Cách chọn bộ thu phát quang phù hợp

Sau khi giúp khách hàng chỉ định bộ thu phát trong hàng trăm hoạt động triển khai tại trung tâm dữ liệu và doanh nghiệp kể từ năm 2012, chúng tôi nhận thấy rằng hầu hết các lỗi lựa chọn đều bắt nguồn từ một số vấn đề giống nhau: phạm vi tiếp cận sai về khoảng cách, loại sợi không khớp hoặc các vấn đề về khả năng tương thích chỉ xuất hiện sau khi mô-đun đến-tại cơ sở.

Hướng dẫn này hướng dẫn quy trình lựa chọn mà chúng tôi sử dụng nội bộ khi khách hàng gửi cho chúng tôi danh sách cổng của họ. Nếu bạn hiểu rõ sáu yếu tố bên dưới-hệ số hình dạng, tốc độ, khoảng cách, loại sợi, bước sóng và khả năng tương thích của bộ chuyển mạch-, bạn sẽ tránh được các vấn đề gây ra sự chậm trễ trong việc triển khai và trả lại hàng.

 

Bảng lựa chọn

Trước khi đi sâu vào chi tiết, hãy sử dụng bảng này để thu hẹp các lựa chọn của bạn. Tìm các yêu cầu về khoảng cách và tốc độ của bạn và bạn sẽ có danh sách rút gọn các loại mô-đun để đánh giá.

Khoảng cách	Tốc độ	Loại sợi	Loại mô-đun	Đầu nối	Sức mạnh điển hình
Dưới 100m	10G	Đa chế độ OM3/OM4	SFP+ SR	LC song công	1–1.5W
Dưới 100m	100G	Đa chế độ OM3/OM4	QSFP28 SR4	MPO-12	3.5W
Dưới 100m	400G	Đa chế độ OM3/OM4	QSFP-DD SR8	MPO-16	10–12W
100m–500m	100G	Chế độ đơn{1}}OS2	QSFP28 DR1 / PSM4	LC / MPO-12 song công	4–5W
500m–2km	100G	Chế độ đơn{1}}OS2	QSFP28 FR1 / CWDM4	LC song công	4.5W
2km–10km	100G	Chế độ đơn{1}}OS2	QSFP28 LR4	LC song công	4.5–5W
500m–2km	400G	Chế độ đơn{1}}OS2	QSFP-DD FR4	LC song công	10–14W
2km–10km	400G	Chế độ đơn{1}}OS2	QSFP-DD LR4	LC song công	12–14W
Dưới 100m	800G	Đa chế độ OM4	OSFP SR8	MPO-16	15–18W
500m–2km	800G	Chế độ đơn{1}}OS2	OSFP DR8 / 2xFR4	MPO-16 / LC song công	18–22W

Mô hình này rất đơn giản: các biến thể SR (tầm tiếp cận ngắn) sử dụng đa chế độ 850nm cho khoảng cách dưới vài trăm mét, trong khi các biến thể DR/FR/LR sử dụng chế độ đơn-1310nm để tăng dần thời gian chạy. Nếu liên kết của bạn nằm giữa các danh mục, hãy sử dụng-tùy chọn phạm vi tiếp cận dài hơn-chi phí tăng thêm sẽ ở mức tối thiểu so với việc khắc phục sự cố liên kết cận biên.

 

 

Khớp các cổng chuyển đổi của bạn trước tiên

Cổng chuyển đổi của bạn sẽ xác định mô-đun nào bạn có thể xem xét. Đây là những gì chúng tôi thấy qua các triển khai hiện tại:

SFP/SFP+/SFP28có chung kích thước vật lý. Cổng SFP28 sẽ chấp nhận mô-đun SFP+ và hoạt động ở tốc độ 10G, nhưng hãy kiểm tra tài liệu chuyển đổi của bạn-một số nhà cung cấp khóa cổng ở tốc độ cụ thể. Chúng tôi đã thấy khách hàng đặt mua mô-đun SFP28 cho các thiết bị chuyển mạch chỉ hỗ trợ SFP+ và các mô-đun này không khởi tạo được.

