Sfp модуль что это и для чего используется
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.
Оптический SFP: что это такое и как его выбрать?
Sheldon
Оптический модуль широко используется для подключения сетевых устройств, таких как коммутаторы, NIC (сетевая карта) и медиаконвертеры, которые делают их необходимыми в волоконно-оптических соединениях. В этом посте будет рассмотрен оптический SFP, который является отраслевой рабочей лошадкой более 15 лет, включая типы и приложения SFP модулей, а также то, как выбрать подходящий оптический SFP.
Что такое оптический SFP?
Оптический SFP – также известный как form-factor pluggable или mini GBIC(gigabit interface converter), представляет собой компактный оптический модуль с горячей заменой, который широко используется как для телекоммуникационных приложений, так и для передачи данных. Его порт SFP принимает оба оптические модули и медные кабели. Вот почему он разработан и поддерживается многими поставщиками сетевых компонентов. Оптический SFP не стандартизирован каким-либо официальным органом по стандартизации, а определяется соглашением с несколькими источниками (MSA). Оптический SFP также поддерживает SONET, Gigabit Ethernet, Fibre Channel и другие стандарты связи. Кроме того, SFP заменил GBIC в большинстве приложений из-за своего небольшого размера.
Типы оптических SFP
Оптический SFP бывает разных типов на основе различных стандартов классификации. Существуют одномодовый SFP модуль и многомодовый модуль SFP в зависимости от типа кабеля, что позволяет пользователям выбирать подходящий модуль в соответствии с требуемым оптическим диапазоном для сети. Скорость передачи SFP модуля составляет от 100 Мбит/с до 4 Гбит/с и более. Рабочее расстояние этих оптических SFP может составлять от 500 метров до 100 километров. Модуль CWDM SFP и модули DWDM SFP также доступны для линий связи WDM. Кроме того, оптический SFP с интерфейсом RJ-45 позволяет осуществлять обмен данными по сетевым кабелям на витой паре. Вот простая классификация оптических SFP. В следующей таблице представлена простая классификация оптических SFP.
Обычно порты SFP находятся в Ethernet коммутаторах, маршрутизаторах, межсетевых экранах и сетевых картах. Оптические SFP подключают сетевое устройство к оптическому или медному сетевому кабелю, например Cat5e. И другие типы оптических SFP, такие как 3G видео SFP, 12G видео SFP, также используются в камерах HD или системах мониторинга.
Общие вопросы о оптическом SFP
2. В чем разница между одномодовым SFP и многомодовым SFP?
3. В чем разница между SFP и SFP+?
SFP и SFP+ имеют одинаковый размер и внешний вид. Основное различие между SFP и SFP+ заключается в том, что SFP часто используется для приложений 100Base или 1000Base, тогда как SFP+ используется в приложениях Gigabit Ethernet. И скорость передачи данных и дальность передачи у них тоже разные. Например, SFP поддерживает скорость Fibre Channel модуля до 4 Гбит/с, а скорость SFP+ составляет до 10,3125 Гбит/с.
4. Можно ли использовать аппаратные средства SFP в слотах SFP+?
Во многих случаях порт SFP+ принимает оптические SFP, но скорость будет снижена до 1 Гбит/с вместо 10 Гбит/с. Однако модули SFP+ нельзя подключить к порту SFP, поскольку SFP+ не поддерживает скорость ниже 1 Гбит/с. Кроме того, почти все порты SFP+ на коммутаторах Cisco могут поддерживать SFP, но многие порты SFP+ коммутатора Brocade поддерживают только модулей SFP+.
5. Как сохранять оптический SFP?
Вообще говоря, есть несколько аспектов сохранения оптических SFP.
Что следует учитывать при выборе оптического SFP?
Когда дело доходит до покупки оптических SFP, многие пользователи предпочитают модули Cisco SFP. Однако по мере процветания рынка оптических трансиверов, множество трёхсторонних поставщиков оптических трансиверов начинают предлагать более дешевые оптические SFP, которые имеют ту же производительность, что и Cisco SFP. Тогда что следует учитывать при выборе оптических SFP 1G?
Совместимость оптического SFP
При покупке трёхстороннего оптического SFP, совместимость часто является самым важным параметром, который волнует пользователей. Перед размещением заказа вы можете проверить центр тестирования модулей поставщика, чтобы убедиться, что выбранный модуль SFP совместим с вашими устройствами. Или просто спросите у представителя подробности о совместимости оптического SFP.
