передачи
Многомодовые оптические модули, как мы уже сказали, поддерживают передачу только на расстояние до 550 метров. В маркировке SFP трансиверов это обычо обозначается цифрой 0,5 (к примеру, 0,5LC), есть многомодовые модули с поддержкой еще меньшей дальности.
Максимальная дальность одномодовых оптических трансиверов зависит от форм-фактора:
- SFP-модули, в основном, выпускаются для расстояний 3 км, 10 км, 20 км, 40 км, 80 км (но могут быть также некоторые дополнительные вариации), максимально — 120 км.
- SFP+ модули также выпускаются для различных расстояний, но максимум — это 80 км (из-за высокой скорости соединения).
Максимальная дальность для SFP — 120 км, для SFP+ — 80 км.
При этом использование технологий спектрального уплотнения на скоростях до 10 Гбит/сек дополнительно снижает дальность передачи. Для модулей SFP+ WDM, CWDM и т. д. максимальная дальность уже не превышает 60 км.
Д вухволоконные и одноволоконные
SFP и SFP+ модули выпускаются двухволоконные (или "двуглазые" в простонародье) и одноволоконные ("одноглазые").
В силу специфики оптического кабеля, для организации дуплекса используется пара волокон. Соответственно, все SFP-модули для данных соединений имеют по паре кабельных разъемов. О дин разъем предназначен для передачи данных, второй — для приема. К двухволоконным (двухразъемным) относятся как обычные модули, так и CWDM, DWDM. Но поднять сеть с использованием спектрального уплотнения CWDM, DWDM может быть гораздо более выгодным, чем на обычных двухволоконных модулях.
Оптические модули с технологией уплотнения сигнала WDM — одноволоконные. Технология позволяет использовать и для передачи, и для приема сигнала одно волокно (один разъем). Такие модули еще называют Bi-Di ("двунаправленные"). Их максимальная пропускная способность, при прочих равных условиях, равна пропускной способности двухволоконного трансивера без спектрального уплотнения. Поэтому использование при построении сети BiDi SFP модулей выгоднее обычных двухволоконных (без спектрального уплотнения).
Двухволоконные (с двумя оптическими разъемами) — все SFP и SFP+ модули, кроме WDM. Обычно эффективность использования в сети CWDM, DWDM модулей выше, чем стандартных двухволоконных.
Одноволоконные (с одним разъемом) — в основном, только WDM модули. Их возможности обеспечения общей пропускной способности сети выше, чем обычных двухволоконных, но в во многих случаях уступают CWDM, DWDM.
Существуют и Bi-Di (двунаправленные, одноволоконные) SFP CWDM модули, однако в продаже на украинском рынке их найти проблематично.
Для оптики и для RJ-45
Следует также упомянуть, что помимо оптических, большинство поставщиков SFP-модулей выпускают также варианты модулей SFP и SFP+ с гигабитными портами 1000Base-T (под медный кабель) для увеличения возможностей расширения сетевых устройств с подобными разъемами. Такой модуль позволяет использовать слот под SFP для создания разъема RJ-45 под витую пару, а не под оптику.
Длина волны
SFP-модули осуществляют прием и передачу сигнала на разных длинах волны. Поэтому при подборе пар приемо-передатчиков нужно учитывать этот фактор, не все они будут совместимы между собой.
В обычных и WDM модулях SFP и SFP+:
- В многомодовых — 850/1550нм.
- В одномодовых — это чаще всего 1310/1550нм, для дальних расстояний — 1490/1550нм, 1510/1570нм. Существуют и другие вариации.
В модулях CWDM/DWDM:
Здесь используемых длин волн гораздо больше, как раз за счет этого и реализуется спектральное уплотнение и достигается высокая емкость передачи данных по одному волокну. Но об этом подробнее в следующей статье.
На поддерживаемых стандартах Ethernet, типах коннекторов и технологиях спектрального уплотнения мы подробно остановимся в следующей публикации.
Цветовая маркировка модулей
Для того, чтобы визуально отличать разные типы модулей, была придумана цветовая маркировка защелок. Их пластиковые оболочки делают красного, зеленого, желтого, бирюзового и других цветов.