QSFP+/QSFP28/QSFP56là gia đình bốn làn đường. Cổng QSFP28 thường chấp nhận mô-đun QSFP+ ở tốc độ 40G. cácYếu tố hình thức QSFP28chiếm ưu thế trong việc triển khai 100G hiện tại vì mật độ cổng của nó-bạn có thể lắp 36 cổng trên tấm mặt công tắc 1U.

QSFP-DDtăng gấp đôi số làn đường lên tám, hỗ trợ400G trong một mô-đun duy nhất. Các cổng này duy trì khả năng tương thích ngược với QSFP28, điều này quan trọng trong quá trình di chuyển khi bạn kết nối các bộ chuyển mạch trục 400G mới với cơ sở hạ tầng lá 100G hiện có.

OSFPcũng sử dụng tám làn đường nhưng có diện tích vật lý lớn hơn QSFP-DD. Kích thước bổ sung cho phép quản lý nhiệt tốt hơn-quan trọng đối vớimô-đun 800Gtiêu thụ 15–22W và tạo ra nhiệt lượng đáng kể. Sự đánh đổi là mật độ cổng trên switch thấp hơn.

Một điều chúng tôi đã học được từ việc xử lý các câu hỏi về khả năng tương thích: sự phù hợp về thể chất không có nghĩa là khả năng tương thích về chức năng. Chúng tôi thường xuyên nhận được yêu cầu từ những khách hàng đã chèn SFP+ vào một cổng-chỉ SFP hoặc QSFP28 vào cổng QSFP+ không hỗ trợ 100G. Luôn kiểm tra tốc độ được hỗ trợ của cổng bên cạnh hệ số dạng.

 

Mạng của bạn thực sự cần gì

Khớp tốc độ cổng với yêu cầu băng thông thực tế của bạn chứ không phải mức tối đa theo lý thuyết. Một liên kết 10G có tốc độ trung bình là 2Gbps với tốc độ tối đa lên tới 5Gbps có rất nhiều khoảng trống. Liên kết 10G chạy liên tục trên 7Gbps cần có đường dẫn nâng cấp.

Việc triển khai chính thống hiện tại được chia theo cấp độ mạng:

Lớp truy cập máy chủ:10G và 25G chiếm ưu thế trong hầu hết khối lượng công việc của doanh nghiệp.Mô-đun SFP28 ở 25Gđạt được sự cân bằng tốt giữa chi phí và dung lượng cho các NIC máy chủ hiện đại. Chúng tôi thấy các kết nối máy chủ 100G chủ yếu dành cho cụm GPU và điện toán hiệu năng cao,-nhưng đó vẫn chỉ là một tỷ lệ nhỏ trong tổng số cổng.

Lá-đến-cột sống:100G là tiêu chuẩn cho hầu hết các triển khai mới. Các tổ chức nâng cấp thường chuyển sang 400G trên cột sống trước, sau đó thay thế dần các công tắc lá khi ngân sách cho phép. Điều này cho phép bạn chạy một môi trường hỗn hợp trong quá trình di chuyển mà không cần nâng cấp xe nâng.

Cột sống-đến-lõi và DCI:400G đang trở thành tiêu chuẩn cho các-yêu cầu băng thông cao. 800Việc triển khai G đang tăng tốc trong môi trường siêu quy mô, mặc dù việc áp dụng của doanh nghiệp thường chậm lại từ 18–24 tháng.

 

 

Khoảng cách và ngân sách liên kết: Nơi xảy ra nhiều sai lầm nhất

Khoảng cách định mức trên biểu dữ liệu của bộ thu phát giả định các điều kiện lý tưởng là-các đầu nối sạch, trong-sợi quang thông số kỹ thuật, các điểm nối tối thiểu. Cài đặt thực sự hiếm khi phù hợp với những giả định đó.

Việc tính toán ngân sách liên kết thực tế cần tính đến độ suy giảm sợi quang (khoảng 0,35 dB/km ở 1310nm đối với-chế độ đơn), suy hao đầu nối (ngân sách 0,3–0,5 dB trên mỗi cặp kết nối), bất kỳ điểm nối nào và giới hạn an toàn đối với sự lão hóa của thành phần và biến đổi môi trường. Chúng tôi thường khuyên bạn nên dự trữ biên độ từ 2–3 dB vượt quá mức tổn thất được tính toán.

