SFP (Small Form-factor Pluggable) та SFP+ (Enhanced Small Form-factor Pluggable) – стандарти компактних оптичних приймачів. Вони найбільш затребувані при побудові оптоволоконних мереж порівняно з трансіверами інших типів, тому в нашій сьогоднішній статті ми говоритимемо саме про них.
ЩО ТАКЕ МОДУЛІ SFP (SFP+)?
SFP ( SFP+) модуль являє собою мініатюрний узел у металевому корпусі, що з одного боку має контакти для під'єднання до головного пристрою (маршрутизатору, комутатору), а з іншого - роз'єми для під'єднання оптичного кабелю (рідше - крутіння пари) ), які до використання закриті пластиковою заглушкою.
SFP та SFP+ модулі були розроблені як відповідь на різноманітність видів оптичних кабелів. Замість створення лінійок комутаторів, маршрутизаторів і т. д., оснащених різними роз'ємами для різних видів оптичного кабелю/конекторів/ відстаней, виробники додають у пристрої порти, а точніше сказати - порожні слоти, "шахти" під SFP-модулі. Адміністратору мережі залишається лише підібрати правильний тип оптичного трансівера та вставити його у слот, створивши таким чином оптичний (або мідний) порт потрібного стандарту.
Більшість видів SFP та SFP+ мають практично однаковий форм-фактор: ідентичні розміри, схожу конструкцію, матеріал корпусу в обох типах – метал.
Це дозволяє зробити слоти їм універсальними. Більшість усталених виробників мережного обладнання на сьогоднішній день у своїх пристроях розміщують порти формату SFP+, і передбачають зворотну сумісність, тому в ці слоти найчастіше можна вставляти модулі формату SFP . При цьому, звичайно, SFP трансівер працюватиме згідно зі своїми параметрами, а не характеристиками SFP+. Але потрібно уточнювати, чи є така можливість, наприклад, у пристроях MikroTik найчастіше підтримується лише SFP+.
Зворотна маніпуляція – вставити модуль SFP+ у роз'єм для SFP – неможлива.
Наявність порту для SFP-модулів у кінцевих маршрутизаторах або комутаторах дозволяє:
- підключити сегмент локальної мережі, віддалений на відстань понад 100 м, максимальних для мідного кабелю оптичним кабелем без застосування проміжних підсилювачів;
- підключитись до провайдера оптичного інтернету без використання абонентського PON-модему;
- за необхідності здійснювати «гарячу» заміну збійних модулів - вони її підтримують;
- при необхідності збільшувати пропускну здатність каналу або його дальність шляхом використання більш «швидкісного» кабелю та відповідних модулів.
Розмір роз'єму стандартного SFP-модуля за габаритами відповідає роз'єму RJ45, що дозволяє пристрої розміром в один юніт (1U) розмістити до 48 SFP-роз'ємів. Більшість виробників у професійних пристроях розміщують один, два або чотири SFP-роз'єми, іноді поєднані попарно з роз'ємами RJ45 (комбо-порти) для більшої універсальності. В останньому випадку одночасно робота обох портів не допускається, працює той, який був задіяний першим.
Оптичні модулі є активним оптоволоконним обладнанням – вони споживають електроенергію та виділяють тепло. Це потрібно враховувати, якщо ви збираєтеся використовувати під SFP модулі у комутаторі/маршрутизаторі велику кількість слотів.
Більшість сучасних модулів підтримують функцію цифрового контролю якості зв'язку – DDM, Digital Diagnostics Monitoring або DOM, Digital Optics Monitoring, що дозволяє діагностувати пошкодження кабелю та збої модулів. Визначити, чи така підтримка часто можна вже за маркуванням трансівера - у ній присутня буква d.
ВИДИ SFP ТА SFP+ МОДУЛІВ
Оптичні SFP та SFP+ модулі розрізняються за багатьма параметрами, основними з яких є:
- власне, тип форм-фактора – SFP або SFP+;
- для якого типу оптоволоконного кабелю вони призначені – одномодового чи багатомодового;
- максимальна довжина сегмента кабелю;
- кількість волокон – одне чи два;
- довжина хвилі, що використовується;
- рознімання під оптику або під RJ-45;
- використовується технологія спектрального ущільнення;
- підтримувані стандарти 1000BASE-X та 1000BASE-T;
- тип оптичного конектора.
Знати основні параметри модуля необхідно для того, щоб корректно підібрати його під існуючу (або будується мережу).