Но проблема в том, что кодирование типа модуля по цвету защелки не является однозначно утвержденным и общепринятым и часто отличается от производителя к производителю. Однако если вы работаете с модулями одного производителя — цветная кодировка может существенно облегчить работу.
Единственный способ однозначно определить форм-фактор модуля, учитывая внешнее сходство SFP и SFP+ — маркировка. Модули SFP+ стандартов 10GBase-ER и ZR также нередко длиннее обычного и снабжены радиаторами охлаждения, поскольку в процессе работы могут заметно нагреваться. также маркировка часто содержит информацию о других характеристиках трансиверов.
Цветовая маркировка защелок различна у разных производителей
Пример маркировки
К примеру, типичная маркировка модуля выглядит так:
- SFP — тип форм-фактора модуля;
- 1SM — одно одномодовое волокно (одноволоконный модуль);
- 1550nm — длина волны передатчика (чуть ниже аналогичное обозначение 1550 TX );
- 3SC — 3 км максимальная длина сегмента кабеля, SC — тип законцовки кабеля;
- 1000Base-LX — поддерживаемый стандарт Ethernet.
Коротко о совместимости разных типов SFP и SFP+
Производитель выпускает SFP и SFP+ трансиверы обычно в парах, которые совместимы между собой. Поэтому оптимальный вариант — ставить такие парные модули на обоих концах кабеля.
Стабильная совместная работа непарных модулей не гарантирована, даже если они совпадают по реализуемому стандарту, длине волны и количеству коннекторов. Возможны проблемы даже с совмещением двух модулей от одного производителя из разных линеек либо выпущенных в разные годы. Не исключено повреждение модулей, ошибки приема/передачи, ошибки согласования дуплекса и даже повреждения кабеля.
Крупные производители оборудования, такие как Cisco, HP, Alcatel-Lucent, 3com, Juniper, Dell и прочие во многих случаях искусственно блокируют работу своих маршрутизаторов/коммутаторов с SFP-модулями сторонних производителей, хотя нередко под своей торговой маркой продают модули сторонней разработки.
Вопрос, требующий рассмотрения в отдельной публикации — это совместимость модулей формата CWDM/DWDM. Благодаря широкополосному приемнику здесь возможны различные варианты компоновки модулей.
Для соединения устройств в стойке и стоек между собой выпускаются готовые оптические кабели стекирования, укомплектованные совместимыми SFP-модулями для соединения. Еще одна возможность, реализуемая при помощи стекирующего кабеля – подключение высокопроизводительных сетевых хранилищ.
Как правильно подобрать модуль SFP (SFP+)?
SFP (SFP+) – это стандарты современных и компактных по размеру оптоволоконных передатчиков, не редко называемых приемниками. На сегодняшний день они уже весьма популярны, а особенно при построении различных оптоволоконных элементов сети. С ними качество передачи данных и скорость в сети существенно увеличивается.
Что модуль-SFP представляет из себя?
Модуль SFP или же SFP+ по внешнему виду представляет из себя небольшого размера узел, который заключен в прочную оболочку из металла. С одной стороны оборудуется продуманным устройством, чтобы можно было подсоединить внешние контакты к роутеру или же любому прочему многофункциональному коммутатору. С другой стороны модуля присутствуют специальные разъемы для соединения с оптоволокном. До тех пор пока разъемы не применяются по прямому назначению, их просто закрывают пластиковыми заглушками.
Модули представленного типа предназначены для универсального использования совершенно разных видов оптического кабеля. В наше время в более сложных по конструкции устройствах дабы не использовать переходники и коммутаторы производители просто добавляют отдельные слоты для подключения модулей SFP и SFP+. Таким образом в последствии эти модули используются как универсальные переходники, а это существенно для любого бюджета сэкономит ресурсы и немаловажное время при процессе построения высокопроизводительных и скоростных сетей.
В абсолютном большинстве присутствующие на рынке различные варианты модулей SFP и SFP+ практически идентичны по конфигурации и внешнему виду. То есть, одинаковые габариты, начинка внутри и материал корпуса.