Vấn đề ở đây: các ký hiệu phạm vi tiếp cận như SR, DR, FR, LR và ER là cách viết tắt hữu ích nhưng chúng không phải là tiêu chuẩn chung với thông số kỹ thuật giống hệt nhau giữa các nhà cung cấp. Mô-đun "LR4" từ hai nhà sản xuất khác nhau có thể có mức năng lượng hơi khác nhau. Luôn xác minh dựa trên biểu dữ liệu thực tế thay vì giả định hành vi nhất quán.

Đối với các liên kết chế độ đơn ở tốc độ cao hơn, sự phân tán màu sắc trở thành một yếu tố hạn chế. Tín hiệu 10G chịu được độ phân tán cao hơn nhiều so với tín hiệu 100G trên cùng một sợi quang. Đây là lý do tại sao bạn không thể đơn giản thay thế 100G{6}}LR4 bằng 10G-LR và mong đợi nó hoạt động ở cùng một khoảng cách-vật lý là khác nhau.

 

 

Chế độ đa chế độ và chế độ đơn{1}}

Nhà máy sợi hiện tại của bạn thường đưa ra lựa chọn này. Việc kéo cáp quang mới rất tốn kém và hầu hết việc triển khai đều hoạt động trong những hạn chế về cơ sở hạ tầng.

Đa chế độ (OM3/OM4/OM5)có nghĩa là chi phí thu phát thấp hơn nhưng phạm vi tiếp cận ngắn hơn. Sợi OM4 với mô-đun 100G-SR4 đạt khoảng 100 mét-đủ cho hầu hết các kết nối nội bộ-tòa nhà. Giới hạn khoảng cách được thắt chặt ở tốc độ cao hơn, đó là lý do tại sao không có mô-đun 400G hoặc 800G tiêu chuẩn nào đạt được khoảng cách có ý nghĩa trên đa chế độ.

 

Chế độ đơn{0}}(OS2)có nghĩa là chi phí thu phát cao hơn nhưng phạm vi tiếp cận dài hơn đáng kể. Sợi quang tương tự hỗ trợ mọi thứ từ kết nối khuôn viên trường dài 500-mét đến kết nối tàu điện ngầm dài 80km-bạn chỉ cần thay bộ thu phát. Tính linh hoạt này là lý do tại sao chúng tôi thường khuyên dùng chế độ đơn cho việc lắp đặt cáp quang mới ngay cả khi các yêu cầu về khoảng cách hiện tại không đòi hỏi điều đó. Chênh lệch chi phí cáp là không đáng kể và bộ thu phát có thể thay thế được; sợi là vĩnh viễn.

Một mô hình mà chúng tôi thấy nhiều lần: khách hàng sử dụng đa chế độ trong một thời gian ngắn, sau đó cần gia hạn hai năm sau. Sợi quang không thể hỗ trợ khoảng cách xa hơn với tốc độ yêu cầu nên cuối cùng chúng vẫn chuyển sang chế độ đơn-mới. Nếu bạn đang cài đặt trường xanh,-chế độ duy nhất ở mọi nơi sẽ giúp bạn đỡ đau đầu hơn sau này.

 

 

Bước sóng: Nắm bắt những điều cơ bản đúng đắn

Bộ thu phát tiêu chuẩn hoạt động ở bước sóng 850nm (đa chế độ), 1310nm (phạm vi tiếp cận dài/chế độ đơn-đơn) hoặc 1550nm (phạm vi dài của chế độ đơn-). Hai bộ thu phát được kết nối bằng cáp quang cần có bước sóng tương thích-đối với kết nối song công tiêu chuẩn, nghĩa là có cùng bước sóng ở cả hai đầu.