На більш тонких характеристиках, таких як тип лазера, потужність випромінювача, ширина спектральної лінії тощо, ми поки що зупинятися не будемо, хоча при побудові мережі та підборі сумісних пар модулів вони також можуть мати значення.
Пропускна спроможність оптичних модулів
Залежно від технології, що підтримується - Ethernet, STM-1, STM-4, STM-16 або Fibre Channel - модулі можуть підтримувати швидкість:
- формату SFP – до 4,25 Гбіт/сек;
- формату SFP+ – до 16 Гбіт/сек.
Однак, оскільки у нас найчастіше використовуються оптичні Ethernet модулі, прийнято говорити про швидкість 1 Гбіт/сек для SFP та 10 Гбіт/сек для SFP+.
На ринку також представлена деяка кількість 100-мегабітних SFP трансіверів, але їхня затребуваність останнім часом дедалі менше.
Максимальна пропускна спроможність Ethernet SFP-модуля – 1,25 Гбіт/сек.
Максимальна пропускна здатність Ethernet SFP+ модуля – 10 Гбіт/сек
Багатомодові та одномодові
Центральне різниця між SFP модулями в тому, який тип оптоволоконний кабель використовується – багатомодовий (MM, MMF) чи одномодовий (SM, SMF) . У практичному плані це має значення при підборі модулів з урахуванням типу кабелю у вашій мережі, дальності її прольотів, а також сум, що виділяються для її проведення.
Багатомодовий кабель має товстішу серцевину і краще збирає світло від випромінювача. За рахунок цього багатомодові з'єднання значно терплячі до якості матеріалу, компонентів, випромінювачів та обладнання. Однак їх серйозним недоліком є обмежена максимальна длина сегмента кабелю – близько 550 метрів . Тому багатомодові SFP та SFP+ модулі використовують порівняно рідко, хоча зазвичай дешевші за одномодові.
Дальність передачі для одномодового кабелю без додаткових хитрощів може досягати 80 кілометрів, а при високоякісному кабелі та модулях та використанні довгої хвилі як на передачу, так і на прийом (1510/1570) – навіть 120 км .
Багатомодові та одномодові SFP та SFP+ модулі несумісні.
Дальність передачі
Багатомодові оптичні модулі, як ми вже сказали, підтримують передачу лише на відстань до 550 метрів. У маркуванні SFP трансіверів цей звичай позначається цифрою 0,5 (наприклад, 0,5LC), є багатомодові модулі з підтримкою ще меншої дальності.
Максимальна дальність одномодових оптичних трансіверів залежить від форм-фактору:
- SFP-модулі, в основному, випускаються для відстаней 3 км, 10 км, 20 км, 40 км, 80 км (але можуть бути деякі додаткові варіації), максимально – 120 км.
- SFP+ модулі також випускаються для різних відстаней, але максимум – це 80 км (через високу швидкість з'єднання).
Максимальна дальність для SFP – 120 км, для SFP+ – 80 км.
При цьому використання технологій спектрального ущільнення на швидкостях до 10 Гбіт/с додатково знижує дальність передачі. Для модулів SFP+ WDM, CWDM тощо. максимальна дальність не перевищує 60 км.
Двоволоконні та одноволоконні
SFP і SFP+ модулі випускаються двоволоконні (або "двоокі" у народі) та одноволоконні ("одноокі").
В силу специфіки оптичного кабелю для організації дуплекса використовують пару волокон. Відповідно, всі SFP-модулі для цих з'єднань мають по парі кабельних роз'ємів. Один роз'єм призначений для передачі даних, інший – для прийому. До двоволоконних (двороз'ємних) відносяться як звичайні модулі, так і CWDM, DWDM. Але підняти мережу з використанням спектрального ущільнення CWDM, DWDM може бути набагато вигіднішим, ніж на звичайних двоволоконних модулях.
Оптичні модулі з технологією ущільнення сигналу WDM – одноволоконні. Технологія дозволяє використовувати і передачі, і прийому сигналу одне волокно (один роз'єм). Такі модулі ще називають Bi-Di ("двонаправлені"). Їх максимальна пропускна здатність, за інших рівних умов, дорівнює пропускній здатності двоволоконного трансівера без спектрального ущільнення. Тому використання при побудові мережі BiDi SFP модулів вигідніше за звичайні двоволоконні (без спектрального ущільнення).
Двоволоконні (з двома оптичними роз'ємами) - всі SFP та SFP+ модулі, крім WDM. Зазвичай ефективність використання мережі CWDM, DWDM модулів вища, ніж стандартних двоволоконних.
