โมดูลไฟเบอร์ออปติก SFP จัดการข้อมูลอย่างมีประสิทธิภาพ

 

 

กระบวนการแปลงสภาพที่ไม่มีใครพูดถึง

 

นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นจริงภายในตัวเรือนโลหะเล็กๆ นั้น: เลเซอร์ไดโอดหรือ VCSEL ยิงโฟตอนเข้าไปในเส้นใยที่ความยาวคลื่นโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 850 นาโนเมตรถึง 1550 นาโนเมตร เครื่องตรวจจับแสงที่ปลายรับจะจับโฟตอนเหล่านั้นและเปลี่ยนกลับเป็นอิเล็กตรอน เรียบง่ายพอบนกระดาษ

แต่ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นมาจากสิ่งที่ไม่เกิดขึ้น ต่างจากการส่งผ่านทองแดงที่การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าลดความสมบูรณ์ของสัญญาณในระยะไกล แสงที่เดินทางผ่านใยแก้วจะมีความต้านทานน้อยที่สุด โมดูล 1000BASE-LX ส่งข้อมูล 10 กิโลเมตรบนไฟเบอร์โหมดเดี่ยว- โดยไม่ต้องใช้รีพีทเตอร์ ลองใช้กับสาย Cat6 ดูครับ

เครื่องส่ง VCSEL ในโมดูลมัลติโหมดใช้พลังงานประมาณ 150-300mW ในระหว่างการทำงาน หน่วยโหมดเดี่ยว-ที่มีเลเซอร์ DFB ดึงพลังงานได้มากกว่า-บางครั้ง 500mW หรือสูงกว่า แต่กำลังส่งสัญญาณข้ามเครือข่ายของมหาวิทยาลัยและเส้นทางรถไฟใต้ดิน ซึ่งทองแดงไม่เคยเป็นตัวเลือกอยู่แล้ว

 

 

การเลือกความยาวคลื่นมีความสำคัญมากกว่าที่ผู้ขายจะยอมรับ

 

ผู้ดูแลระบบเครือข่ายส่วนใหญ่คว้าอะไรก็ตามเอสเอฟพีผู้จัดจำหน่ายมีในสต็อก มันได้ผลจนกระทั่งมันไม่ได้ผล

โมดูล 850nm จับคู่กับมัลติไฟเบอร์สำหรับการเชื่อมต่อแบบแร็ค-ถึง- ตัวเลือกความยาวคลื่นนั้นไม่ได้เกิดขึ้นเอง-ความยาวคลื่นที่สั้นกว่านั้นต้องทนทุกข์ทรมานจากการกระจายตัวของโมดัลในแกนหลักที่มีขนาด 50 หรือ 62.5 ไมครอนที่ใหญ่กว่าของมัลติโหมด แต่ 850 นาโนเมตรมีจุดที่เหมาะสม โดยที่แหล่งกำเนิดแสง LED และ VCSEL ยังคงคุ้มค่า- คุณจะเห็นป้ายเหล่านี้ SX

1310nm อยู่ในหน้าต่างการกระจายต่ำ-สำหรับไฟเบอร์โหมดเดี่ยว- โมดูล LX ที่ใช้ความยาวคลื่นนี้สูงถึง 10 กม. โดยไม่มีใครเปลืองงบประมาณในการเชื่อมต่อ รูปแบบการขยาย-รูปแบบการเข้าถึง-EX และ ZX-บางรูปแบบสามารถผลักดันได้ 40 กม. หรือ 80 กม. ที่ 1550 นาโนเมตร โดยที่การลดทอนของเส้นใยจะลดลงเหลือประมาณ 0.2dB ต่อกิโลเมตร

โมดูล BiDi สมควรได้รับการกล่าวถึงที่นี่ SFP แบบไฟเบอร์เดี่ยว-แบบสองทิศทางส่งที่ความยาวคลื่นหนึ่ง (เช่น 1310 นาโนเมตร) ในขณะที่รับที่ความยาวคลื่นอื่น (1490 นาโนเมตร) ลดจำนวนเส้นใยของคุณลงครึ่งหนึ่งสำหรับลิงก์แบบจุด-ถึง-จุด ประหยัดต้นทุนอย่างเห็นได้ชัด แม้ว่าการแก้ไขปัญหาจะดูแปลกเมื่อคุณไม่สามารถสลับโมดูลระหว่างปลายได้

 

 

ความสามารถในการสลับ-ที่มาแรงและเหตุใดจึงมีประโยชน์จริง

 

ฉันเคยเห็นช่างเทคนิคดึง ​​SFP จากสวิตช์ที่ใช้งานจริงโดยไม่กระตุก การออกแบบที่เสียบปลั๊กได้สะดวก-หมายความว่าไม่จำเป็นต้องปิดเครื่อง- EEPROM ของโมดูลจะระบุตัวเองกับอุปกรณ์โฮสต์ภายในมิลลิวินาทีของการแทรก

EEPROM นั้นมีมากกว่าข้อมูลระบุตัวตน โมดูลที่มีความสามารถ DOM- (การตรวจสอบด้วยแสงแบบดิจิทัล บางครั้งเรียกว่า DDM) รายงานกำลังส่งตามเวลาจริง- รับกำลัง อุณหภูมิ กระแสไบแอสของเลเซอร์ และแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่าย เมื่อลิงค์เริ่มกระพือเวลา 03.00 น. ตัวชี้วัดเหล่านี้จะบอกคุณว่าปัญหาคือเลเซอร์ที่กำลังจะตาย ขั้วต่อสกปรก หรือคนที่สายแพตช์หักงอหลังแร็คมากเกินไป

ช่วงพลังงาน TX โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง -9.5dBm ถึง -3dBm สำหรับโมดูลกิกะบิต พื้นความไวของตัวรับอยู่ที่ประมาณ -20dBm ถึง -24dBm อะไรก็ตามที่อ่อนกว่าเกณฑ์นั้น และตัวตรวจจับแสงไม่สามารถแยกแยะสัญญาณจากสัญญาณรบกวนได้อย่างน่าเชื่อถือ

 

SFP+ กระโดดไปที่ 10 กิกะบิต

 

โมดูล SFP+ ใช้พื้นที่ทางกายภาพเดียวกันกับรุ่นกิกะบิตรุ่นก่อน แต่รองรับอัตราสาย 10Gbps ความเข้ากันได้ทางกลไกนั้นตั้งใจไว้-กรงเดียวกัน รางนำทางเดียวกัน- แม้ว่าอินเทอร์เฟซทางไฟฟ้าจะต้องได้รับการปรับปรุงใหม่เพื่อรองรับความถี่ที่สูงขึ้น

เรื่องราวเกี่ยวกับประสิทธิภาพมีความน่าสนใจที่นี่ โมดูล 10G-SR อาจกินไฟ 1W ในขณะที่เคลื่อนย้ายข้อมูลสิบเท่าของโมดูล 1G-SX ที่ดึง 0.8W นั่นไม่ใช่การเพิ่มพลังงานเชิงเส้นสำหรับการเพิ่มแบนด์วิธเชิงเส้น การปรับปรุงการผลิตซิลิคอนและการเปลี่ยนแปลงการเข้ารหัส (8b/10b ให้ทางเป็น 64b/66b เพื่อประสิทธิภาพของสายที่ดีขึ้น) ผสมผสานกันจากรุ่นสู่รุ่น

ข้อดีประการหนึ่ง: พอร์ต SFP+ จำนวนมากยอมรับโมดูล SFP รุ่นเก่าด้วยความเร็วที่ลดลง สวิตช์จะจดจำโมดูลที่ช้ากว่าและอัตรา-จำกัดตามนั้น มีประโยชน์สำหรับสถานการณ์การย้ายข้อมูล ทำให้เกิดความสับสนเมื่อมีคนติดตั้งออปติกผิดโดยไม่ตั้งใจ และสงสัยว่าเหตุใดลิงก์ 10G ของพวกเขาจึงเจรจาที่ 1G

 

 

การล็อคผู้ขาย-ยังคงน่ารังเกียจอยู่

 

Cisco, Juniper, HP และอื่นๆ ตั้งโปรแกรมสวิตช์เพื่อตรวจสอบไบต์ ID ผู้จำหน่ายของ SFP โมดูลที่ไม่รู้จักอาจปฏิเสธที่จะสว่างขึ้นหรือแสดงคำเตือนอย่างต่อเนื่องในคอนโซลการจัดการ

ผู้ผลิตบุคคลที่สาม-แก้ไขปัญหานี้ด้วยการเข้ารหัส EEPROM เพื่อให้ตรงกับข้อกำหนดของ OEM SFP ที่สอดคล้องกับ MSA- จากซัพพลายเออร์ที่มีชื่อเสียงทำงานเหมือนกับหน่วยที่มีแบรนด์ในราคาที่ถูกกว่า เครือข่ายไม่ทราบหรือสนใจว่าโฟตอนมาจากโมดูล OEM มูลค่า 500 ดอลลาร์สหรัฐฯ หรือจากบุคคลที่สามมูลค่า 80 ดอลลาร์สหรัฐฯ-เทียบเท่า-ความยาวคลื่นเดียวกัน ระดับพลังงานเท่ากัน ขั้วต่อเดียวกัน

องค์กรบางแห่งกำหนดให้ระบบเลนส์ของ OEM ด้วยเหตุผลด้านสัญญาสนับสนุน นั่นเป็นการตัดสินใจด้านการจัดซื้อจัดจ้าง ไม่ใช่การตัดสินใจทางเทคนิค

 

ประเภทไฟเบอร์ไม่ตรงกันทำให้เกิดอาการปวดหัว

 

SFP โหมดเดี่ยว-เป็นไฟเบอร์มัลติโหมดหรือไม่ เป็นไปได้ทางเทคนิคด้วยสายแพทช์ปรับสภาพโหมดที่ความเร็วกิกะบิต อะแดปเตอร์ปล่อยแสงที่ตำแหน่งเยื้องเพื่อกระตุ้นโหมดจำนวนจำกัด IEEE 802.3z ระบุสิ่งนี้สำหรับ 1000BASE-LX บนมัลติโหมดแบบเดิม

ออปติกมัลติโหมดย้อนกลับ-บน-ไฟเบอร์โหมดเดี่ยว-ไม่ทำงาน ลำแสงไดเวอร์เจนต์ของ VCSEL จับคู่ได้ไม่ดีนักในแกนขนาด 9 ไมครอนของโหมดเดี่ยว- คุณจะได้รับข้อความแสดงลิงก์ ข้อผิดพลาด CRC หรือไม่มีการเชื่อมต่อเลย

สิ่งที่ควรค่าแก่การจดจำ: มัลติโหมดไฟเบอร์มีระยะสูงสุดประมาณ 550 เมตรสำหรับ 10G-SR บนสายเคเบิล OM4 การวิ่งระยะไกลต้องใช้โครงสร้างพื้นฐานโหมดเดียว- ไม่ว่าใครจะกำหนดงบประมาณไว้ก็ตาม

 

 

อุณหภูมิและปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม

 

SFP ระดับเชิงพาณิชย์-ทำงานตั้งแต่ 0 องศาถึง 70 องศา ซึ่งครอบคลุมศูนย์ข้อมูลที่มีการควบคุมสภาพอากาศ-และสภาพแวดล้อมภายในอาคารส่วนใหญ่โดยไม่มีปัญหา

การใช้งานทางอุตสาหกรรม-สถานีย่อย พื้นการผลิต ตู้กลางแจ้ง-ต้องการโมดูลขยายอุณหภูมิ-ที่มีพิกัดอุณหภูมิ -40 องศาถึง 85 องศา วงจรเลเซอร์และไดรเวอร์ภายในจำเป็นต้องมีการชุบแข็งเพื่อรักษาเอาต์พุตที่เสถียรตลอดช่วงดังกล่าว ต้นทุนพรีเมียมสูงกว่ามูลค่าทางการค้าถึง 2-3 เท่า

ความชื้นแทบจะไม่ฆ่า SFP โดยตรง แต่การควบแน่นบนปลอกโลหะของตัวเชื่อมต่อทำให้เกิดความเสียหาย การปนเปื้อนจะกระจายแสงไปที่อินเทอร์เฟซ ทำให้เกิดการสูญเสียการแทรกที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและอาจทำให้ลิงก์หลุดได้ ปิดขั้วต่อไว้เมื่อไม่ได้ใช้งาน ทำความสะอาดก่อนผสมพันธุ์ สุขอนามัยขั้นพื้นฐานที่หลีกเลี่ยงผู้คน

 

CWDM และ DWDM ขยายกำลังการผลิตไฟเบอร์

 

ช่องว่างการแบ่งมัลติเพล็กซ์ความยาวคลื่นหยาบแปดช่องสัญญาณในช่วง 20 นาโนเมตรตั้งแต่ 1270 นาโนเมตรถึง 1610 นาโนเมตร SFP แต่ละตัวส่งที่ความยาวคลื่นเฉพาะ mux/demux แบบพาสซีฟจะรวมเข้ากับคู่ไฟเบอร์คู่เดียว ความจุเพิ่มขึ้นแปดเท่าโดยไม่ต้องดึงสายเคเบิลใหม่