Bộ thu phát BiDi (hai chiều)là một ngoại lệ. Chúng sử dụng hai bước sóng khác nhau trên một sợi quang: nếu một đầu truyền ở bước sóng 1310nm và nhận ở bước sóng 1550nm thì đầu kia phải truyền ở bước sóng 1550nm và nhận ở bước sóng 1310nm. Các mô-đun BiDi phải được đặt hàng và triển khai theo cặp phù hợp. Chúng tôi đã xử lý các trường hợp hỗ trợ trong đó khách hàng nhầm lẫn các cặp và kết quả là một liên kết từ chối xuất hiện mà không có thông báo lỗi rõ ràng.

WDM (Ghép kênh phân chia bước sóng)cho phép nhiều kênh trên một cặp sợi quang bằng cách gán cho mỗi kênh một bước sóng khác nhau.CWDMsử dụng khoảng cách kênh 20nm với 18 bước sóng có sẵn-rất thiết thực cho các ứng dụng ở thành phố lớn và khuôn viên trường nơi chất xơ bị hạn chế.DWDMsử dụng khoảng cách chặt chẽ hơn nhiều (0,8nm trở xuống) và hỗ trợ 40–96+ kênh nhưng yêu cầu tia laser-ổn định nhiệt độ và chủ yếu được sử dụng trong mạng sóng mang.

Đối với hầu hết hoạt động triển khai của doanh nghiệp, quang học bước sóng đơn{0}} tiêu chuẩn là đủ. WDM làm tăng thêm chi phí và độ phức tạp, điều này chỉ có ý nghĩa khi bạn bị hạn chế về sợi quang hoặc cần tổng hợp nhiều đường dẫn băng thông cao.

 

 

Đánh giá nhiệt độ

Máy thu phát thương mại tiêu chuẩn hoạt động ở nhiệt độ trường hợp từ 0 độ đến 70 độ. Điều đó phù hợp với-trung tâm dữ liệu và phòng thiết bị được kiểm soát khí hậu. Nếu đẩy ra ngoài phạm vi đó, bạn sẽ thấy hiệu suất bị suy giảm hoặc bị lỗi.

Các mô-đun cấp công nghiệp-được xếp hạng từ -40 độ đến 85 độ có giá cao hơn nhưng cần thiết cho tủ ngoài trời, khu vực di động, sàn nhà máy có nhiệt độ thay đổi hoặc bất kỳ vị trí nào không có HVAC đáng tin cậy.

Tác động nhiệt lên bộ thu phát đã được- ghi chép rõ ràng: dòng ngưỡng laser tăng theo nhiệt độ, gây ra sự lệch bước sóng và biến đổi công suất. Dữ liệu về độ tin cậy của ngành cho thấy rằng cứ tăng nhiệt độ hoạt động lên 10 độ thì tốc độ xuống cấp linh kiện sẽ tăng gần gấp đôi. Bộ thu phát chạy ở góc 70 độ sẽ hết tuổi thọ nhanh hơn bộ thu phát hoạt động ở góc 60 độ, ngay cả khi cả hai đều nằm trong thông số kỹ thuật định mức.

Để triển khai trung tâm dữ liệu, các mô-đun cấp-thương mại là phù hợp. Đối với mọi thứ nằm ngoài môi trường được kiểm soát, hãy chỉ định phạm vi nhiệt độ công nghiệp và xác minh rằng nhà cung cấp thực sự kiểm tra thông số kỹ thuật đó.

 

Khả năng tương thích của Switch: Gotcha ẩn

Đây là nơi nhiều khách hàng gặp phải vấn đề. Các nhà cung cấp thiết bị chuyển mạch lập trình bộ thu phát bằng mã nhận dạng mà thiết bị của họ sẽ kiểm tra trước khi bật cổng. Chèn một mô-đun không có mã nhà cung cấp dự kiến ​​và bạn có thể thấy thông báo cảnh báo, chức năng bị suy giảm hoặc khóa cổng hoàn toàn tùy thuộc vào nền tảng.

Bộ thu phát OEMđược đảm bảo tương thích nhưng thường có giá cao hơn đáng kể so với các lựa chọn thay thế của bên thứ ba-. Đối với mô-đun 100G QSFP28, chúng tôi thấy giá OEM trong khoảng 800–2000 USD so với 200–400 USD cho các mô-đun bên thứ ba-tương đương được mã hóa cho cùng một nền tảng.

