Оптический SFP-модуль что это и зачем нужен

Практически каждый современный коммутатор или маршрутизатор имеют SFP-порты для подключения оптической линии.
Но для того, чтобы соединить оборудования нужно знать спецификации. Просто так соединить между собой несовместимые модули не получится. Давайте разберёмся какие существуют SFP-трансиверы и как они различаются между собой.
Вот навскидку несколько разновидностей модулей:

•  SFP;
• SFP+;
• QSFP+;
• одномодовые;
• многомодовые;
• CWDM;
• DWDM.
  Человеку, от этого далёкому, это не скажет ничего. Китайская грамота одним словом. А вот сетевому же инженеру сразу понятно что к чему. Давайте начнём с основ.

Что такое SFP-модуль

SFP — Small Form-factor Pluggable — это компактный сменный трансивер, используемый для преобразования электрического сигнала на линии связи в оптический и наоборот — оптического в электрический сигнал. Само по себе сетевое устройство — коммутатор ли, роутер ли — не умеет работать с оптическим волокном. Для этого используются SFP-трансиверы. Благодаря такой модульной конструкции обеспечивается максимальная универсальность.

Да, встречаются ещё модели со встроенным трансивером. Но опять же, этот трансивер — стороннее устройство, просто оно уже интегрировано в плату сетевого девайса. Как правило, это уже достаточно старая аппаратура, которая была как бы переходной моделью. Последние годы производители ушли от такой практики в сторону универсальности и возможности модернизации без полной замены сетевого устройства. Сейчас один и тот же коммутатор можно использовать для подключения различных оптических линий, достаточно просто заменить модуль на нужный.

Основные разновидности модулей:

Наиболее распространённые стандарты:
SFP —  скорость интерфейса до 1 Гбит/с.
Используется в сетях Gigabit Ethernet.
SFP+ — скорость интерфейса  до 10 Гбит/с.
Самый популярный стандарт для современных корпоративных сетей.
SFP28 — скорость интерфейса  до 25 Гбит/с.
Часто применяется в дата-центрах.
QSFP+ — скорость интерфейса до 40 Гбит/с.
Используется в магистральных соединениях.
QSFP28 — скорость интерфейса до 100 Гбит/с.

Последние 3 разновидности используются, как правило, у крупных Интернет-провайдеров и в сетях Центров Обработки Данных (ЦОД).

Одномодовое и многомодовое волокно

При подборе оптического трансивера нужно учитывать один из самых важных параметров — какое у Вас используется волокно — многомодовое или одномодовое.

Multimode (MM) — многомодовое оптическое волокно

Используется на небольших расстояниях, как правило, для соединения различного сетевого оборудования в одном шкафу или соседнем помещении. Например, в ЦОДе.
Самая распространённая длина волны — 850 нм.
Максимальное расстояние:
300–550 метров.

Single Mode (SM) — одномодовое оптическое волокно

Этот вариант используется обычно для оптических линий большой протяжённостью. Типовые варианты:

• 10 км.
• 20 км.
• 40 км.
• 80 км.
• 120 км и более.

Обычно используются длины волн:
— 1310 нм.
— 1550 нм.

Что такое BiDi-трансивер

Здесь BiDi расшифровывается как BiDirectional, то есть двунаправленное. Сейчас объясню что это значит.
Обычное оптоволокно использует два волокна:
одно — передача,
второе — приём.
А вот в случае с BiDi всё совсем иначе. Здесь для приёма и передачи служит одно и то же волокно, только используются разные длины волн.
Пример:

На коммутаторе с одной стороны линии мы ставим такой модуль:
1310 нм → передача.
1550 нм → приём.
А с другой стороны модуль будет с обратными параметрами:
1310 нм → приём.
1550 нм → передача.

Благодаря технологии BiDi удаётся значительно сократить количество используемых оптических волокон в кабеле.

Маркировка SR, LR, ER, ZR

На каждом модуле есть специальные обозначения, сообщающие о расстоянии, на которое «бьёт» лазер в модуле. Чаще всего используются такие сокращения:

SR (Short Reach) — Короткие дистанции.
Обычно многомодовое волокно.
LR (Long Reach) — Длинные дистанции (До 10 км).
Одномодовое волокно.
ER (Extended Reach) — Увеличенные дистанции (До 40 км.)
Одномодовое волокно.
ZR (Extended Long Reach) — Длинные увеличенные дистанции (80 км и более).

Точные значения могут отличаться в зависимости от производителя.

Мультиплексирование CWDM и DWDM

WDM — Wavelength Division Multiplexing — это технология, позволяющая передавать несколько оптических сигналов разом на одном волокне за счёт использования разных длин волн. Используются два типа систем спектрального уплотнения.

CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) — «грубое» спектральное уплотнение, позволяющее передавать до 9 каналов в рамках одного волокна за счёт фиксированных длин волн.

DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) — так называемое «уплотнение». Обычно провайдерская тема. Плотное спектральное мультиплексирование позволяет разместить значительно больше каналов в рамках одного волокна, чем CWDM. Соответственно и модули значительно дороже обычных.

Типичные проблемы и ошибки при использовании SFP модулей

Самая частая проблема — ошибка новичка. То есть использование несовместимых оптических трансиверов. Они могут быть несовместимы как между собой, так и с используемым оборудованием. То есть при заказе SFP-модуля, как минимум, надо учитывать может ли конкретная модель работать с используемым сетевым оборудованием.
Некоторые производители записывают в EEPROM трансивера информацию о его совместимости. Коммутатор или маршрутизатор ( Cisco, Juniper, Huawei, D-Link и прочие) проверяет идентификатор установленного модуля, видит несовместимость и отказывается с ним работать. Тут либо искать оригинальные трансиверы, либо, чаще всего, исправлять проблему программатором.

Кроме этого, часто встречаются следующие проблемы, из-за которых чаще всего не поднимается оптический линк:

• используются неправильные длины волн. Например, разные для двухволоконных модулей или одинаковые для одноволоконных;
• одномодовый модуль пытаются подключить к многомодовому кабелю;
• используются модули с разной скоростью;
• перепутаны модули BiDi (TX/RX);
• превышение максимального расстояния линии.

Медные модули SFP-T

В заключении темы не могу не упомянуть ещё одну разновидность SFP-модулей, которые не работают с оптоволокном вообще. Это так называемые «медные» SFP. У них с лицевой стороны уже не оптическая розетка, а разъём RJ-45. Они используются в том случае, когда на коммутаторе или маршрутизаторе нужен Ethernet-порт для подключения витой пары, а в наличии только свободные SFP-порты.  Вообще, это не лучшее решение, но иногда позволяет на какое-то время соорудить «костыль». Хочу заметить, что SFP-T модули достаточно сильно греются.