Sfp cwdm что это

Виды SFP модулей

Съемный приемо-передающий модуль форм-фактора SFP (Small Form factor Pluggable) представляет собой компактное устройство в металлическом корпусе. С одной стороны, SFP модуль оснащен контактной группой для подключения к SFP-порту активного сетевого устройства, а с другой стороны оптическим интерфейсом для подключения к линии передачи. Оптические модули стандарта SFP предназначены для передачи и приёма оптических сигналов между сетевыми устройствами, соединенными между собой волоконно-оптическими линиями связи. Приемо-передатчики форм-фактора SFP поддерживают передачу данных на скоростях от 100 Мбит/с до 4.25 Гбит/с, наибольшей популярностью обладает модификация SFP модулей со скоростью передачи 1.25 Гб/с.

Спецификация INF-8074i впервые, опубликованная MSA в 2001 году, подробно описывает конструкцию и размеры корпуса, устройство электрического интерфейса SFP трансиверов, а так же конструкцию и размеры SFP-порта. Существует ряд спецификаций, которые описывают отдельные модификации и скорости передачи, основные документы можно найти на этой странице.

В спецификации INF-8074i, есть не большой пункт указывающий на необходимость цветовой маркировки на язычках толкателей модулей. В самой спецификации есть указания лишь на два варианта этой маркировки: черный цвет – многомодовой трансивер, синий цвет – одномодовый; в дальнейшем модификаций SFP трансиверов стало значительно больше и новые модели получали свою цветовую маркировку. Цветовая маркировка SFP модулей необходима для облегчения идентификации типа установленного в сетевое оборудование трансивера. Маркировка SFP модулей реализуется одним из двух способов в зависимости от особенностей корпуса трансивера:

Каждой длине волны присвоен свой цвет см. таблицу ниже. Сама идея подобной маркировки очень хороша и удобна для пользователей, но в реализации этой идеи есть определенные сложности, а именно производители SFP модулей используют не стандартизированные цвета, как следствие в некоторых случаях цвета маркировки от производителя к производителю сильно отличаются.

Наиболее ярким примером являются CWDM трансиверы, у которых каждая «пара» волн маркируется своим цветом, но цвета в зависимости от производителей не всегда совпадают.

Примеры цветовой маркировки

Самым простым выходом из подобного положения было бы закрепление за определенными моделями SFP трансиверов определенных цветовых маркеров на уровне спецификации или рекомендации, но к сожалению, подобного документа нет.

Таблица цветовых маркировок трансиверов

Принцип работы SFP модулей

Оптические модули SFP состоят из нескольких основных компонентов:

Устройство SFP модуля

Получая информацию от коммутатора в виде электрических сигналов, трансивер преобразует её в оптический сигнал, который излучает лазер. И наоборот, принимаемый фотодиодом оптический сигнал преобразуется в электрический. Таким образом, информация проходит через съемный оптический приемо-передетчик в современных ВОЛС.

Одной из основных характеристик оптических модулей является оптический бюджет трансивера, именно от неё зависит максимальная дальность передачи. Оптический бюджет зависит от чувствительности приёмника и мощности излучения лазера, его легко вычислить по формуле:

где AR – оптический бюджет, Pmin — минимальная выходная мощность передатчика, Smax — максимальное значение чувствительности фотоприемника. Чем выше значения Pmin и Smax, тем больше оптический бюджет, а значит больше дальность работы данного трансивера. Этот параметр крайне важен при выборе трансиверов для систем уплотнения или на протяжённых участках.

Мониторинг рабочих параметров SFP (DDM)

Для контроля рабочих параметров в SFP модулях, как и в трансиверах других форм-факторов используют систему цифрового мониторинга – DDM. Digital Diagnostics Monitoring сокращенно DDM — функция цифрового контроля параметров производительности трансиверов форм-фактора SFP, SFP+ и XFP. Позволяет отслеживать в реальном времени рабочие параметры трансивера, такие как: подаваемое напряжение, температура трансивера, ток смещения лазера, и сходящая оптическая мощность TX, принимаемая оптическая мощность RX.