Новые или б/у оптические SFP
Цена оптических SFP
По сравнению с Cisco SFP или оптическими SFP других брендов, трёхсторонние оптические SFP более экономичны. В нормальных условиях, за исключением цены, нет никакой разницы в производительности совместимых модулей 1G SFP и OEM SFP. Вот почему на рынке популярны совместимые оптические SFP. Пользователи могут выбрать подходящие совместимые оптические SFP от надежных поставщиков в соответствии с их потребностями по низкой цене. Кликнуть здесь, чтобы узнать прайс-лист FS SFP.
Температурная стабильность
Оптический SFP в основном используется в дата-центрах или на коммутаторах, где температура может отличаться в большом диапазоне. Слишком высокая или две низкие температуры могут повлиять на оптическую мощность и оптическую чувствительность. Следовательно, температурная стабильность является важным фактором для обеспечения нормальной работы оптического SFP.
Качество оптического SFP и послепродажное обслуживание
Никто не может гарантировать, что полученные оптические SFP на 100% нормальны. А срок службы оптического трансивера у многих производителей обычно составляет 5 лет. В первый год сложно сказать, хорошее или плохое качество. Поэтому важно выбрать надежного поставщика.
Как SFP, SFP+ и XFP делают нашу жизнь проще
Для чего нужны эти порты, трансиверы, пачткорды? Как во всем этом разобраться? И вообще, надо ли это или проще обойтись «подручными средствами» вроде «хорошо обжатого RJ45»?
Вместо предисловия
Как они надоели с этим SFP и прочими дорогими игрушками! — скажет экономный сисадмин: «И коннекторы недешёвые, и лишний «огород городить». Неужели так трудно всё порты 1GBE и 10GBE делать под старую добрую витую пару? 10 Gigabit витая пара поддерживает и вперёд!»
И правда, зачем всё это? Берём 6 категорию для соединений уровня доступа Gigabit Ethernet (мы же не жадные, заботимся о скорости и стабильности) и категорию 6А для 10 Gigabit Ethernet и радуемся жизни. Дёшево и сердито!
Но это всё хорошо, если соединение между отдельными точками не превышает 100 метров (иногда даже и меньше). На практике даже в одном здании можно запросто выйти за предел 100 метров, просто обходя все углы.
Представим себе более сложную ситуацию
У нас имеются три различных офиса, в каждом из которых работает по 20 человек. Необходимо выбрать коммутаторы, которые подходят для подключения пользователей по гигабитной сети с 10 гигабитным Uplink.
Вроде бы задача проста: нужно 3 гигабитных коммутатора уровня доступа на 24 гигабитных порта с Uplink 10 Gigabit Ethernet, и ещё один 10 гигабитный коммутатор уровня агрегации для объединения Uplink всех трёх коммутаторов в одну сеть.
Можно даже замахнуться на отказоустойчивую схему из двух коммутаторов 10GBE. В любом случае всё выглядит не так сложно.
Усложним немного задачу. Представим, что первый офис находится рядом с серверной, второй — в соседнем здании на расстоянии более 100м, и, чтобы достать туда, требуется много раз обогнуть препятствия под разным углом, а третий — вроде бы по прямой, но на расстоянии более 550 м. И что тут делать?
Вроде бы задача по-прежнему выглядит не такой сложной. Покупаем три коммутатора уровня доступа:
Один, который поставим рядом с серверной, будет с Uplink 10 Gigabit Ethernet для витой пары.
Второй коммутатор — так как общее расстояние выше — с Uplink для многомодового оптоволокна дальностью до 550 м, который за счёт своих физических свойств позволяет «обойти все углы».
И третий коммутатор с Uplink для одномодового кабеля при расстоянии свыше 550 м.
Вроде бы весело и замечательно. А теперь представьте, что для объединения их в одну сеть на следующем уровне понадобится коммутатор 10 Gigabit Ethernet с тремя различными типами портов под разные типы кабелей.
И это ещё «цветочки». Для связи этого коммутатора с «верхним уровнем» (уровнем ядра сети, например) может потребоваться Uplink для сетей 40GBE или даже 100GBE. Особенно интересная ситуация возникает, когда число таких Uplink и Downlink (Downlink — порт для соединения с нижеследующим уровнем) не удаётся предугадать раз и навсегда, и всё меняется в процессе эксплуатации…
И вот тут возникает интересный момент: а сколько таких коммутаторов нам понадобится? А если не хватит одного-двух портов одного типа, зато порты другого типа окажутся в избытке? Покупать новый? А как это отразиться на архитектуре сети? Например, если по проекту заложено, что все три офисных коммутатора уровня доступа общаются напрямую через один коммутатор уровня агрегации, не выходя на ядро сети?