Одноволоконні (з одним роз'ємом) – в основному лише WDM модулі. Їх можливості забезпечення загальної пропускної спроможності мережі вищі, ніж звичайних двоволоконних, але у багатьох випадках уступають CWDM, DWDM.
Існують і Bi-Di (двонаправлені, одноволоконні) SFP CWDM модулі, проте у продаж на українському ринку їх знайти проблематично.
Для оптики та для RJ-45
Крім оптичних, більшість постачальників SFP-модулів випускають також варіанти модулів SFP та SFP+ з гігабітними портами 1000Base-T (під мідний кабель) для збільшення можливостей розширення мережевих пристроїв з подібними роз'ємами. Такий модуль дозволяє використовувати слот під SFP для створення роз'єму RJ-45 під кручену пару, а не під оптику.
Довжина хвилі
SFP-модулі здійснюють прийом та передачу сигналу на різних довжинах хвилі. Тому при підборі пар приймачів потрібно враховувати цей фактор, не всі вони будуть сумісні між собою.
У звичайних та WDM модулях SFP та SFP+:
- У багатомодових – 850/1550нм.
- У одномодових – це найчастіше 1310/1550нм, для далеких відстаней – 1490/1550нм, 1510/1570нм. Існують інші варіації.
У модулях CWDM/DWDM:
Тут довжин хвиль набагато більше, саме за рахунок цього і реалізується спектральне ущільнення і досягається висока ємність передачі даних по одному волокну. Але про це докладніше у статті.
На стандартах Ethernet, типах конекторів та технологіях спектрального ущільнення ми докладно зупинимося у наступній публікації.
КОЛІРНЕ МАРКУВАННЯ МОДУЛІВ
Для того щоб візуально відрізняти різні типи модулів, було придумано кольорове маркування скоби. Їхні пластикові оболонки роблять червоного, зеленого, жовтого, бірюзового та інших кольорів.
Але проблема в тому, що кодування типу модуля за кольором скоби не є однозначно затвердженим і загальноприйнятим і часто відрізняється від виробника до виробника. Однак якщо ви працюєте з модулями одного виробника – кольорове кодування може суттєво полегшити роботу.
Єдиний спосіб однозначно визначити форм-фактор модуля, враховуючи зовнішню схожість SFP та SFP+ – маркування. Модулі SFP+ стандартів 10GBase-ER і ZR також нерідко довші за звичайний і забезпечені радіаторами охолодження, оскільки в процесі роботи можуть помітно нагріватися. також маркування часто містить інформацію про інші характеристики трансіверів.
Колірне маркування засувок різне у різних виробників
ПРИКЛАД МАРКУВАННЯ
Наприклад, типове маркування модуля виглядає так:
Тут:
- SFP - тип форм-фактора модуля;
- 1SM - одне одномодове волокно (одноволоконний модуль);
- 1550nm - длина хвилі передавача (трохи нижче за аналогічне позначення 1550TX);
- 3SC – 3 км максимальна длина сегмента кабелю, SC – тип закінчення кабелю;
- 1000Base-LX - підтримуваний стандарт Ethernet.
КОРОТКО ПРО СУМІСНІСТЬ РІЗНИХ ТИПІВ SFP ТА SFP+
Виробник випускає SFP та SFP+ трансівери зазвичай у парах, які сумісні між собою. Тому оптимальний варіант – ставити такі парні модулі на обох кінцях кабелю.
Стабільна спільна робота непарних модулів не гарантована, навіть якщо вони збігаються за стандартом, довжиною хвилі та кількістю конекторів. Можливі проблеми навіть із поєднанням двох модулів від одного виробника з різних лінійок або випущених у різні роки. Не виключено пошкодження модулів, помилки прийому/передачі, помилки узгодження дуплексу та навіть пошкодження кабелю.
Великі виробники обладнання, такі як Cisco, HP, Alcatel-Lucent, 3com, Juniper, Dell та інші у багатьох випадках штучно блокують роботу своїх маршрутизаторів/комутаторів із SFP-модулями сторонніх виробників, хоча нерідко під торговою маркою продають модулі сторонньої розробки.
Питання, що вимагає розгляду в окремій публікації, - це сумісність модулів формату CWDM/DWDM. Завдяки широкосмуговому приймачеві тут можливі різні варіанти компонування модулів.
Для з'єднання пристроїв у стійці та стійок між собою випускаються готові оптичні кабелі стекування, укомплектовані сумісними SFP-модулями для з'єднання. Ще одна можливість, що реалізується за допомогою стекуючого кабелю – підключення високопродуктивних мережевих сховищ.
