Виды SFP+ модулей

Съемный приемо-передающий трансивер форм-фактора SFP+ (Enhanced Small Form factor Pluggable) представляет собой компактное устройство в металлическом корпусе. Так как модуль форм-фактора SFP+ является эволюцией стандарта SFP – основные компоненты остались те же: с одно стороны, трансивер оснащен контактной группой для подключения к SFP+ порту сетевого устройства, а с другой стороны оптическим интерфейсом или электрическим интерфейсом RJ-45 (разъем 8Р8С) для подключения к линии передачи.

Оптические модули SFP+ предназначены для передачи и приёма оптических сигналов между сетевыми устройствами, соединенными между собой волоконно-оптическими линиями связи со скоростью передачи данных от 1.25 Гбит/с до 11.3Гбит/с. «Медные» SFP+ модули используются для приема и передачи электрических сигналов по витой паре по протоколам 10Gbase-T / 5Gbase-T / 2.5Gbase-T / 1000base-T. Наибольшую популярность на телекоммуникационном рынке России получили модификация SFP+ модулей со скоростью передачи 10 Гб/с, причем, как простые двухволоконные SR/LR, так и более «сложные» DWDM SFP+.

Спецификация SFF-8432 описывает конструкцию и размеры корпуса, устройство электрического интерфейса SFP+ трансиверов, а так же конструкцию и размеры SFP+ порта. Существует ряд спецификаций, которые описывают отдельные модификации и скорости передачи, основные документы можно найти на этой странице. Отраслевой стандарт SFF-8472 в свою очередь описывает работу управляющего интерфейса модулей SFP+.

Цветовая маркировка SFP+ модулей

В трансиверы SFP+ так же перекачивала цветовая маркировка на язычках толкателей модулей, но указаний в спецификации SFF-8432 о ней нет, поэтому она является не регламентированной и цвет SFP+ модуля определяется производителем.

Напомним, что цветовая маркировка трансиверов значительно облегчает идентификацию типа установленного в сетевое оборудование трансивера, без необходимости извлечения его из порта.

Маркировка SFP+ модулей реализуется одним из двух вариантов в зависимости от особенностей корпуса трансивера:

• производитель надевает на скобу для изъятия трансивера цветную втулку;
• наносит метку краской.

Каждой длине волны присвоен свой цвет см. таблицу ниже. Более подробно ознакомиться с маркировкой оптических трансиверов Вы можете по ссылке.

Принцип работы SFP+ трансиверов

Так как SFP+ можно считать эволюцией форм-фактора SFP, основные компоненты в модуле остались те же. На схеме ниже изображено устройство SFP+ модуля.

1. Передатчик (Tx) — лазер
2. Приемник (Rx) — широкополосный фотоприемник
3. Оптический/е разъем/ы
4. Печатная плата
5. Плата EEPROM
6. Контактные дорожки
7. Металлический корпус
8. Механизм крепления

Одним из основных параметров любого оптического модуля является оптический бюджет, именно от этой характеристики зависит максимальная дальность передачи. Оптический бюджет зависит от чувствительности приёмника и мощности излучения лазера, его легко вычислить по формуле:

AR=P_min-S_max

где AR – оптический бюджет, Pmin — минимальная выходная мощность передатчика, Smax — максимальное значение чувствительности фотоприемника. Чем выше значения Pmin и ниже значение Smax, тем больше оптический бюджет, а значить больше дальность работы данного трансивера и attenuation range.

Для трансиверов со скоростью передачи 10 Гбит/с и выше так же важной характеристикой является – допустимая дисперсия (Dispersion Tolerance). Этот параметр указывает максимальное значение хроматической дисперсии, которое допускается в линии передачи без существенного ухудшения качества передаваемой информации. Допустимая дисперсия специфицируется только для трансиверов, предназначенных для работы по одномодовым волокнам.

Мониторинг параметров SFP+ модулей

Для контроля рабочих параметров в SFP+ модулях, как и в трансиверах других форм-факторов используют систему цифрового мониторинга – Digital Diagnostics Monitoring сокращенно DDM. DDM — это функция цифрового контроля параметров производительности трансиверов форм-фактора SFP, SFP+ и XFP она позволяет получать в реальном времени рабочие параметры трансивера.