Значит нужно придумать единый стандарт для разъёма, в который при помощи соответствующих переходников (трансиверов) можно подключать различные кабели.
В принципе, универсальность и взаимозаменяемость явилась главной причиной создания SFP. Данная технология, естественно, не стояла на месте и появились более поздние стандарты, такие как SFP+ и XFP. Но обо всем по порядку.
Рисунок 1. 28-портовый управляемый коммутатор 10GbE L2+ — Zyxel XS3800-28, сочетающий порты под витую пару и SFP+.
Примечание. На практике не всё обстоит так гладко. Некоторые вендоры, искусственно ограничивают применение переходников от разных производителей. Например, есть такая сисадминская примета: если нужно использовать сетевое оборудование Cisco, то лучше использовать и трансиверы этого же вендора. Возможно, это не всегда так, но рисковать никто не хочет.
Однако мир не идеален, и порой приходится поддерживать мультивендорное решение. В таких случаях лучше подбирать оборудование от более демократичных вендоров, которые не создают дополнительных ограничений.
Существует мнение, что при разработке стандарта SFP (Small Form-factor Pluggable) учитывалось требование сохранить ту же плотность портов на 1U в 19 дюймовой стойке, что и в случае с разъёмами под витую пару. То есть 48 портов для подключения устройств и минимум 2 Uplink. Небольшие размеры SFP позволили решить данную задачу.
Рисунок 2. Коммутатор L3 Zyxel XGS4600-52F на 48 портов Gigabit Ethernet SFP, с четырьмя портами Uplink 10 Gigabit Ethernet SFP+
SFP стандарт используется для поддержки следующих протоколов:
Рисунок 3. Трансивер Zyxel SFP10G-SR SFP Plus для 10 Gigabit Ethernet
Рисунок 4. Трансивер 10GbE Fiber FTLX1412D3BCL
Существует сетевое оборудование, способное принимать несколько видов трафика по одному порту, например, Ethernet и Fibre Channel с последующим разделением. Разумеется, для такого соединения нужны соответствующие сетевые карты и трансиверы, поддерживающие подобный «универсальный подход».
Особенности SFP поддержки различных типов оптики
Многие читатели знакомы с SFP трансиверами для двухволоконных патчкордов. Такие трансиверы имеют интерфейс с двумя разъёмами типа LC для подключения оптического кабеля к модулю.
Однако есть и другие модели трансиверов, например, SFP WDM, и разумеется, трансиверы с разъёмом RJ45, о которых шла речь выше.
Существует классификация SFP модулей по доступному расстоянию для передачи данных:
Выпускаются SFP модули нескольких стандартов с различными комбинациями приёмника (RX) и передатчика (TX).
Такой подход даёт возможность выбрать необходимую комбинацию для заданного соединения, исходя из используемого типа оптоволоконного кабеля: многомодовое (MM) или одномодовое (SM).
Помимо деления по типу оптоволокна, есть разделение по количеству используемых волокон. Есть SFP модули для парных оптических проводников: многомодовые и одномодовые.
Существуют и одноволоконные модули: WDM, а также CWDM и DWDM.
SFP модули для многомодовых патчкордов используют раздельные приёмник и передатчик фиксированной длины волны 850нм (собственно, для этого и нужно два оптических проводника в одном патчкорде).
В таких патчкордах используется крестообразное соединение от передатчика к приёмнику. (TX1\ RX2, RX1\ TX2).
Преимуществом многомодового оптоволокна является невосприимчивость к изгибам (до определённого разумного предела), что позволяет использовать, например, при монтаже стоечного оборудования, когда излишки длины патчкорда можно убрать в органайзер.
Как было уже указано выше, ограничением для многомодового оптоволокна является сравнительно небольшая длина (до 550м).
SFP модули для парных одномодовых соединений имеют раздельные приёмник и передатчик фиксированной длины волны либо 1310нм, либо 1550нм. Подключение делается по той же крестообразной схеме. Применение одномодовых SFP модулей делает возможным передачу данных на расстояния до 120км.
Однако не во всех случаях можно использовать парные оптоволоконные кабели. В некоторых случаях гораздо удобнее передавать сигнал в обе стороны по одному оптическому световоду.
SFP WDM — сокращение от Wavelength Division Multiplexing (спектральное уплотнение каналов). В данном случае модули (они же WDM Bi‑Directional, или Bi‑Di) используют совмещённый приёмопередатчик и работают в парах. Пара состоит из двух модулей с разной длиной волны: 1310нм и 1550нм.
В первом случае используется передатчик с длиной волны 1550нм и приёмник с длиной волны 1310нм.
Во втором случае: наоборот, передатчик с длиной волны 1310нм и приёмник с длиной волны 1550нм.
Расстояние между двумя этими каналами составляет 240нм, что достаточно для того, чтобы различать эти два сигнала без специальных средств детектирования, и позволяет объединить эти два сигнала в одном световоде.
Благодаря совмещению каналов для соединения таких модулей нужна только одна оптоволоконная жила. Стандартные SFP WDM модули имеют разъём типа SC для одножильного соединения.
SFP CWDM — Coarse WDM — что дословно значит «грубый» WDM — это более поздняя реализация WDM с раздельными приёмником и передатчиком. SFPCWDM отличаются, в первую очередь, диапазоном каналов передачи, который варьируется от 1270нм до 1610нм:
2 дополнительных канала 1270нм и 1290нм;
16 основных (1310нм — 1610нм с шагом 20нм).
Данные модули имеют широкополосный приёмник, что позволяет 2 модулям с любыми длинами волн передачи работать в паре. Но для работы в паре такие модули использовать нерационально, более оптимально использовать 16 каналов с разными длинами волн, подключёнными к мультиплексору. Мультиплексор «собирает» свет разных длин волн, который излучают передатчики модулей, «объединяет» собранное в единый световой пучок и направляет по единственному одномодовому волокну далее. При приёме данных производится обратная процедура.
Рассказывая о кабелях и стандартах, стоит также упомянуть 10 гигабитный Direct Attached Cable (DAC) SFP+, работающий по стандарту 10GBASE и совместимый со стандартами 10G Ethernet, 8/10G Fibre Channel. Такие кабели стоят относительно недорого и чаще всего применяются на небольших расстояниях, например, для подключения СХД, серверов и других устройств к скоростной сети.
Рисунок 5. DAC10G-3M кабель Direct Attach
Отличия SFP от SFP+
SFP модуль всем хорош, одна неприятность — не поддерживает высоких скоростей. А технический прогресс требовал перехода на сети 10 Gigabit. И появились новые стандарты, одним из которых стал SFP+
Как часто бывает с родственными технологиями и стандартами — SFP+ совместим с SFP сверху вниз. То есть в порт SFP+, можно подключить более старые трансиверы SFP, а вот наоборот — включить может и получится, но работать они не будут.
Однако возможны неприятные исключения. В оборудовании некоторых производителей (к счастью, Zyxel в их число не входит) совместимость сверху вниз не поддерживается. Всегда лучше на всякий случай уточнить у продавца, будет ли работать данный трансивер с данным портом на данном оборудовании.
Особенности стандарта XFP
Стандарт XFP был разработан группой XFP MSA (Multi Source Agreement). Скорость работы начинается от 10G и может использоваться с оптоволоконным кабелем для высокоскоростной сети.
Рабочая длина волны: 850нм, 1310нм или 1550нм, при этом трансиверы XFP не зависят от протокола и полностью поддерживают конвергентность для стандартов:
Примечание. При плотном трафике модули SFP+ были замечены за непристойным занятием — они нагревались до достаточно высокой температуры. Виной тому малые размеры и высокая плотность портов — в принципе, то, зачем SFP и создавался. Разумеется, повышение температуры оборудования создаёт риск при длительной работе. Это факт вынуждает в некоторых случаях использовать другой стандарт для подключения трансиверов (также небольших, хоть и не таких миниатюрных как SFP+) — XFP.
Можно ли соединять устройство с портом XFP и другое устройство с SFP+
Теоретически такое соединение возможно, необходимо использовать оптические кабели, подходящие для обоих трансиверов.
Например, XFP‑10G-SR и SFP‑10G-SR — это многомодовые модули на основе LC разъёмов, поэтому применение многорежимного оптического кабеля LC по идее позволит получить работающее соединение.
На практике лучше заглянуть в соответствующие спецификации и при любом сомнении — уточнить у представителей вендора (дилера, системного интегратора и т. д.) соответствующие детали.
Заключение
Унифицированный подход и стандартизация упрощают нашу жизнь.
Разумеется, не существует единого идеального решения. В любом стандарте, в любой технологии есть плюсы и минусы. И не всегда они касаются технических аспектов.
Немаловажную роль при выборе той или иной технологии играет цена вопроса, внешние ограничения (например, расстояние), а также особенности эксплуатации.