WDM หนาแน่นบรรจุช่องสัญญาณไว้ใกล้กว่า-ระยะห่าง 0.8 นาโนเมตรหรือ 0.4 นาโนเมตร-โดยอัดความยาวคลื่น 40, 80 หรือ 96 ไว้บนเส้นใยเดี่ยว SFP ต้องการเลเซอร์ที่มีความเสถียรของอุณหภูมิ- (ปรับหรือคงที่) ซึ่งช่วยลดต้นทุนได้มาก สายการบินเมโทรและสายการบินระยะไกลปรับใช้ DWDM อย่างกว้างขวาง โดยทั่วไปเครือข่ายองค์กรจะยึดติดกับ CWDM เว้นแต่ความต้องการแบนด์วิธจะพิสูจน์การลงทุนได้

มุมประสิทธิภาพ: มัลติเพล็กซ์จะตัดจำหน่ายต้นทุนโครงสร้างพื้นฐานในบริการต่างๆ เส้นหนึ่งมีสิ่งที่จำเป็นก่อนหน้านี้แปดเส้น ค่าแรงติดตั้งเกิดขึ้นครั้งเดียว

 

ข้อมูลจำเพาะหมายถึงอะไรจริงๆ

 

งบประมาณลิงก์เท่ากับกำลังเครื่องส่งลบความไวของตัวรับลบด้วยการสูญเสียทั้งหมด โมดูลที่มีความไว -6dBm TX และ -20dBm RX ให้งบประมาณ 14dB ลบการสูญเสียตัวเชื่อมต่อ (0.3dB แต่ละรายการ) การสูญเสียรอยต่อ (0.1dB แต่ละรายการ) และการลดทอนของไฟเบอร์ (0.35dB/km สำหรับโหมดเดี่ยว 1310nm) สิ่งที่เหลืออยู่คือส่วนต่างของคุณ

รันคณิตศาสตร์ก่อนสั่งซื้อโมดูล ลิงค์ระยะทาง 20 กม. ต้องใช้เลนส์ที่สามารถวิ่งได้ 20 กม. ฟังดูชัดเจน ผู้คนยังคงยุ่งวุ่นวาย

โทษการกระจายมีความสำคัญน้อยกว่าที่ความเร็วกิกะบิตมากกว่าที่ 10G และสูงกว่า การกระจายตัวของสีและการกระจายตัวของโหมดโพลาไรเซชันจะสะสมตามระยะทาง จนในที่สุดสัญญาณจะเลอะเกินกว่าจะฟื้นตัวได้ ลิงก์-ระยะไกล 10G และ 25G บางครั้งจำเป็นต้องมีการกระจาย-ไฟเบอร์แบบเลื่อนหรือการชดเชยทางอิเล็กทรอนิกส์

 

ประสิทธิภาพอันเงียบสงบของเทคโนโลยีที่สมบูรณ์

 

โมดูล SFP ไม่พาดหัวข่าวอีกต่อไป เทคโนโลยีเติบโตเต็มที่ แต่การครบกำหนดดังกล่าวหมายถึงประสิทธิภาพที่คาดการณ์ได้ ราคาที่มั่นคง ความพร้อมใช้งานของแหล่งที่มาที่สอง- และฐานการติดตั้งขนาดใหญ่ที่รับรองความเข้ากันได้ระหว่างผู้จำหน่าย ประสิทธิภาพไม่ได้เกี่ยวกับนวัตกรรมที่ก้าวล้ำเสมอไป-บางครั้งก็เกี่ยวกับการปรับแต่ง การกำหนดมาตรฐาน และความน่าเชื่อถือที่น่าเบื่อของส่วนประกอบที่ใช้งานได้จริง

ตัวรับส่งสัญญาณแสงจะพัฒนาต่อไปให้มีความเร็วสูงขึ้นและสิ้นเปลืองพลังงานน้อยลง SFP28 รองรับ 25G; ตัวแปร QSFP จัดการกับ 40G และ 100G โดยการเชื่อมโยงสี่เลน ฟิสิกส์พื้นฐาน-โฟตอนที่เอาชนะอิเล็กตรอนในระยะไกล-ยังคงเป็นข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพที่ช่วยให้ใยแก้วนำแสงมีความเกี่ยวข้อง แม้ว่าผู้เสนอทองแดงจะอ้างสิทธิ์เกี่ยวกับการพัฒนา Cat8 ก็ตาม

เครือข่ายจัดการข้อมูลอย่างมีประสิทธิภาพเมื่อฟิสิคัลเลเยอร์ทำงานโดยมองไม่เห็น โมดูล SFP บรรลุเป้าหมายดังกล่าว