Mô-đun tương thích của bên thứ-thứ basử dụng cùng phần cứng tiêu chuẩn MSA-với mã hóa EEPROM-cụ thể của nhà cung cấp. Điều quan trọng là làm việc với một nhà cung cấp thực sự kiểm tra mẫu chuyển mạch và phiên bản chương trình cơ sở cụ thể của bạn. Tại cơ sở của chúng tôi ở Thâm Quyến, chúng tôi duy trì cơ sở dữ liệu về khả năng tương thích bao gồm hàng nghìn tổ hợp công tắc/chương trình cơ sở và-mô-đun lập trình trước với mã nhà cung cấp chính xác trước khi vận chuyển.

Những gì cần xác minh trước khi đặt hàng:

• Mô hình chuyển đổi chính xác của bạn và phiên bản chương trình cơ sở hiện tại
• Liệu nhà cung cấp đã thử nghiệm sự kết hợp cụ thể đó chưa
• Chính sách hoàn trả nếu mô-đun không hoạt động trong môi trường của bạn
• Liệu việc mã hóa có khả dụng hay không nếu sau này bạn thay đổi nền tảng chuyển đổi

Một quan niệm sai lầm phổ biến: việc sử dụng mô-đun của bên thứ ba-không làm mất hiệu lực bảo hành bộ chuyển mạch của bạn. Theo Đạo luật bảo hành Magnuson-Moss (ở Hoa Kỳ) và các luật tương tự trên toàn cầu, OEM không thể từ chối bảo hành chỉ vì bạn đang sử dụng-các bộ phận của bên thứ ba-họ chỉ có thể từ chối bảo hành nếu họ chứng minh được thành phần-của bên thứ ba đã gây ra lỗi cụ thể.

 

DAC và AOC: Khi quang học không cần thiết

Không phải mọi kết nối tốc độ cao đều cần bộ thu phát quang. Đối với khoảng cách ngắn,Đồng gắn trực tiếp (DAC)VàCáp quang chủ động (AOC)đưa ra các lựa chọn thay thế.

Cáp DAClà đồng Twinax với các đầu nối tích hợp ở cả hai đầu. Chi phí thấp nhất, độ trễ thấp nhất, phạm vi tiếp cận bị giới hạn-thường là 1–5 mét tùy thuộc vào tốc độ. Chúng lý tưởng cho các kết nối nội bộ-trong đó khoảng cách tối thiểu và bạn muốn có độ trễ tốt nhất có thể. Nhược điểm là trọng lượng và bán kính uốn cong; một bó cáp DAC nhanh chóng trở nên nặng nề và khó sử dụng.

cáp AOClà cáp quang có mô-đun thu phát được gắn cố định. Nhẹ hơn DAC ở độ dài tương đương, có thể đạt tới 100 mét đối với một số biến thể. Sự cân bằng: không-có thể kết thúc trường. Nếu cáp bị hỏng, bạn sẽ thay thế toàn bộ cụm thay vì chỉ-kết thúc lại.

Khung quyết định: DAC cho bất kỳ thiết bị nào dưới 3 mét khi chi phí và độ trễ là quan trọng nhất, AOC cho các đường chạy 3–30 mét trong đó trọng lượng cáp hoặc nhiễu điện từ là mối lo ngại, bộ thu phát truyền thống có dây vá cho bất kỳ thiết bị nào dài hơn hoặc khi bạn cần sự linh hoạt để thay đổi độ dài cáp.

 

Độ sạch của đầu nối

Đây là điều chúng tôi đã học được từ việc xử lý yêu cầu trả lại và phiếu hỗ trợ: sự nhiễm bẩn đầu nối là nguyên nhân gây ra phần lớn sự cố được báo cáo là "lỗi mô-đun". Dữ liệu thực địa từ quá trình triển khai trung tâm dữ liệu ở Bắc Mỹ cho thấy rằng các đầu nối bẩn hoặc bị hỏng gây ra phần lớn các sự cố liên kết quang-nhưng bản thân các mô-đun vẫn kiểm tra hoàn toàn tốt khi chúng tôi nhận lại chúng.