Совсем не удивительно, что производители делают слоты под такие устройства универсальными. Зачастую новые типы устройств сегодня снабжают слотами совместимыми с SFP+. Но так как учитывают периодическую необходимость в использовании переходников старого образца, то в новинках поддерживается совместимость с SFP. Важно знать, что в большинстве сетевых устройств предусмотрена совместимость только с модулями SFP+. А значит, что если Вы попробуете вставить модуль SFP+ в предназначенный разъем для модулей SFP, то у Вас ничего не получится.
Что дает присутствие дополнительного порта для SFP:
- возможность подключения удаленного до 100-ни метров элемента локальной сети без применения промежуточных соединителей;
- подключиться к сети Internet, где применено оптическое волокно, без применения специального PON-модема;
- произвести «горячую» замену в тех случаях, когда поврежден сбойный модуль.
- возможность увеличить пропускную производительность канала или же сети при помощи внедрения «усиленного типа» оптического кабеля.
Немаловажным является и то, что типоразмеры вездесущих разъемов RJ45 и предлагаемых SFP-модулей совпадают по внутренним и внешним параметрам. Такой момент предоставляет возможность для устройства с размером в 1 стандартный юнит поместить 48 универсальных разъемов. Нередко производители внедряют комбинированные решения и это делает такое оборудование фактически универсальным. К сожалению, невозможна одновременное функционирование двух параллельных портов при таком типе. И поэтому в работу будет включаться тот, что подсоединится первым.
Еще не забывайте, что во время работы модули выделяют немало тепла и потребляют электроэнергию. Такой нюанс нужно учитывать когда одновременно задействованы в устройстве сразу нескольких модулей этого типа. Еще модули обладают возможностью контроля состояния кабеля по принципу цифровых линий. Так можно их диагностировать дистанционно и контролировать модули в процессе их работы. Для того, чтобы узнать есть ли в Вашем модуле такая функция, просто изучите маркировку. О присутствии функции сообщит наличие буквы d (DOM или DDM).
Виды SFP модулей
При сравнении с целью различить модули SFP+ от SFP обратите внимание на следующие характеристики:
- какой тип приспособления был предложен в вашем случае. Его можно определить по присутствующей маркировке;
- совместим ли с используемым оптоволокном для соединения. Два варианта – многомодовый или одномодовый;
- какой максимальный размер кабельного сегмента допустим;
- какое количество волокон используется;
- какая длина волны используется;
- обратите внимание на тип разъема;
- присутствует ли спектральное уплотнение;
- какой из двух стандартов поддерживается 1000BASE-T или 1000BASE-X;
- что из себя в конкретном случае представляет коннектор.
Такие данные позволят в дальнейшем корректно формировать сеть. По этой причине очень внимательно выбирайте модули определенного типа. Присутствует еще ряд отличительных друг от друга утонченных характеристик. Среди них тип лазера, мощность присутствующего излучателя, применяемая ширина спектра излучения и прочие. Их мы рассматривать не будем в этой статье, но знайте, что и они обладают существенным значением.
Скорость модулей зависит напрямую от используемых технологий. Так для SFP скорость не сможет превысить значение 4,5 Гбит/с, а для SFP+ 16 Гбит/с. Учитывая наиболее популярное оптоволокно, что используют при построении современных сетей, оперировать придется скоростью 1 Гбит/с в случае модуля SFP и 10 Гбит/с при использовании SFP+. Трансиверы, предоставляющие меньший скоростной диапазон, пользуются меньшим интересом со стороны покупателей.
Важно знать, что ключевым моментом по определению устройств является знание о многомодовости или же одномодовости кабеля. Эта характеристика дает возможность сразу понять, какой типоразмер кабеля необходим будет для получения нужной производительности и какую использовать дальность соединительных пролетов.
Так многомодовый кабель можно отличить даже визуально. У него существенно утолщенная средина. За счет нее лучше собирается свет, который испускает излучатель. По этой причине они соотносятся с применяемым при изготовлении материалом. Основной недостаток – это ограничение по сегменту кабеля. Оно не должно превышать 550 м. По этой причине данные решения применяют весьма редко.