При помощи функции Digital Diagnostics Monitoring можно получить информацию о:

1. Подаваемое на трансивер напряжение,
2. Температура трансивера,
3. Ток смещения лазера,
4. Исходящая оптическая мощность TX,
5. Принимаемая оптическая мощность RX.

При анализе данных полученных при помощи DDM обязательно необходимо учитывать погрешность измерения любой характеристики, это указано в спецификации SFF-8472. Более подробно ознакомиться с функцией DDM можно по ссылке.

Отличия SFP+ от других форм-факторов

Форм-фактор SFP+ является эволюционным развитием форм-фактора SFP и вторым компактным типом оптических трансиверов со скоростью передачи 10 Гбит/с после XFP.

Отличия SFP+ от SFP

1. Увеличенная скорость передачи: от 100Мбит/с – 4,25 Гбит/с (SFP) до 1,25 Гбит/с – 11,3 Гбит/с (SFP+).
2. Расширение модельной линейки: появились модификации DAC и AOC.

Отличия SFP+ от XFP

1. Миниатюризация корпуса, в следствии которой увеличилась удельная емкость портов на лицевой панели устройств 1 RackUnit. В тоже время из-за уменьшения размеров корпуса ухудшились показатели пассивного охлаждения трансивера из-за уменьшения площади корпуса.
2. Отсутствие ограничений скорости передачи. В трансиверах форм-фактора XFP по умолчанию устанавливается чип CDR, который определяет скорость передачи трансивера, как следствие смена прошивки EEPROM не изменит скорости передачи трансивера. Трансиверы SFP+ же не оснащаются чипами CDR (кроме специальных модификаций) в связи с чем, смена скорости возможна путем простой смены микрокода EEPROM.

Отличия SFP+ от X2 и XENPAK

1. Миниатюризация корпуса, в следствии которой увеличилась удельная емкость портов на лицевой панели устройств 1 RackUnit. В тоже время из-за уменьшения размеров корпуса ухудшились показатели пассивного охлаждения трансивера из-за уменьшения площади корпуса.
2. Широкий спектр поддерживаемых протоколов передачи: Ethernet, FiberChannel, InfiniBand против Ethernet у форм-факторов X2/Xenpak. Следует заметить, что существуют модификации трансиверов X2 FiberChannel 8G.
3. Трансиверы X2, являются специализированными форм-фактором разработанным компанией Cisco под свои нужды, в то время как SFP+ является международным стандартом используемым всеми производителями сетевого оборудования.

Для сравнения, ниже представлена таблица с техническими характеристиками трансиверов разных форм факторов.

Виды SFP + модулей

В настоящий момент производятся следующие разновидности SFP+ модулей:

SFP+ MSA – это модули произведенные в соответствии со спецификациями SFF, предназначенные для работы в активном сетевом оборудовании. Такие трансиверы работают по стандартам 1 GBase – X Ethernet,10 GBase – X Ethernet, FibreChannel 8G, FibreChannel 10G, InfiniBand.

Их можно разделить на четыре подвида:

• Двухволоконные SFP+ – данный тип трансиверов позволяет организовывать канал передачи данных по двум оптическим волокнам, до 300 м – по многомодовым, и от 200 м до 80 км – по одномодовым волокнам.
• Одноволоконные SFP+ модули (WDM, BiDi) используются для организации двунаправленного канала передачи данных по одному одномодовому волокну на расстояние от 2 км до 80 км.
• CWDM SFP+ – оптические трансиверы позволяющие организовать многоканальную (до 9 каналов) передачу данных в рамках спектральной системы уплотнения CWDM.
• DWDM SFP+ трансиверы используются для организации канала связи в многоканальных системах плотного спектрального уплотнения DWDM с максимальной дальностью передачи до 300 км.

SFP+ DAC кабели – это медный твинаксиальный кабель с обоих концов оконеченный электрическими разъемами трансиверов форм-факторов SFP+. DAC кабели используются для организации локального соединения и могут рассматриваться, как экономически выгодная альтернатива «коротким» съемным трансиверам, к примеру, SFP+ 10G – T, SFP+ 10G – SR, SFP+ 10G – LRM.

SFP+ AOC кабели – это многомодовый OM3 n-волоконный кабель с жестко закрепленными SFP+ трансиверами на обоих концах. AOC кабели позволяют организовывать локальное соединение на расстояние до 300 метров, избавляя пользователя от проблем с неправильными кроссировками патч-кордов, грязных коннекторов или адаптеров при подключении.

Copper SFP+ – набирающий популярность вид SFP+ трансиверов. Отличительной особенностью является оснащение электрическим интерфейсом RJ45, вместо оптического порта. Благодаря этому к порту коммутатора можно подключить обычную витую пару. В зависимости от необходимости пользователя или удаленности стыкуемого оборудования при помощи «медного» SFP+ модуля можно организовать канал по протоколам 10Gbase-T/5Gbase-T/2.5Gbase-T / 1000base-T.

SFP+ DWDM Tunable – уникальной особенностью данной модификации является функция изменения рабочей длины волны передачи по запросу. В трансиверах SFP+ tunable используется лазер Маха-Цендера, способный работать на длинах волн в диапазоне 1528,77-1565,5нм. Модули поддерживают системы уплотнения DWDM с частотной сеткой 50ГГц и 100ГГц. Перестроение осуществляется при помощи программатора или через систему управления хост-системы, при условии поддержки такой функции. Перестраиваемые DWDM SFP+ модули оптимальное решение для создания аварийного резерва оборудования (ЗИПа), так как являются универсальной заменой стандартным DWDM SFP+.

В нашем ассортименте представлены настраиваемые модули с дальностью 40км и 80км.

SmartSFP+ – как и в форм-факторе SFP, приставка «Smart» означает дополнительный функционал, не связанный с непосредственной передачей данных съемным приемо-передающим модулем.

Наиболее ярким примером является эрбиевый усилитель EDFA в корпусе модуля SFP+. По задумке южнокорейского производителя, данный усилитель предназначен для работы в диапазоне C-band и подойдёт для работы в системах Metro-DWDM и сетях 5G.

В ассортименте нашей компании представлен трансивер TSoP для прозрачной передачи канала STM-16 по пакетным сетям IP/MPLS. Решение является уникальным. Он позволяет освободить оптические волокна и расширить возможности построения сетей. Так же даёт возможность операторам предложить своим клиентам новую услугу, либо решить насущную задачу.

SFP+ CWDM-BIDI – весьма экзотичный вид трансиверов. Это одноволоконный трансивер, предназначенный для использования в CWDM системах. Главным отличием от обычных CWDM SFP+ трансиверов является то что приём и передача осуществляется на одной волне и при этом используется только одно волокно. Такое решение позволяет вдвое увеличить пропускную способность системы CWDM. Эти модули всегда просто отличить, т.к. вместо разъёма Duplex LC из корпуса выходит пигтэйл с коннектором LC/APC. Дело в том, что внутри модуля установлен оптический циркулятор, для его нормальной работы необходима косая полировка APC для линейного порта.

Большого распространения данный вид модулей не получил, ввиду сложности изготовления и возросшей доступности технологии DWDM.

SFP+ dual CDR – модули оснащённые CDR чипами. Clock Data Recovery – восстановление тактовой частоты импульса. В данных трансиверах реализована 3R регенерация. С восстановлением формы и амплитуды сигнала помогает встроенный усилитель, а за восстановление синхронизации отвечают два специализированных чипа. Один чип обрабатывает исходящий сигнал, второй чип работает с входящим сигналом. Таким образом, модули с CDR чипами могут эффективно работать только в паре. Так же необходимо знать, что наличие этой функции влияет на скорость передачи, она может составлять от 9.8 Гбит/с до 11.3 Гбит/с.

Данная функция актуальна для организации высокоскоростных соединений на большие расстояния от 80 км. Разумеется, модули с CDR чипами дороже, но при необходимости организовать один-два канала такое решение может быть экономически эффективнее, по сравнению с использованием 3R-транспондеров 10GE.

SFP+ DWDM FEC – данный тип оснащён функцией упреждающей коррекции ошибок FEC (Forward Error Correction). Как и в случае с CDR функционал реализован на борту модуля. Эта функция позволяет увеличить расстояние передачи до 120км. На скорости 10G хроматическая дисперсия становится большой проблемой, чем оптический бюджет. Функция FEC позволяет скомпенсировать её влияние.