Mô-đun SFP sợi quang xử lý dữ liệu hiệu quả

 

 

Quá trình chuyển đổi Không ai nói về

 

Đây là những gì thực sự xảy ra bên trong lớp vỏ kim loại nhỏ đó: một diode laser hoặc VCSEL bắn các photon thành sợi quang ở bước sóng thường nằm trong khoảng từ 850nm đến 1550nm. Bộ tách sóng quang ở đầu nhận sẽ bắt những photon đó và biến chúng trở lại thành electron. Đủ đơn giản trên giấy.

Nhưng hiệu quả đạt được lại đến từ những gì không xảy ra. Không giống như truyền dẫn bằng đồng, nơi nhiễu điện từ làm giảm tính toàn vẹn của tín hiệu theo khoảng cách, ánh sáng truyền qua sợi thủy tinh gặp lực cản tối thiểu. Mô-đun LX 1000BASE{3}}đẩy dữ liệu đi 10 km qua sợi quang đơn chế độ-mà không cần bộ lặp. Hãy thử điều đó với cáp Cat6.

Bộ phát VCSEL trong mô-đun đa chế độ tiêu thụ khoảng 150-300mW trong quá trình hoạt động. Các thiết bị-chế độ đơn có laser DFB tiêu thụ nhiều-đôi khi 500mW hoặc cao hơn-nhưng chúng đang truyền tín hiệu qua các mạng trong khuôn viên trường và các tuyến tàu điện ngầm nơi mà dù sao thì đồng cũng chưa bao giờ là một lựa chọn.

 

 

Lựa chọn bước sóng quan trọng hơn sự thừa nhận của nhà cung cấp

 

Hầu hết các quản trị viên mạng lấy bất cứ thứ gìSFPnhà phân phối có hàng. Điều đó hoạt động cho đến khi nó không.

Mô-đun 850nm kết hợp với cáp quang đa mode để kết nối-với-giá đỡ. Lựa chọn bước sóng không phải là tùy ý-các bước sóng ngắn hơn chịu sự phân tán phương thức trong lõi 50 hoặc 62,5 micron lớn hơn của đa chế độ, nhưng 850nm đạt đến điểm tuyệt vời trong đó nguồn LED và VCSEL vẫn có hiệu quả về mặt chi phí. Bạn sẽ thấy những nhãn SX này.

1310nm nằm trong cửa sổ phân tán-thấp đối với sợi quang-chế độ đơn. Các mô-đun LX sử dụng bước sóng này đạt tới 10km mà không ai phải tốn kém ngân sách liên kết. Một số-các biến thể phạm vi tiếp cận-EX và ZX mở rộng-đẩy 40 km hoặc 80 km ở 1550nm, trong đó độ suy giảm sợi quang giảm xuống khoảng 0,2dB mỗi km.

Các mô-đun BiDi xứng đáng được đề cập ở đây. SFP hai chiều sợi đơn{1}} truyền ở một bước sóng (giả sử là 1310nm) trong khi nhận ở bước sóng khác (1490nm). Giảm một nửa số lượng sợi quang đối với các liên kết điểm-tới{6}}điểm. Tiết kiệm chi phí rõ ràng, mặc dù việc khắc phục sự cố trở nên kỳ lạ khi bạn không thể trao đổi mô-đun giữa các đầu.

 

 

-Khả năng hoán đổi nóng và lý do nó thực sự hữu ích

 

Tôi đã chứng kiến ​​các kỹ thuật viên kéo SFP khỏi các switch đang hoạt động mà không hề nao núng. Thiết kế có thể cắm nóng-có nghĩa chính xác là-không cần tắt nguồn-. EEPROM của mô-đun sẽ tự xác định chính nó với thiết bị chủ trong vòng một phần nghìn giây sau khi chèn.

EEPROM đó chứa nhiều dữ liệu nhận dạng hơn. Các mô-đun có khả năng DOM{1}}(giám sát quang kỹ thuật số, đôi khi được gọi là DDM) báo cáo công suất truyền-theo thời gian thực, công suất thu, nhiệt độ, dòng điện phân cực laser và điện áp cung cấp. Khi một liên kết bắt đầu hoạt động lúc 3 giờ sáng, các số liệu đó sẽ cho bạn biết liệu sự cố là do tia laser sắp chết, đầu nối bẩn hay ai đó đã uốn cong cáp vá quá mạnh phía sau giá đỡ.

Công suất TX thông thường dao động từ -9,5dBm đến -3dBm đối với mô-đun gigabit. Tầng nhạy cảm của máy thu khoảng -20dBm đến -24dBm. Bất cứ điều gì yếu hơn ngưỡng đó và bộ tách sóng quang không thể phân biệt tín hiệu với nhiễu một cách đáng tin cậy.