Что относится к одномодовому кабелю, то с его помощью можно передавать данные на расстояния в 80 км. А при условии использования высококачественного кабеля и применении эффекта длинной волны для приема и передачи, то можно достичь дальности передачи даже в 120 км.
NB! Обращаем внимание, что кабели разных типов совершенно не совместимы.
Дальность передачи данных напрямую зависит от применяемого в сети типа кабеля. Так с модулями SFP расстояние достигает 120 км, а SFP+ не больше 80 км. Во втором случае снижение дальности происходит из-за значительной увеличенной скоростью передачи информации, если сравнивать с первым. Также, если модуль SFP+ загрузить чистыми 10 Гбит/с, то дальность сократиться и составит около 60 км.
SFP и SFP+ могут быть одно и 2-ух волоконными. Оптическому кабелю нужно соответствующая специфика работы, что подразумевает дуплекс. Поэтому для выполнения функций применяется парное количество волокон. Модули обладают парным количеством разъемов для приема и передачи данных. Если стоит вопрос: «Что лучше, спектральное уплотнение сигнала или 2-ух волоконные кабели?». То все зависит от конкретной сети и от её целевого назначения.
И не забывайте, что почти все производители модулей делают их совместимыми с обычными медными кабелями. Это позволяет расширять возможности применяемых устройств с целью построения сетей прямо в процессе их постоянного применения. То есть, присутствует возможность использования приспособлений под привычную витую с медными сердечниками пару, а не только нацеливаться на оптоволокно.
Устройства SFP созданы для обеспечения транспортировки сигнала в заданную точку на волнах разной длины. Важная особенность, которую нужно учитывать в случае подбора разных пар кабелей при строительстве линий для двухстороннего обмена данными. Не забывайте, что разные типы кабеля никак несовместимы.
Запомните, что при использовании многомодовых кабельных линий длина волны будет находиться в пределах величины 850/1550нм. В одномодовых кабелях такая величина в большинстве случаев составит 1310/1550нм. А если этот кабель применяется для передачи на большое расстояние, тогда значения изменятся на 1490/1550нм или же 1510/1570нм. Могут быть использованы и прочие вариации.
О чем говорит цвет SFP модулей?
Для того, чтобы визуально можно было различить модули по типу производители задают им соответствующий цвет. Как правило это желтый, красный, синий, зеленый, голубой, бирюзовый и другие оттенки.
К сожалению, такой тип кодировки обладает небольшим изъяном, который заключается в отсутствии общепризнанной универсальной системы кодирования по цвету. Так каждый производитель маркирует модули по-своему. Но, если Вы работаете с модулями одного и того же производителя, то такая маркировка существенно облегчает работу.
Внешне модули SFP и SFP+ почти неотличимы. Только за счет маркировки можно визуально их отличать друг от друга. Хотя SFP+ при работе больше нагревается, и их нередко снабжают охлаждающими радиаторами, что делает их длиннее. Дополнительно об этом и сообщает маркировка. Маркировка содержит и ряд прочей полезной информации о трансивере. Если коротко, то в маркировке содержится следующий набор данных: тип, кабель, длина волны, максимально возможное для устройства расстояние для передачи, стандарт подключения к сетям.
О совместимости модулей
Как правило, SFP и SFP+ продаются в паре. Это сделано для возможности установки трансиверов попарно с обоих сторон кабеля. Обращаем внимание, что при использовании несовместимых в паре модулей их правильная работа не может быть гарантирована. Даже в случаях, что их характеристики идентичны. Такой же эффект может иметь место в случаях использования модулей одного производителя, однако из разных линеек и даже годов выпуска. Такое различие приводит к многочисленным ошибкам, сбоям в работе и даже может привести к физическому повреждению кабеля.
Крупные производители SFP модулей специально блокируют возможность совмещения устройств от разных производителей. По этой причине, обязательно подбирайте только парные устройства от одного и того же изготовителя. Также уже сегодня можно купить универсальные сборные кабели, которые идут вместе с модулями. Их применение ускоряет развертывание сетей.
