Sfp

Типы SFP оптических модулей

Оптический SFP поставляется в различных типах на основе различных стандартов классификации.

SFP оптические могут быть оптическими и медными. оптические модули SFP служат для установки взаимосвязи маршрутизатора или коммутатора с волоконно-оптической сетью. Такой тип связи отличается высоким уровнем защищённости (в том числе, от несанкционированного доступа), а также допускает высокую скорость соединения, в сравнении с другими типами связи. Медные SFP модули используется в качестве конвертера из SFP порта в медный разъем RJ-45. Чаще всего медные порты применяются для установки прямого взаимодействия с конечным сетевым устройством – например, персональным компьютером или ноутбуком.

— по типу используемых волокон На сегодняшний день для передачи сигналов используется два типа — одномодовые SM и многомодовые MM.

— по скорости передачи информации Стандарт SFP регламентирует скорость передачи информации 100 Мб/с и 1 Гб/с (1000base lx, lc, t). Так же есть расширенные стандарты SFP+(СФП плюс) и XFP со скоростью 10 Гб/с.

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:

• 550 м — для многомодовых;
• 20, 40, 80, 120, 150 км для одномодовых модулей.

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

Что такое оптический SFP?

Оптический SFP – это модуль, приёмопередатчик небольшого размера. Как следует из названия, предназначен для приёма и передачи данных в телекоммуникационных сетях. Модуль такого стандарта с одной стороны вставляется в разъём главного устройства. С другой стороны на модулье имеются оптические разъёмы. Иногда – медные. В них подключается сетевой оптоволоконный или медный кабель. Спектр продукции для применения этих устройств достаточно широк: маршрутизаторы, коммутаторы, медиаконверторы, сетевые карты серверов, а также другие типы сетевого оборудования, где нужна высокая скорость и большие расстояния.

Оптические SFP представлены в широком ассортименте со скоростями от 100 Мбит/с до 4.25Гбит/с, двухволоконные SX, LX, ZX, «цветные» CWDM/DWDM SFP, одноволоконные — WDM (BIDI) SFP. Кроме оптических модулей представлены медные SFP модули с интерфейсом RJ45: SFP-T (10/100/1000Base-T), которые выступают в виде конвертера из оптического SFP порта в медный RJ45.

Назначение

Модули SFP используются для присоединения платы сетевого устройства (коммутатора, маршрутизатора или подобного устройства) к оптическому волокну или неэкранированной витой паре, выступающими в роли сетевого кабеля.

Модуль SFP пришёл на смену более громоздкому модулю GBIC. Модуль имеет разъём, сопоставимый по размеру с разъёмом 8P8C, то есть позволяет на 1 юните (1U) 19-дюймового телекоммуникационного оборудования разместить до 48 оптических портов.

Наиболее распространённые области применения SFP-модулей — передача данных в телекоммуникационных сетях на скоростях выше 100 Mbps с использованием следующих технологий:

• Ethernet: 100 Mbps, 1 Gbps, 1,25 Gbps, 10 Gbps, 20 Gbps
• SDH: STM-1 (155 Mbps), STM-4 (622 Mbps), STM-16 (2488 Mbps)
• Fibre Channel: 1, 2, 4, 8, 16 Gbps

Также встречаются универсальные SFP-модули, которые способны транспортировать как 100 Мбит Ethernet, 1 Гбит Ethernet, так и STM4 и STM16-потоки.

В основном, для подключения к модулю используется один разъем типа LC или SC (такие модули еще называют «одноглазыми») либо два разъема LC («двуглазые» модули). Оптические модули с одним разъемом мультиплексируют сигнал, обеспечивая дуплексную передачу по одному волокну. Такие модули обычно содержат в своем названии маркировку Bi-Directional, BiDi, или название технологии мультиплексирования (WDM,DWDM,CWDM…). Также существуют модули с электрическим интерфейсом и разъёмом RJ45.

Для использования в 10 Гбит сетях появились новые форм-факторы модулей XFP, X2, XENPAK. Они отличаются большими габаритами, чем SFP. Также популярна модификация разъема SFP для скоростей в 10 Гбит — SFP+. Стандартно используются разъёмы типа LC или SC.

Типы SFP модулей

Оптические трансиверы различаются:

— по скорости передачи информации
Стандарт SFP регламентирует скорость передачи информации 100 Мб/с и 1 Гб/с (1000base lx, lc, t). Так же есть расширенные стандарты SFP+(СФП плюс) и XFP со скоростью 10 Гб/с.

В природе существует ещё один тип — CFP передающий данные на 100 Гб/с, но в массовый сегмент пока такие не поступают.

— по используемому разъёму (connector type)
На сегодняшний день в продаже встречаются только одноволоконные трансиверы с разъёмами SC:

А так же одно- и двухволоконные с разъёмами LC:

— по количеству используемых волокон различают одноволоконные, использующие для приёма (Tx) и передачи (Rx) одно волокно, и двухволоконные, где приём идёт по одному волокну, а передача — по другому. Одноволоконный модуль для работы использует технологию спектрального уплотнения каналов WDM, для чего имеет встроенный мультиплексор. На маркировочной наклейке имеется соответствующая пометка.

— по типу используемых волокон
На сегодняшний день для передачи сигналов используется два типа — одномодовые SM и многомодовые MM. Модуль SFP может работать только с одних из них. Универсальных устройств нет.

— по центральной длине световой волны
По центральной длине волны передаётся наибольшая мощность сигнала. Длина волны измеряется в НаноМетрах — нм. Самые распространённые значения для одномодовых СФП модулей — 1310 нм и 1550 нм, а для многомодовых — 850 нм и 1310 нм. Этот параметр также указывается на маркировочной наклейке.

По оптическому бюджету (дальность передачи сигнала)
Как я уже отметил выше, модуль SFP является как приёмником, так и передатчиком. С одной стороны, его лазер выдаёт световой сигнал определённой мощности, которая теряется по мере прохождения расстояния по оптоволокну до тех пор, пока окончательно не затухнет. С другой стороны, приёмник этого же трансивера может принять световой поток определённой мощности. Если он сильно затухнет, то и сигнал потеряется. Так вот оптический бюджет — это разница между максимальной мощностью передатчика и минимальной приёмника. Чем больше бюджет, тем выше дальность действия.
Самые частые значения для двухволоконных модулей:

17 дБ - 20 км.
21 дБ - 40 км.
24 дБ - 80 км.

Одноволоконные модули WDM:

14 дБ - 20 км.
21 дБ - 40 км.
24 дБ - 80 км.

Как правильно подобрать трансивер

Чтобы не ошибиться при выборе оптического модуля настоятельно рекомендуется замерить затухание специальным прибором, а уже после этого подбирать приёмо-передающие устройства. Но можно, в принципе, взять и «на глаз», ориентируясь по расстоянию. Правда тут надо во-первых, знать длину линии с точностью хотя бы до километра. А во-вторых, возможность замены модулей в случае ошибки. Из личного опыта скажу, что последние несколько лет все SFP закупались именно второму способу, без предварительных измерений.  И на 10 км., и на 20 км., и даже на 80 км. И ни разу проблем не возникло.

Модуль  SFP и интерфейсом RJ45

В завершении статьи не могу не рассказать ещё об одном типе — медном трансивере с портом RJ45. Это специальный переходник, позволяющий при необходимости использовать порты SFP на Cisco, Juniper, D-Link и т.п., как обычные медные порты. Обычно это делается в том случае, когда их не хватает или они вообще отсутствуют на плате или коммутаторе агрегации. Маркировка у таких устройств — GLC-T.