Một hạt bụi có đường kính chỉ vài micron-không thể nhìn thấy bằng mắt thường-có thể chặn một phần đáng kể tín hiệu quang. Kết quả là các lỗi không liên tục chứ không phải là lỗi hoàn toàn, khiến đây trở thành loại sự cố khó chẩn đoán nhất.

Giao thức phòng ngừa:

• Kiểm tra các đầu nối bằng kính hiển vi sợi quang (độ phóng đại tối thiểu 200 lần) trước mỗi lần lắp
• Làm sạch bằng khăn lau-không có xơ và isopropanol quang học-nếu có thể nhìn thấy vết bẩn
• Sử dụng chất tẩy rửa cassette cho các cổng mô-đun bên trong
• Giữ nắp chắn bụi tại chỗ cho đến thời điểm kết nối
• Không bao giờ sử dụng khí nén-nó có thể thổi các hạt vào đầu nối thay vì bắn ra xa đầu nối

Chúng tôi đưa phạm vi kiểm tra sợi quang vào bộ triển khai được đề xuất vì lý do chính xác này. Một chiếc kính hiển vi trị giá 400 USD giúp ngăn ngừa hàng nghìn lần thay thế mô-đun không cần thiết và thời gian khắc phục sự cố.

 

 

Bảo vệ ESD: Đáng xem xét nghiêm túc

Sự phóng tĩnh điện không phải lúc nào cũng gây ra sự cố ngay lập tức. Thường xuyên hơn, nó tạo ra hư hỏng tiềm ẩn làm suy yếu các thành phần và gây ra lỗi nhiều tháng sau đó-không thể tìm ra lỗi xử lý ban đầu.

Dữ liệu ngành chỉ ra rằng ESD chiếm 12–15% lợi nhuận của trường thu phát khi không tuân thủ các giao thức thích hợp. Thực hiện đúng quy trình ESD-dây đeo cổ tay nối đất với khung thiết bị, túi chống-tĩnh điện cho đến khi lắp đặt, tránh-điều kiện độ ẩm thấp-làm con số đó giảm xuống dưới 2%.

Các thành phần dễ bị tấn công là điốt laser, bộ tách sóng quang và mạch bảo vệ đầu vào trên IC điều khiển. Không có mô-đun nào trong số chúng có khả năng chịu đựng tốt hiện tượng phóng tĩnh điện và hư hỏng thường không thể nhận thấy cho đến khi mô-đun này bị hỏng trong vài tuần hoặc vài tháng sản xuất sau đó.

 

 

Câu hỏi thường gặp

 

 

Danh sách kiểm tra lựa chọn

Trước khi đặt hàng, hãy xác nhận sáu thông số sau:

• Yếu tố hình thứckhớp với các cổng chuyển đổi của bạn (SFP+, SFP28, QSFP28, QSFP-DD, OSFP)
• Tốc độphù hợp với khả năng của cổng và yêu cầu mạng
• Khoảng cáchđược bao phủ bởi lề (không xác định cạnh của phạm vi tiếp cận định mức)
• Loại sợiphù hợp với nhà máy hiện có (chế độ đa chế độ so với chế độ{1}}đơn)
• Bước sóngthích hợp với loại sợi quang (850nm cho chế độ đa chế độ, 1310nm/1550nm cho chế độ đơn)
• Chuyển đổi khả năng tương thíchđã được xác minh cho model và chương trình cơ sở cụ thể của bạn

Hãy làm đúng những điều này và việc triển khai sẽ rất đơn giản. Bỏ lỡ bất kỳ điều nào trong số đó và bạn đang xem xét số tiền trả lại, số đơn đặt hàng lại và sự chậm trễ của dự án.

Nếu bạn cần trợ giúp chỉ định các mô-đun để triển khai,gửi cho chúng tôi danh sách cổng của bạnvới các mô hình chuyển mạch, khoảng cách và loại sợi. Nhóm kỹ thuật của chúng tôi sẽ đưa ra đề xuất dựa trên dữ liệu thử nghiệm và cơ sở dữ liệu tương thích của chúng tôi.