Точки доступа
Контроллеры
Wi-Fi антенны
Материнские платы
Радиокарты
Беспроводные USB адаптеры
Блоки питания, РОЕ, инжекторы
Грозозащита
Кабель UTP, FTP, коннекторы
Патч-корды
Сетевые компоненты и инструмент
Корпуса
Крепежная фурнитура
Переходники
Пигтейлы
Сетевые фильтры
SFP, SFP+ — модули/патч-корды/кабеля
Медиаконвертеры
Силовой кабель
KVM переключатели
Сетевые карты
PCI/PCMCI адаптеры
Переходники
Принт-серверы
Неуправляемые коммутаторы
Управляемые коммутаторы
IP телефоны
VoIP шлюзы
IP-ATC
Аксессуары
IP-камеры
Регистраторы
Аксессуары
Аналоговые видеокамеры
Аксессуары
Контроллеры
Датчики
MikroTik
Ubiquiti Networks
Edimax
Ajax Systems
Keenetic
LigoWave
RF Elements
Yealink
Alfa Network
EnGenius
Deliberant
TP-Link
Infomir
ITElite
Edge-Core
Info-Sys
GAOKE
Escene
TG-NET
В прошлой статье мы рассмотрели,что из себя представляют оптические трансиверы форм-фактора SFP и SFP+ в общем. В данной же хотели бы подробнее разобрать несколько более тонких моментов.
В том числе остановимся на классификации трансиверов по типу оптического разъема,стандартам и технологии спектрального уплотнения.
Заторцовка кабеля
Оптический кабель для подключения к SFP-модулям должен быть заторцован в коннектор LC (Lucent/Little/Local Connector) или SC (Subscriber/Square/Standard Connector).
Соответственно,модули выпускаются с двумя типами разъемов под кабель: SC и LC.
Здесь нужно отметить,что двухволоконные оптические трансиверы форматов SFP,SFP+ практически всегда идут с разъемом LC, так как SC более крупный,и в дуплексный модуль два таких разъема не поместится. Использование SC возможно только в одноволоконных.
SC — один из первых керамических коннекторов,предназначенных для облегчения подключения оптических кабелей к разнообразным устройствам и предохранения среза кабеля от загрязнения и механических повреждений. Учитывая микроскопическую толщину волокон оптического кабеля,даже одна пылинка может послужить причиной значительного ухудшения качества связи или разрыва соединения.
Коннектор LC был разработан компанией Lucent,как улучшенный вариант SC. Обладает вдвое меньшими габаритами и отщелкивателем,что облегчает обращение с оптическими кабелями в условиях большой плотности подключений/волокон.
В целом,стандарты Ethernet допускают использование как одного,так и второго коннектора,однако большинство производителей,все же,устанавливают на своих модулях разъемы под LC. Даже одноволоконные SFP WDM модули,которые стандартно всегда выпускались с разъемом SC,сейчас есть и с LC разъемом.
Стандарты
Оптические трансиверы работают в сетях Ethernet и потому должны отвечать одному из соответствующих стандартов. Для удобства мы свели параметры таковых в таблицу.
Длина волны излучателя,нм
многомодовое,полудуплекс при гарантированном обнаружении коллизий
1275, 1300, 1325, 1350
1275, 1300, 1325, 1350
1295, 1300, 1305, 1310
1295, 1300, 1305, 1310
Окна прозрачности оптического одномодового волокна
Подавляющее большинство современного оптического кабеля относится к стандарту SMF G.652 разных версий. Последняя версия стандарта,G.652 (11/16) была выпущена в ноябре 2016 года. Стандарт описывает так называемое стандартное одномодовое волокно.
Передача света по оптическому волокну основана на принципе полного внутреннего отражения на границе сред с разной оптической плотностью. Для реализации данного принципа,волокно делается двух- или многослойным. Светопроводящая сердцевина окружена слоями прозрачных оболочек из материалов с меньшими показателями преломления,благодарю чему на границе слоев и происходит полное отражение.