 

SFP+ Nhảy lên 10 Gigabit

 

Các mô-đun SFP+ chiếm diện tích vật lý tương tự như các mô-đun gigabit tiền nhiệm nhưng xử lý tốc độ đường truyền 10Gbps. Khả năng tương thích cơ học là có chủ ý-cùng một khung, cùng các thanh dẫn hướng-mặc dù giao diện điện cần được làm lại để phù hợp với tần số cao hơn.

Câu chuyện về hiệu quả trở nên thú vị ở đây. Mô-đun SR 10G-có thể tiêu thụ 1W trong khi di chuyển dữ liệu gấp 10 lần so với mô-đun 1G-SX tiêu thụ 0,8W. Đó không phải là mức tăng công suất tuyến tính để tăng băng thông tuyến tính. Những cải tiến trong sản xuất silicon và những thay đổi về mã hóa (8b/10b đã nhường chỗ cho 64b/66b để có hiệu suất dây chuyền tốt hơn) qua nhiều thế hệ.

Một điều khó hiểu: nhiều cổng SFP+ chấp nhận các mô-đun SFP cũ ở tốc độ thấp hơn. Công tắc sẽ nhận ra mô-đun chậm hơn và-giới hạn tốc độ tương ứng. Tiện dụng cho các tình huống di chuyển, gây nhầm lẫn khi ai đó vô tình cài đặt sai cáp quang và thắc mắc tại sao liên kết 10G của họ lại thương lượng ở mức 1G.

 

 

Khóa nhà cung cấp-Vẫn còn đáng ghét

 

Cisco, Juniper, HP và các công ty khác lập trình thiết bị chuyển mạch của họ để kiểm tra byte ID nhà cung cấp của SFP. Các mô-đun không được nhận dạng có thể từ chối sáng hoặc đưa ra các cảnh báo liên tục trong bảng điều khiển quản lý.

Các nhà sản xuất-bên thứ ba giải quyết vấn đề này bằng cách mã hóa EEPROM của họ để phù hợp với thông số kỹ thuật của OEM. SFP tuân thủ MSA-từ các nhà cung cấp có uy tín hoạt động giống hệt với các đơn vị có thương hiệu với mức giá chỉ bằng một phần nhỏ. Mạng không biết hoặc không quan tâm liệu các photon đến từ mô-đun OEM trị giá 500 đô la hay từ một bên thứ ba trị giá 80 đô la-tương đương-của bên thứ ba có cùng bước sóng, cùng mức công suất, cùng một đầu nối.

Dù sao đi nữa, một số doanh nghiệp vẫn ủy quyền sử dụng quang học OEM vì lý do hợp đồng hỗ trợ. Đó là một quyết định mua sắm, không phải là một quyết định kỹ thuật.

 

Loại sợi không phù hợp tạo ra cơn đau đầu

 

SFP-chế độ đơn thành cáp quang đa chế độ? Về mặt kỹ thuật có thể thực hiện được với cáp vá chế độ điều hòa ở tốc độ gigabit. Bộ chuyển đổi phóng ánh sáng ở vị trí lệch để kích thích một số chế độ hạn chế. IEEE 802.3z chỉ định điều này cho 1000BASE-LX trên nhà máy đa chế độ cũ.

Quang học-đa chế độ đảo ngược trên-sợi quang đơn chế độ-không hoạt động. Chùm tia phân kỳ của VCSEL kết hợp kém với lõi 9 micron của chế độ đơn-. Bạn sẽ gặp lỗi liên kết, lỗi CRC hoặc không có kết nối nào cả.

Điều đáng ghi nhớ: cáp quang đa mode đạt tối đa khoảng 550 mét đối với 10G-SR trên cáp OM4. Các lần chạy dài hơn cần cơ sở hạ tầng-chế độ đơn bất kể ngân sách của ai đó là bao nhiêu.

 

 

Các yếu tố nhiệt độ và môi trường

 

SFP cấp thương mại{0}}hoạt động từ 0 độ đến 70 độ . Điều đó bao gồm-các trung tâm dữ liệu được kiểm soát khí hậu và hầu hết các môi trường trong nhà mà không gặp vấn đề gì.

Triển khai công nghiệp-trạm biến áp, sàn sản xuất, tủ ngoài trời-yêu cầu-mô-đun nhiệt độ mở rộng được xếp hạng từ -40 độ đến 85 độ . Mạch điều khiển và laser bên trong cần được tăng cường độ cứng để duy trì đầu ra ổn định trong phạm vi đó. Phí bảo hiểm tăng gấp 2-3 lần so với các sản phẩm thương mại tương đương.