Устройство и работа этой системы описаны в спецификации SFF-8472. Более подробное описание DDM можно найти по ссылке.

Отличия от других форм-факторов

Трансиверы форм-фактора SFP пришли на смену промышленному стандарту съемных приемо-передатчиков GBIC. Вначале трансиверы форм-фактора SFP в профессиональной среде называли miniGBIC. Основным преимуществом по сравнению с аналогичными модулями GBIC являются его малые размеры и как следствие малая занимаемая площадь на лицевой панели сетевого устройства. Вследствие этого со временем SFP вытеснили GBIC, так как именно на их основе можно было делать активные сетевые устройства с высокой плотностью портов. На данный момент это наиболее компактный форм-фактор, обеспечивающий наибольшую плотность размещения портов на лицевой панели устройства. Благодаря этому качеству форм-фактор SFP получил развитие в виде SFP+ (10G), SFP28 (25G) SFP DD (100G).

Виды модулей SFP модулей

С момента публикации первой версии спецификации INF-8074i в 2001 году появилось множество видов и модификаций трансиверов на базе форм-фактора SFP. Ниже мы рассмотрим основные типы и разновидности:

SFP MSA – наиболее распространённый вид трансиверов. Они изготавливаются в соответствии с соглашениями MSA. Это означает, что они соответствуют всем требованиям спецификации и удовлетворяют требованиям стандарта.

Оптические модули SFP можно разделить по технологии передачи на следующие типы:

Подавляющее большинство используемых сейчас модулей использует двухволоконную схему работы – выделенные порты передатчика и приемника. При этом наибольшую востребованность в Metro-сетях получили CWDM SFP трансиверы, в связи с тем, что при значительно малых первоначальных вложениях при помощи CWDM можно создать достаточно большую и в тоже время отказоустойчивую сеть в рамках города. В то время как, одноволоконные модули прочно заняли позицию в городских сетях на уровне доступа в условиях дефицита волокон и сетях FTTx, одними из самых популярных моделей WDM SFP трансиверов можно назвать одноволоконные модули с дальностью работы 3 км (арт. MT-SFP-G-WDM-03) и дальностью 20 км (арт. MT-SFP-G-WDM-20).

SFP CWDM-BIDI – это одноволоконный трансивер предназначенный для использования в CWDM системах. Приём и передача, в котором осуществляется по одному волокну на одной волне. Такое решение позволяет вдвое увеличить пропускную способность системы CWDM. Эти модули всегда просто отличить, т.к. вместо разъёма Duplex LC-мама из корпуса выходит пигтэйл с коннектором LC/APC. Дело в том, что внутри модуля установлен оптический циркулятор, для его нормальной работы необходима косая полировка – APC, линейного порта.

Большого распространения данный вид модулей не получил, ввиду сложности изготовления и ограниченности сферы применения – максимальный оптический бюджет таких модулей не превышал 24 дБ.

VideoSFP (SDI-SFP) – решение для передачи видео сигналов. Используется в студийном и вещательном оборудовании.

SDI (последовательный цифровой интерфейс) – это стандарт цифрового видеоинтерфейса, разработанный организацией SMPTE. Два основных вида 3G-SDI, 6G-SDI, 12G-SDI отличаются скоростью передачи, соответственно это 3 Гбит/с, 6 Гбит/с и 12 Гбит/с. Модули 3G-SDI разработаны для паттернов SMPTE 259M, SMPTE 344M, SMPTE 292M и SMPTE 424M, они используются в телевещании и реже в видеонаблюдении. Тогда как 6G-SDI поддерживает паттерн SMPTE 2081 и используется для сервисов 4K/HDTV.

Передача видеоизображения для широкого вещания — это однонаправленная связь. Ввиду этой особенности передаваемого трафика, отличают VideoSFP transmitter (передатчик) и VideoSFP receiver (приёмник). Для организации соединения необходима пара разных модулей. Кроме того, модули VideoSFP могут оснащаться двумя приёмниками или двумя передатчиками, в зависимости от задачи.

Зная эти особенности необходимо подбирать VideoSFP очень внимательно. Ввиду специфичной области применения данный вид SFP мало распространён.

SmartSFP – данный вид модулей отличается не стандартной функциональностью. Обычные трансиверы предназначены для приёма и передачи информации, на этом их функционал заканчивается. Название SmartSFP означает, что модуль несёт дополнительный функционал, либо вообще не предназначен для передачи информации, а выполняет специфические функции. Например это может быть, измерение оптических характеристик линии или измерение качественных характеристик канала передачи. Необходимо отметить, что подобные решения достаточно нишевые и узкоспециализированные, но могут стать идеальным решением задачи.

На нашем сайте представлены модули SmartSFP семейства «Network Migration», они позволяют передавать SDH трафик по IP/MPLS сетям. К примеру, можно перенести каналы STM-1/4/16 в сеть пакетной коммутации или агрегировать потоки Е1 в единый STM-1 канал. Преимуществами использования данного семейства модулей, является возможность освободить оптические волокна, активное оборудование и сократить затраты на электроэнергию.

Copper SFP – широко распространённый вид SFP модулей. Отличительной особенностью является оснащение электрическим интерфейсом RJ45, вместо оптического. Благодаря этому к порту коммутатора можно подключить обычную витую пару. «Медные» SFP изготавливаются с использованием двух интерфейсов SGMII (10/100/1000M) и SerDes (1000M). Соответственно при выборе модуля нужно учитывать особенности сетевого оборудования.

CSFP (compactSFP) – необычный вид трансиверов. По сути, это два одноволоконных WDM трансивера в стандартном корпусе SFP. Такой трансивер позволяет организовать два канала по 1G по двум волокнам, используя при этом только один порт в коммутаторе. Разумеется, сам коммутатор должен поддерживать трансиверы такого типа.

Принцип работы SFP модулей

SGMII – данные оптические модули называются в честь интерфейса на котором построены. Они разработаны для согласования портов по скорости. SGMII-SFP позволяют конвертировать порт GigabitEthernet (GE) в порт FastEthernet (FE). Таким образом, к коммутатору порты которого поддерживают только гигабитное подключение можно подключить устройства работающие на меньшей скорости – 100Мбит/с.

xPON – специализированные трансиверы предназначенные для работы в пассивных оптических сетях, с топологией «дерево». Их можно разделить на два вида: OLT (Optical Line Terminal) и ONU (Optical Network Unit). Модули OLT используются в головном оборудовании, до абонентских устройств сигнал передаётся на волне 1490нм (2.5G) и принимается на волне 1310нм (1.25G). Существует несколько классов: B+, C+, C++, которые отличаются оптическим бюджетом.

ONU – трансивер для абонентских устройств, предназначен для установки в пакетные Ethernet коммутаторы и бытовые роутеры оснащенные SFP портом. Для согласованной работы класс ONU должен соответствовать классу OLT. Трансиверы SFP ONU не отличаются большой популярностью, т.к. технология PON рассчитана на массовое применение, в то время как бытовые устройства редко оснащаются SFP портами. В основном ONU это отдельно стоящее устройство, работающее от сети 220В.

Источник

CWDM — спектральное уплотнение оптических каналов

Вступление

CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) — мультиплексирование с разреженным спектральным разделением. Другими словами, это технология, позволяющая одновременно передавать несколько информационных каналов по одному оптическому волокну на разных несущих частотах. Сетка длин волн CWDM заключается в диапазоне от 1271 нм до 1611 нм с шагом в 20 нм.
Принцип работы CWDM прост. Каждый приемопередающий модуль генерирует сигнал на определенной частоте. Перед тем, как попасть в оптическое волокно, сигнал с модулей объединяется мультиплексором и передается в волокно. На приемном конце, сигнал разделяется демультиплексором. Для того, чтобы оптическая сеть из топологии шина, преобразовалась в топологию звезда, демультиплексор должен не только принимать сигнал на заданной длине, а также дальше пропускать сигнал не изменяя его. Для этого мы использовали OADM.

OADM (Optical Add Drop Multiplexor) — это мультиплексор оптического ввода-вывода CWDM системы, который извлекает из оптической линии сигнал на заданной длине волны, а все остальное излучение пропускает без изменений.
OADM модуль имеет четыре интерфейса:
Com – получает сигнал со стороны мультиплексора
Express – пропускает сигнал дальше
Add – входящая линия на определенной длине волны
Drop – исходящая линия на определенной длине волны

Трансиверы SFP (Small Form Factor Pluggable) — промышленный стандарт модульных компактных приемопередатчиков, используемых для передачи данных. Каждый SFP CWDM трансивер работает по двум волокнам, на двух разных длинах волн – приемник на одной длине волны и передатчик по другой.

Практическая реализация

На практике мы использовали мультиплексор (MUX) с 8 каналами, приемопередающие трансиверы SFP, и OADM модули. Используемые длины волн представлены в таблице.

Ниже представлена реализованная схема.

Заключение

Проблемы

При внедрении CWDM мы столкнулись с некоторыми проблемами. На каждом узле связи оптические кроссы оконечены SC разъемами. У SFP-модулей разъемы LC. При заказе OADM модулей, была сделана ошибка, OADM модули были заказаны с LC разъемами. При внедрении CWDM приходилось использовать кучу патчкордов, LC и SC розеток, которые давали неслабые затухания в оптическую линию связи, в следствии чего, SFP-модули на отдаленных узлах отказывались работать. Плюс OADM модули вносят затухание от 0,8 до 1,2 дБ. Решением было, отказ от переходных патчкородов, и розеток. Оптические кроссы были переварены на LC разъемы.

Источник

Технологии CWDM

Coarse Wavelength Division Multiplexing сокращенно CWDM — технология грубого спектрального мультиплексирования (уплотнения). Она позволяет одновременно передавать несколько информационных каналов в рамках одного ОВ. Принцип данной технологии заключается в том, что несколько каналов данных передаются по одному ОВ на разных длинах волн не взаимодействуя с другими оптическими сигналами в данном ОВ.

Длины волн, используемые для передачи в CWDM, лежат в диапазоне 1270-1610 нм, который охватывает несколько телекоммуникационных диапазонов:

Несущие длины волн отстоят друг от друга на расстоянии 20 нм. Количество несущих длин волн в CWDM составляет 18 штук.

Частотная сетка CWDM

CWDM–диапазон (1270–1610 нм) для простоты расчетов делят на два поддиапазона:

Системы уплотнения CWDM состоят из двух основных компонентов:

Мультиплексоры и демультиплексоры – конструктивно не отличаются. Разница в названии обусловлена способом применения. Одно и то же устройство может мультиплексировать и демультиплексировать, в зависимости от схемы подключения.Оптические мультиплексоры в системах уплотнения CWDM состоят из тонкопленочных фильтров TFF.

Тонкопленочный фильтр TFF (от англ. Thin-Film Filter) — это пассивное оптическое устройство, представляет собой трехполюсник (имеет три вывода) и состоит из нескольких элементов:

Рисунок 1. Конструктив оптического фильтра TTF

Оптический фильтр имеет три порта:

Принцип действия оптического фильтра достаточно прост:

Диапазон «пропускаемых» в порт PASS длин волн может быть различен и зависит от установленного оптического фильтра, например, для стандартных CWDM–фильтров диапазон пропускания составляет λн±6,5 нм, где λн – несущая длина волны.

Затухания, вносимые оптическим фильтром, в зависимости от направления распространения разные — для связи COM-PASS ≈ 0.4-0.7 дБ, а для связи COM-REFL ≈ 0.25-0.4 дБ. Величина вносимого затухания зависит от характеристик конкретного фильтра, приведены средние значения вносимых затуханий.

Из нескольких оптических фильтров можно создать мультиплексор за счет устойчивых связей, изложенных выше.
По принципу построения все оптические мультиплексоры можно разделить на три вида:

Мультиплексор/демультиплексор из тонкопленочных фильтров представляет собой каскад соединенных между собой оптических фильтров. Данный вид мультиплексоров изготавливается путем последовательного соединения оптических фильтров портами REFL и COM.

В данном случае порт «COM (λ1)» — линейный порт всего мультиплексора, то есть через него мультиплексор будет подключаться к линии передачи, а порт «REFL (λ3)» — порт расширения «UPG», через который можно будет подключить к той же линии еще один мультиплексор.

Максимальные вносимые затухания такого мультиплексора рассчитываются по следующей формуле:

IL_MUX=IL_COM-PASS + (IL_COM-REFL*(N-1)), где IL_COM-PASS — вносимые фильтром затухания для связи «COM-PASS», IL_COM-REFL — вносимые фильтром затухания для связи «COM-REFL», N — количество использованных фильтров.
Мультиплексор из PLC–делителя, демультиплексор из тонкопленочных фильтров является начальным вариантом исполнения мультиплексоров для систем уплотнения CWDM. В качестве демультиплексирующей части используется каскад из тонкопленочных фильтров (информация изложена выше), а для мультиплексирующей части используется PLC–делитель.

Максимальные вносимые затухания такого мультиплексора будут рассчитываться по следующим формулам:

где IL_PLC — затухания, вносимые PLC–делителем.

Данная структура имеет несколько плюсов:

Но при всех имеющихся плюсах данная структура имеет один весомый минус — очень большие вносимые затухания, которые не позволяет использовать подобные мультиплексоры во многих проектах.Мультиплексор / демультиплексор из тонкопленочных фильтров с использованием skip-фильтров — самый новый и самый технологичный вид мультиплексоров. Структура похожа на структуру обычного мультиплексора из тонкопленочных фильтров, но для снижения вносимых потерь добавлен широкополосный skip-фильтр.

Skip-фильтр — это специальный тонкопленочный фильтр с широким диапазоном пропускания. К примеру, на данный момент существуют фильтры с диапазоном пропускания 1500-1610 нм. Внесение skip-фильтра позволяет снизить потери, вносимые мультиплексором, не менее чем в 1,5 раза.

Максимальные вносимые затухания такого мультиплексора рассчитываются по формуле:

IL_MUX = IL_SKIP + IL_COM-PASS + (IL_COM-REFL*(N/2-1)), где IL_SKIP — вносимые skip-фильтром затухания, IL_COM-PASS — вносимые фильтром затухания для связи «COM-PASS», IL_COM-REFL — вносимые фильтром затухания для связи «COM-REFL», N — количество использованных фильтров.В системах спектрального уплотнения CWDM существует три типа мультиплексоров:

Мультиплексор / демультиплексор — это пассивное оконечное устройство системы спектрального уплотнения, выполняющее две функции: мультиплексирование (суммирование) подаваемых на входные порты сигналов и демультиплексирование (разделение) приходящего линейного сигнала.

Различают два основных вида мультиплексоров/демультиплексоров:

а) одноволоконного б) двухволоконного

Однонаправленный мультиплексор ввода/вывода (далее OADM) — это пассивное промежуточное устройство системы спектрального уплотнения, которое выделяет и вносит в линейный сигнал N длин волн (зачастую N ≤ 2). Принципиально однонаправленный OADM ничем не отличается от оконечного мультиплексора/демультиплексора. Единственной особенностью OADM является то, что вывод «EXP» подключается к линии.«Однонаправленным» подобный OADM называется потому, что ввод/вывод длин волн происходит в одном направлении.

Двунаправленный мультиплексор ввода вывода — это пассивное промежуточное устройство системы спектрального уплотнения, которое выделяет и вносит в линейный сигнал N длин волн (зачастую N ≤ 2) в обе стороны.

Другими словами, двунаправленный OADM — это два однонаправленных OADM, соединенных друг с другом портами «EXP» и «смотрящих» в противоположные стороны.

Источник

Что нужно знать перед покупкой CWDM и DWDM SFP+ модулей?

Moris

Купить FS CWDM и DWDM SFP+ модули

Модули WDM (Wavelength-division Multiplexing) включают модули CWDM и DWDM. Они могут использовать длины волн CWDM или DWDM для мультиплексирования нескольких оптических сигналов на одно волокно, что увеличит пропускную способность сети и послужит экономичным решением в приложениях большой дальности, таких как MAN, LAN, кампусные сети и т. д. Что следует учитывать при выборе CWDM и DWDM SFP+ модулей для ваших сетей WDM? Здесь сосредоточимся на 10G SFP+ CWDM и SFP+ DWDM модулях, чтобы предложить вам руководство по покупке.

Обратите внимание на оптический бюджет мощности 10G WDM модулей

Полная потеря мощности= 2×0.6dB – 0.1×4dB = 1.6dB

Дальность передачи в худшем случае = (худший случай OPB) / (потери в кабеле при 1550nm) =10.4dB/0.25dB/km = 41.6km

С учетом всех возможных потерь мощности, Cisco CWDM-SFP10G-1550 совместимый SFP+ CWDM модуль может поддерживать длину передачи 41.6 км. Следовательно, этот 10G CWDM модуль может использоваться для приведенной в качестве примера линии связи длиной 35 км. Но учтите, что оптический бюджет мощности основан на теоретических расчетах и приведен только для справки. Аттенюаторы должны быть учитываны на реальных потребностях.

Подтверждение длины волны 10G CWDM и DWDM модулей

Модули CWDM и DWDM работают на разных длинах волн. Оптические модули CWDM поддерживают длину волны от 1270 до 1610 нм, а модули DWDM работает на длине волны C диапазона 50 ГГц (интервал 0,4 нм) и 100 ГГц (интервал 0,8 нм). Обычно длины волн 1470 нм и 1550 нм являются наиболее широко используемыми в сетях WDM. Пользователи могут покупать соответствующие оптические модули в зависимости от фактического спроса. Обратите внимание, что 10G SFP+ CWDM модуль не может напрямую подключаться к SFP+ DWDM модулю, но пользователи могут использовать конвертер OEO для передачи длины волны CWDM в длину волны DWDM.

Выбор SFP+ WDM модулей на основе WDM MUX/DEMUX

Одноволоконный и двухволоконный WDM MUX/DEMUX являются двумя распространенными типами на рынке. Обычно одноволоконный CWDM MUX/DEMUX использует одножильное волокно для отправки и приема данных, и они используются парами, поскольку длины волн TX и RX одного и того же порта различаются. Это означает, что оптический модуль должен использовать соответствующий TX для подключения CWDM MUX/DEMUX. Здесь в качестве примера возьмём пара 4-канальных одноволоконных CWDM MUX/DEMUX (как показано на рис.1). На сайте A первый порт CWDM MUX использует длину волны 1470 нм для передачи данных, поэтому следует использовать SFP+ CWDM модуль с 1470 нм TX. На сайте B CWDM MUX использует 1490 нм для передачи данных, затем следует развернуть 10G CWDM модуль с 1490 нм TX.

Рисунок 1: SFP+ CWDM модули используются на одноволоконном CWDM MUX/DEMUX

Как показано на рисунке 2, двухволоконный CWDM MUX/DEMUX использует два отдельных волокна для обработки данных без помех. Таким образом, пользователи просто выбирают SFP+ CWDM модули с согласованными длинами волн для подключения CWDM MUX/DEMUX.

Рисунок 2: SFP+ CWDM модули используются на двухволоконном CWDM MUX/DEMUX

Гарантия совместимости ваших устройств и новых модулей

На рынке представлено много брендов сетевого оборудования, таких как Cisco, Juniper, Arista и т. д. Важно убедиться в интероперабельности и совместимости новых оптических 10G WDM модулей и устройств. Кроме того, это известно, что цена 10G SFP на оригинальный бренд модуля в несколько раз выше, чем на трёхсторонний модуль (узнайте больше об оригинальных модулях vs совместимых модулях). Поэтому рекомендуется покупать совместимые модули у надёжного поставщика, который обеспечит хорошее послепродажное обслуживание и техническую поддержку.

Не забывайте об особых требованиях к сети

Заключение

Выбор подходящих 10G SFP+ CWDM и DWDM модулей поможет пользователям построить стабильную и надежную сеть. Пользователям рекомендуется учитывать такие аспекты перед покупкой модулей WDM., как оптический бюджет мощности WDM модулей, длина волны, подключенный WDM MUX, форм-факторы и т. д.

Источник