Оптоволокно,как среда передачи,характеризуется затуханием и дисперсией. Затухание — потеря мощности сигнала при прохождении волокна,выражается в уровне потерь на километр дистанции (дБ/км). Затухание зависит от материала среды передачи и длины волны передатчика. Кривая зависимости спектра поглощения от длины волны содержит несколько пиков с минимальным затуханием. Именно эти точки на графике,называемые также окнами прозрачности или телекоммуникационными окнами,и были выбраны в качестве основы для подбора излучателей.
Выделяют такие шесть окон прозрачности одномодового волокна:
- O-диапазон (Original): 1260-1360 нм;
- E-диапазон (Extended): 1360-1460 нм;
- S-диапазон (Short wavelength): 1460-1530 нм;
- C-диапазон (Conventional): 1530-1565 нм;
- L-диапазон (Long wavelength): 1565-1625 нм;
- U-диапазон (Ultra-long wavelength): 1625-1675 нм.
В приближении свойства волокна внутри каждого диапазона можно считать примерно одинаковыми. Пик прозрачности приходится,как правило,на длинноволновый конец E-диапазона. Удельное затухание в O-диапазоне примерно в полтора раза выше,чем в S- и в С-диапазоне, удельная хроматическая дисперсия — наоборот,имеет нулевой минимум на длине волны в 1310 нм и выше нуля в C-диапазоне.
Первоначально,для организации дуплексного соединения при помощи оптического кабеля,использовались пары волокон,отвечающих каждое за свое направление передачи. Это удобно,но расточительно по отношению к ресурсу прокладываемого кабеля. Для нивелирования данной проблемы была разработана технология спектрального уплотнения,или,иначе,волнового мультиплексирования.
Технологии волнового мультиплексирования, WDM/CWDM/DWDM
В основе технологии WDM, Wavelength Division Multiplexing, лежит передача нескольких световых потоков с разной длиной света по одному волокну.
Базовая технология WDM допускает создание одного дуплексного соединения, при наиболее часто используемой волной паре 1310/1550 нм, из O- и C-диапазона соответственно. Для реализации технологии используется пара «зеркальных» модулей, один с передатчиком 1550 нм и приемником 1310 нм, второй — наоборот, с передатчиком 1310 нм и приемником 1550 нм.
Разница в длине волны обоих каналов составляет 240 нм, что позволяет различать оба сигнала без использования специальных средств детектирования. Основная используемая пара 1310/1550 позволяет создавать устойчивые соединения на расстояниях до 60 км.
В редких случаях используются также пары 1490/1550, 1510/1570 и прочие варианты из окон прозрачности с меньшим удельным затуханием относительно O-диапазона, что позволяет организовывать более «дальнобойные» соединения. Кроме того, встречается комбинация 1310/1490, когда параллельно с данными на длине волны 1550 нм передается сигнал кабельного телевидения.
Следующим этапом развития стала технология Coarse WDM, CWDM, грубое спектральное мультиплексирование. CWDM позволяет передавать до 18 потоков данных в диапазоне волн от 1270 до 1610 нм с шагом в 20 нм.
CWDM модули в подавляющем большинстве случаев двухволоконные. Существуют BiDi, двунаправленные SFP CWDM модули, прием и передача в которых идет по одному волокну, но в России они пока встречаются в продаже довольно редко.
Передатчики (модули) SFP и SFP+ CWDM передают на одной какой-либо длине волны.
Приемник же у таких модулей широкополосный, т. е.принимает сигнал на любой длине волны, что позволяет организовать одиночный дуплексный канал с любыми двумя модулями, сертифицированными на соответствие CWDM. Для одновременного пропуска нескольких каналов, используются пассивные мультиплексоры-демультиплексоры, которые собирают потоки данных от «цветных» SFP-модулей (у каждого из которых передатчик со своей длиной волны) в единый луч для передачи по волокну и разбирают его на индивидуальные потоки в конечной точке. Универсальность приемников обеспечивает большую гибкость в организации сетей.
Последняя на сегодняшний день разработка — Dense WDM (DWDM), плотное спектральное мультиплексирование, позволяет организовать до 24, а в изготовленных на заказ системах — и до 80 дуплексных каналов связи, в диапазоне волн 1528,77-1563,86 нм с шагом 0,79-0,80 нм.