Độ ẩm hiếm khi trực tiếp giết chết SFP, nhưng sự ngưng tụ trên các đầu nối sẽ gây ra sự tàn phá. Sự ô nhiễm làm phân tán ánh sáng tại giao diện, làm mất khả năng chèn tăng đột biến và có khả năng làm mất liên kết. Đậy nắp các đầu nối của bạn khi không sử dụng. Làm sạch trước khi giao phối. Vệ sinh cơ bản mà bằng cách nào đó thoát khỏi mọi người.

 

CWDM và DWDM mở rộng dung lượng sợi quang

 

Ghép kênh phân chia bước sóng thô có tám kênh trong khoảng thời gian 20nm từ 1270nm đến 1610nm. Mỗi SFP truyền ở bước sóng chuyên dụng; mux/demux thụ động kết hợp chúng thành một cặp sợi. Công suất gấp tám lần mà không cần kéo cáp mới.

WDM dày đặc gói các kênh gần hơn-khoảng cách 0,8nm hoặc 0,4nm-nhồi nhét 40, 80 hoặc 96 bước sóng vào một sợi quang. SFP yêu cầu tia laser-ổn định nhiệt độ (được điều chỉnh hoặc cố định) để phù hợp với chi phí đáng kể của chúng. Các hãng tàu điện ngầm và đường dài triển khai DWDM rộng rãi. Mạng doanh nghiệp thường gắn bó với CWDM trừ khi nhu cầu băng thông phù hợp với khoản đầu tư.

Góc độ hiệu quả: ghép kênh giúp giảm chi phí cơ sở hạ tầng trên nhiều dịch vụ. Một sợi mang những gì trước đây yêu cầu tám. Công việc lắp đặt diễn ra một lần.

 

Thông số kỹ thuật thực sự có ý nghĩa gì

 

Ngân sách liên kết bằng công suất máy phát trừ đi độ nhạy của máy thu trừ đi tổng tổn thất. Một mô-đun có -6dBm TX và độ nhạy RX -20dBm cung cấp mức ngân sách 14dB. Trừ đi tổn hao của đầu nối (mỗi loại 0,3dB), tổn hao mối nối (mỗi loại 0,1dB) và suy hao sợi quang (0,35dB/km đối với chế độ đơn 1310nm). Những gì còn lại là tiền ký quỹ của bạn.

Chạy phép toán trước khi đặt hàng các mô-đun. Một liên kết 20km cần quang học có khả năng 20km. Nghe có vẻ hiển nhiên. Mọi người vẫn làm rối tung nó lên.

Hình phạt phân tán ít quan trọng hơn ở tốc độ gigabit so với tốc độ 10G trở lên. Tán sắc màu và tán sắc chế độ phân cực tích tụ theo khoảng cách, cuối cùng làm mờ tín hiệu không thể phục hồi. Các liên kết 10G và 25G có phạm vi tiếp cận dài đôi khi yêu cầu độ phân tán-chuyển dịch sợi quang hoặc bù điện tử.

 

Hiệu quả thầm lặng của công nghệ trưởng thành

 

Các mô-đun SFP không còn được chú ý nữa. Công nghệ đã trưởng thành. Nhưng sự trưởng thành đó có nghĩa là hiệu suất có thể dự đoán được, mức giá ổn định, tính sẵn có của nguồn-thứ hai và cơ sở được cài đặt lớn đảm bảo khả năng tương thích giữa các nhà cung cấp. Hiệu quả không phải lúc nào cũng là sự đổi mới mang tính đột phá-đôi khi nó là sự cải tiến, tiêu chuẩn hóa và độ tin cậy nhàm chán của các bộ phận chỉ hoạt động.

Bộ thu phát quang sẽ tiếp tục phát triển theo hướng tốc độ cao hơn và mức tiêu thụ điện năng thấp hơn. SFP28 xử lý 25G; Các biến thể QSFP xử lý 40G và 100G bằng cách liên kết bốn làn. Vật lý cơ bản-các photon đập vào các electron trong khoảng cách-vẫn là lợi thế về hiệu suất giúp sợi quang luôn phù hợp bất chấp mọi tuyên bố của những người ủng hộ đồng về sự phát triển của Cat8.

Mạng xử lý dữ liệu hiệu quả khi lớp vật lý thực hiện công việc của nó một cách vô hình. Các mô-đun SFP đạt được chính xác điều đó.