Трансиверы SFP+ используются по всему миру

 

 

Почему форм-фактор имеет большее значение, чем вы думаете

 

Вот что вам не расскажут в официальных документах большинства поставщиков: настоящая причинаSFP+ трансиверыдоминирование не является чисто техническим. Да, спецификация SFF-8431 привнесла улучшения в электрический интерфейс. Да, перемещение большего количества схем на главную плату уменьшило сложность модуля. Но кривая принятия? Это было обусловлено менеджерами по закупкам и расчетами плотности стоек.

Коммутатор 10G с 48 портами, использующий модули SFP+, занимает то же шасси высотой 1U, в котором ранее было 48 портов SFP. Попробуйте это с XFP. Вы не можете. Физические размеры SFP+ (точно соответствующие устаревшим SFP) означали, что производители оборудования могли повторно использовать существующие механические конструкции. Стоимость оснастки снизилась. Производственные линии не нуждались в переоснащении. Экономика была жестокой для конкурирующих форм-факторов.

 

Внутри модуля: что происходит на самом деле

 

Когда инженеры-оптики говорят об оптических трансиверах SFP+, они описывают удивительно элегантную систему. На передающей стороне используется либо лазер VCSEL (для многомодовых приложений с коротким-дальностью действия на длине волны 850 нм), либо лазер DFB (для более длинных одномодовых линий связи на длине волны 1310 или 1550 нм). Приемная сторона соединяет его с PIN-фотодиодом или APD, в зависимости от требований к чувствительности.

Магия происходит между ними. Современные модули 10G SFP+ объединяют драйвер лазера, трансимпедансный усилитель и схемы синхронизации/восстановления данных в корпус, который можно держать двумя пальцами. Двадцать лет назад для достижения скорости 10 Гбит/с требовалось оборудование, занимающее полстойки.

Здесь заслуживает упоминания функциональность DOM. Цифровой оптический мониторинг (также называемый DDM, для цифрового диагностического мониторинга) согласно SFF-8472 позволяет системам управления сетью опрашивать параметры в реальном времени: мощность передачи, мощность приема, температуру, ток смещения, напряжение питания. Инженеры, которые часами устраняли периодические сбои каналов связи, поймут, почему это важно. На самом деле вы можете наблюдать за деградацией лазера в течение нескольких месяцев, прежде чем он выйдет из строя катастрофически. Большинство людей этого не делают, но возможность существует.

 

 

Глобальная картина развертывания

 

Трансиверы SFP+ поставляются на все континенты, где имеется электрическая инфраструктура. Это не маркетинговая гипербола. Операторы связи в странах Африки к югу от-Сахары используют те же модули, соответствующие требованиям MSA-, работающие в гипермасштабных центрах обработки данных в Вирджинии. Сети мобильной транспортной связи в Юго-Восточной Азии полагаются на каналы 10G SFP+ между сотовыми станциями и точками агрегации. Европейские интернет-провайдеры используют их для подключений CPE бизнес-клиентов.

Здесь важна стандартизация. Трансивер 10GBASE-LR от производителя в Шэньчжэне будет взаимодействовать с портами коммутатора, разработанными в Сан-Хосе и установленными во Франкфурте. Эту реальность создали соглашения с несколькими-источниками (MSA). Спецификации SFF-8431 и SFF-8432 не просто определяют размеры и назначение контактов, они устанавливают электрические характеристики, которые делают возможной совместимость поставщиков.

Не идеальная совместимость, заметьте. Любой, кто пробовал комбинировать модули 10G SFP+ сторонних-производителей с определенными коммутаторами Brocade Fibre Channel, знает, что битва за блокировки-поставщиков никогда не заканчивалась полностью. Кодировка прошивки имеет значение. Но базовая совместимость существует, и эта базовая линия позволила рынку взорваться.

 

Расстояние и варианты применения

 

Алфавитный набор типов трансиверов 10G сбивает с толку новичков. Некоторые уточнения:

СР (Короткая дальность): 850 нм, многомодовое волокно, 300 м через OM3, 400 м через OM4. Рабочий модуль для подключения внутри-здания и сверху--стойки. Самый дешевый вариант, обычно менее 15 долларов США от сторонних-поставщиков для устройств коммерческого-класса.

LR (дальний диапазон): 1310 нм, одномодовое-волокно, дальность действия 10 км. Стандартный выбор для кампуса и метро. Инфраструктура SMF стоит дороже, чем MMF, но вы получаете преимущество на расстоянии и-готовность к будущему для более высоких скоростей.

ER (расширенный диапазон): 1550 морских миль, 40 км над SMF. Используются охлаждаемые передатчики EML, что увеличивает энергопотребление и стоимость, но обеспечивает возможность подключения в масштабе города-без усиления.

ZR (Ze Best Range, как его в шутку называют некоторые инженеры): 80 км в одном-режиме. Не является частью спецификации IEEE 802.3ae.-Cisco и другие определили это независимо. Требует внимания к хроматической дисперсии, особенно при полном радиусе действия 80 км.

Также существуют варианты BiDi.. 10GBASE-BX использует WDM для сжатия двунаправленного трафика по одной оптоволоконной нити — 1270 нм в нисходящем направлении, 1330 нм в восходящем направлении или наоборот. Уменьшает вдвое количество волокон, усложняет поиск и устранение неисправностей.

Трансиверы CWDM и DWDM SFP+ продвигают эту идею еще дальше, позволяя использовать несколько каналов 10G через общую оптоволоконную инфраструктуру. Предприятие, использующее CWDM, может подключить 8 длин волн к одной паре волокон. Операторы связи, использующие системы DWDM, используют 40, 80 или более каналов с использованием шага сетки ITU-T.

 

 

Медный вопрос

 

Не все трансиверы SFP+ используют оптоволокно. Модуль 10GBASE-T SFP+ создает отдельную категорию-и создает множество проблем при развертывании.

Привлекательность очевидна: существующая инфраструктура Cat6a, терминация RJ45, понятная выездным специалистам, обратная совместимость с 1000BASE-T и даже 100BASE-TX. Реальность связана с управлением теплом и бюджетом мощности, которые заставляют сетевых инженеров скрипеть зубами.

Типичный модуль 10GBASE-T SFP+ потребляет 2,5 Вт. Стандартное распределение мощности порта SFP+ предполагает максимальную мощность 1,5 Вт. Посчитайте. Документация Cisco явно ограничивает одновременную установку модулей 10GBASE-T на многих моделях коммутаторов. У вас может быть 48 портов SFP+, но установка всех 48 модулей 10G-T превысит возможности коммутационной ASIC по управлению питанием.

Кабели ЦАП (медные кабели прямого подключения) позволяют избежать этой проблемы на коротких расстояниях. Пассивный твинаксиальный ЦАП работает на расстоянии 5-7 метров, активный ЦАП — на 10-15 метрах. Для соединений между стойками-к-стойкам в одном ряду ЦАП обеспечивает экономию средств и меньшую задержку, чем оптические трансиверы. Отсутствие оптико-электро-оптического преобразования означает меньше потенциальных точек отказа.

 

Качество и реальность поставок

 

Рынок сторонних-трансиверов существует потому, что цены OEM по-прежнему не связаны с производственными затратами. SFP-10G-SR под торговой маркой Cisco может стоить несколько сотен долларов. Эквивалент, совместимый с MSA-, от известных сторонних производителей продается за 10–20 долларов США. Те же лазерные чипы, те же фотодиоды, часто одни и те же контрактные производители в Дунгуане или Уси.

Однако разница в качестве существует. Поставщики низшего-уровня экономят на расходах-при тестировании, используют восстановленные лазерные компоненты или поставляют модули с программными ошибками EEPROM, которые вызывают проблемы совместимости. Авторитетные сторонние-поставщики (а их много) перед отправкой проводят входной контроль, полное-оптическое тестирование и проверку встроенного ПО.

Вопрос промышленной температуры имеет значение для конкретных применений. Трансиверы SFP+ коммерческого-класса рассчитаны на температуру от 0 до 70 градусов. Модули промышленного-класса расширяют этот диапазон от -40 до +85 градусов. Это различие определяет, будет ли ваш уличный шкаф в Финиксе или ваше телекоммуникационное убежище в Финляндии поддерживать стабильность связи в условиях экстремальных сезонов.

 

Fibre Channel: еще один вариант использования SFP+

 

Сетевые инженеры, специализирующиеся на Ethernet, иногда забывают, что Fibre Channel способствовал значительному внедрению SFP+ в средах хранения данных.. 8GFC и 16GFC используют форм-фактор SFP+, хотя кодировки протоколов различаются.

Архитекторы SAN, работающие с коммутаторами Brocade или Cisco MDS, имеют дело с другой матрицей совместимости, чем их аналоги Ethernet. Списки приемопередатчиков, одобренных Brocade,-существуют по той причине, что-чувствительность протокола FC к джиттеру и частоте ошибок по битам отличается от профиля допуска Ethernet. Тем не менее, сертифицированные модули FC SFP+-сторонних производителей надежно работают в большинстве корпоративных развертываний. Процесс квалификации просто требует дополнительной проверки.

В трансиверах 16G Fibre Channel реализовано кодирование 64b/66b, что более эффективно, чем схема 8b/10b 8GFC. Это позволило удвоить пропускную способность без удвоения скорости линии.-Фактическая сигнализация 16GFC работает со скоростью 14,025 Гбит/с. Умная разработка протоколов, которая подчеркивает, насколько отрасль оптимизировала ограничения форм-фактора SFP+.

 

 

Что будет дальше

 

Переход на 25G (SFP28) и выше уже осуществляется, но не привел к вытеснению трансиверов SFP+ из их установленной базы. В корпоративной сети развертывание на существующих объектах имеет большее значение, чем на новых объектах. Цикл амортизации оборудования составляет 5-7 лет. Сети, построенные на основе инфраструктуры 10G в 2018–2020 годах, продолжат работать с модулями SFP+ до конца 2020-х годов.

Тем временем SFP+ продолжает развиваться. Повышение энергоэффективности, расширенные температурные диапазоны и расширенные возможности DOM появляются с каждым поколением компонентов. Форм-фактор никуда не денется в ближайшее время.

Для сетевых архитекторов и групп по закупкам, оценивающих сегодня варианты трансиверов 10G, основные принципы остаются неизменными: сопоставьте требования приложения (расстояние, тип волокна, температурный диапазон) с соответствующим вариантом модуля, проверьте совместимость с вашей конкретной платформой коммутатора или маршрутизатора и выберите поставщиков, основываясь на послужном списке качества, а не на политике закупок по самой низкой -цене-.

Трансиверы SFP+ создали глобальную телекоммуникационную инфраструктуру. Они его до сих пор строят.

---

Ссылки на отраслевые спецификации: IEEE 802.3ae, SFF-8431, SFF-8432, SFF-8472, ITU-T G.652. Совместимость продукта зависит от производителя и версии прошивки.