Естественно, чем плотнее размещение каналов, тем более жесткими становятся допуски при изготовлении излучателей. Если для обычных модулей допустимым является погрешность длины волны в пределах 40 нм, для трансиверов WDM такая погрешность снижается до 20-30 нм, для CWDM она составляет уже 6-7 нм, а для DWDM — всего 0,1 нм. Чем меньше допуски, тем дороже обходится производство излучателей.
Тем не менее, несмотря на гораздо более высокую стоимость оборудования, у DWDM есть следующие серьезные преимущества перед CWDM:
- передача заметно большего количества каналов по одному волокну;
- передача большего числа каналов на большие дистанции, благодаря тому, что DWDM работает в диапазоне наибольшей прозрачности (1525-1565 нм).
Напоследок следует упомянуть, что, в отличие от исходного стандарта WDM, в CWDM и DWDM каждый индивидуальный канал может доставлять данные на скоростях, как в 1 Гбит/с, так и 10 Гбит/с. В свою очередь, стандарты 40 Гбит и 100 Гбит Ethernet реализуются путем объединения пропускной способности нескольких 10 Гбит каналов.
Что такое OADM модули и WDM-фильтры (делители)?
Несмотря на созвучное название, OADM модуль не является оптическим трансивером, а представляет собой, скорее, оптический фильтр, один из видов мультиплексора.
На рисунке: OADM модуль.
Узлы Optical Add Drop Multiplexor (OADM) используются для отделения потоков данных в промежуточных точках. OADM, иначе Add-Drop модуль, — это оптическое устройство, устанавливаемое в разрыв оптического кабеля и позволяющее отфильтровать из общего луча два потока данных. OADM, как и все мультиплексоры, в отличие от SFP и SFP+ трансиверов — пассивные устройства, благодаря чему они не требуют подвода питания и могут быть установлены в любых условиях, вплоть до самых жестких. Правильно спланированный комплект OADM позволяет обойтись без оконечного мультиплексора и «раздать» потоки данных промежуточным точкам.
Недостатком OADM является снижение мощности и отделяемого, и транзитного сигналов, а значит и максимальной дальности устойчивой передачи. По различным данным, снижение мощности составляет от 1,5 до 2 дБ на каждом Add-Drop.
Еще более упрощенное устройство — WDM-фильтр, позволяет отделить из общего потока только один канал с определенной длиной волны. Таким образом, можно собирать аналоги OADM на основе произвольных пар, что увеличивает гибкость построения сети до максимума.
На рисунке: WDM фильтр (делитель).
WDM-фильтр может использоваться как в сетях с WDM мультиплексированием, так и с CWDM, DWDM уплотнением.
Так же, как и в CWDM, в спецификацию DWDM заложено использование OADM и фильтров.
Multi-source agreements (MSA)
Часто в сопроводительной документации к SFP и SFP+ трансиверов можно увидеть информацию о поддержке MSA. Что это такое?
MSA — промышленные соглашения между производителями модулей,обеспечивающие сквозную совместимость между трансиверами и сетевым оборудованием разных компаний и соответствие всех производимых приемопередатчиков общепринятым стандартам. Установка в оборудовании SFP-портов, соответствующих MSA,расширяет ассортимент совместимых модулей и обеспечивает существование конкурентного рынка для взаимозаменяемых продуктов.
MSA для SFP/SFP+ устанавливают следующие параметры:
1. Механический интерфейс:
- габариты модуля;
- параметры механического соединения коннекторов с платой;
- размещение элементов на печатной плате;
- усилие,необходимое для установки модуля в/извлечение из разъема;
- нормативы маркировки.
2. Электрический интерфейс:
- распиновка;
- параметры питания;
- тайминги и сигналы ввода-вывода.
3. Программный интерфейс:
- тип микросхемы ППЗУ;
- форматы данных и предустановленные поля прошивок;
- параметры интерфейса управления I2C;
- функции DDM (Digital Diagnostics Monitoring).
На сегодняшний день к модулям формата SFP/SFP+ относятся три спецификации MSA,выпущенных комитетом SNIA SFF,соблюдать которые обязалось большинство участников рынка:
