Sfp для чего нужен
Оптический модуль SFP: определение, маркировка и назначение на коммутаторе
Всем привет! И сегодня мы поговорим про SFP модуль – его назначение, типы и особенности выбора у специалистов. Не буду расписывать долгое вступление. Если у вас будут какие-то вопросы или возникнут трудности, то пишите в комментариях. Также всегда буду рад услышать дополнения от настоящих профессионалов.
Определение и детали
SFP (Small Form-Factor Pluggable) – стандарт модульных приемопередатчиков (трансиверов), применяемых в сетевом оборудовании и телекоммуникациях для передачи и приема информации.
С точки зрения конструкции компактный модуль делится на «тематические части» – с одной стороны оснащен контактами для подключения к «главному» источнику (маршрутизатору, коммутатору, роутеру), а с другой – обладает разъемом для взаимодействия с оптическим кабелем или классической витой пары.
Трансиверы – активное оборудование, обладающее соответствующими особенностями. Они отдают тепло и потребляют электроэнергию, из-за чего при неправильной компоновке могут не решить проблему, а привести к дополнительным трудностям.
Технические характеристики и особенности SFP
В параметрах модулей важно разобраться заранее – так появится шанс избежать проблем с несовместимостью с существующими или еще настраиваемыми сетями, оборудованием (роутерами, маршрутизаторами) и текущими рабочими условиями:
Альтернативный способ разделения СФП модулей – на версии «Plus» и «Standart». Ключевая разница – в скорости передачи данных: стандартный адаптер SFP способен функционировать на скорости до 1 Гбит в секунду, а вот SFP+ уже на скорости до 10 Гбит. Совместимость SFP и SFP+ неполная – при монтаже SFP-модули можно размещать в интерфейсах под SFP+, а вот обратная замена уже не предусмотрена.
Маркировка
Каждый SFP-модуль помечается производителем отдельным цветом – чаще окрашивается непосредственно пластиковая защелка, а не корпус или иные части конструкции. Цвета выбираются яркие – зеленый, желтый, бирюзовый. Но проблема цветовой кодировки связана с неустойчивыми и часто меняющимися стандартами маркировки – некоторые производители выбирают цвета произвольно, и только в масштабах собственного производства, из-за чего и возникает дополнительная путаница.
Избежать проблем помогает сопутствующая информация, добавляемая производителем непосредственно на корпус модуля:
Перечисленные характеристики заметно облегчают жизнь специалистов, подбирающих сетевое оборудование под определенные задачи.
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.
Что такое SFP (SFP+) модули и зачем они нужны + советы по выбору
22 ноября 2018 22:46
SFP модуль — это оптоволоконный трансивер, который выглядит как небольшое устройство в металлическом корпусе. На одной стороне у него — контакты, предназначенные для подключения к главному девайсу, например роутеру. С другой стороны расположены прикрытые заглушкой порты для подключения кабеля.
Классический разъем обычного модуля соответствует размеру разъема RJ45.
Важно! Оптические трансиверы — активное оборудование. Это означает, что они тратят электроэнергию и отдают тепло. Это необходимо принимать во внимание, если под эти девайсы планируется использовать много портов.
Содержание:
Оптические модули SFP: зачем они нужны
Вход для трансивера в сетевом устройстве дает возможность:
Типы SFP модулей
В первую очередь, модели различаются форм-фактором. По этому признаку трансиверы делят на два вида:
Стоит отметить, что форм-фактор устройств особенно не отличается. Благодаря этому производители могут оснащать сетевое оборудование универсальными слотами под трансиверы. Обычно в девайсах устанавливают гнезда под SFP+. Как правило, они подходят и для модулей типа SFP. Однако этот нюанс нужно уточнять.
Также следует знать, что в разъем для SFP не выйдет поставить модуль SFP+.
Примечание: помимо оптических трансиверов существуют медные модели. Они играют роль конвертеров из SFP-порта в медный коннектор RJ-45. Как правило, их используют, чтобы установить прямое взаимодействие с конечным сетевым девайсом, например компьютером, лэптопом.
Параметры выбора волоконно-оптического трансивера
Тип кабеля и расстояние
В зависимости от типа оптоволокна, с которым совместима модель, устройства делят на одно- и многомодовые. Поскольку многомодовые оптические кабели не используют для дальних расстояний, модули такого типа менее популярны.
Мультимодовые модули поддерживают передачу данных на расстояние в 550 метров максимум. Одномодовые же модели способны передавать данные на расстояния свыше километра. Дальность передачи зависит от типа модуля:
Технологии спектрального уплотнения при пропускной способности до 10 гигабит в секунду снижают дальность передачи. Как правило, в этом случае дальность не превышает 60 километров.
Важно! Одно- и мультимодовые модули не совместимы.
Количество волокон
SFP модули могут быть двух- и одноволоконными. Из-за особенностей оптических кабелей, нужно два волокна, чтобы организовать дуплекс. Двухволоконные модели оснащены двумя разъемами: одним — для приема, другим — для передачи информации. Некоторые из них поддерживают спектральное уплотнение типа CWDM, DWDM.
Модели с WDM предназначены для одноволоконных кабелей. Эта технология делает модуль двунаправленным: его порт можно использовать как для приема, так и для передачи данных.
Длина волны
Модули SFP передают и принимают сигнал на волнах, которые имеют разную длину. Поскольку не все модели являются совместимыми друг с другом, это нужно брать во внимание.
Обычно показатель составляет:
Тип коннектора
Модели различают по типу разъема, совместимого с тем или иным коннектором. Так, существуют SFP модуль SC и трансивер с разъемом LC. Второй вариант — такой же, как и первый, но имеет меньшие размеры. Это повышает удобство коммутации.
Стоит отметить, что двухволоконные модели почти всегда оснащаются LC разъемами, поскольку это дает возможность разместить два коннектора в дуплексном модуле. А вот использование разъема SC возможно только в симплексных модулях.
Скорость
Показатель зависит от форм-фактора и используемой технологии. Но так как чаще всего используется именно Ethernet, о ней и пойдет речь. Так, пропускная способность может достигать:
Дополнительная информация
Большинство современных трансиверов оснащены функцией DDM — цифрового контроля качества соединения, которая дает возможность обнаружить повреждение кабеля или сбой в самом модуле. Определить, поддерживает ли оптический модуль SFP такую функцию можно по его маркировке: как правило, в ней есть буква D.
Как видно, оптические модули — полезное приспособление. Выбрать подходящий вариант — не так уж и сложно, если знать особенности своей сети и обращать внимание на ключевые характеристики трансиверов.
Как выбрать SFP (SFP+) модуль
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?
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+.
Наличие порта для SFP-модулей в концевых маршрутизаторах или коммутаторах позволяет:
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.
Виды SFP и SFP+ модулей
Оптические SFP и SFP+ модули различаются по многим параметрам, основными из которых являются:
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
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.
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.
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:
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»).
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 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.
Цветовая маркировка защелок различна у разных производителей
Пример маркировки
К примеру, типичная маркировка модуля выглядит так:
Коротко о совместимости разных типов SFP и SFP+
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.
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.