Что такое модуль SFP? И в чем разница между SFP, SFP+, SFP28, QSFP+, QSFP28, QSFP-DD, и OSFP?

Вероятно, вы уже знакомы с модулями SFP, если знакомы с коммутаторами Ethernet. Эти модули встречаются практически во всех современных оптоволоконных сетях. Но что это за устройство? Наша статья раскрывает определение модуля SFP, принцип работы, классификацию типов и области применения этих устройств.
Итак, поехали.

Что такое модуль SFP?

Для начала давайте расшифруем аббревиатуру SFP: “S” означает Small, “F” – Form-factor, “P” – Pluggable, то есть модуль SFP – это подключаемый модуль малого форм-фактора, согласно определению стандарта SFF INF-8074i.

Модуль SFP – это подключаемый оптический приемопередающий модуль (трансивер) малого форм-фактора, который подключается к порту SFP сетевого коммутатора или другого устройства. Иногда этот модуль называют также mini-GBIC преобразователем (от Gigabit Interface Converter, гигабитный преобразователь интерфейса) или SFP-трансивером. Все эти названия по существу означают одно и то же.

Типовой оптоволоконный модуль SFP состоит из корпуса, печатной платы (PCBA), управляющего чипа и комбинации оптического передатчика (TOSA) и оптического приемника (ROSA), которые иногда объединены в приемопередающий блок BOSA с функцией разделения направлений передачи и приема (в одноволоконных модулях типа BiDi с одним оптическим портом). На рисунке ниже показан вид модуля SFP сверху и снизу.

Хотя модули SFP появились позднее стандартных конвертеров GBIC и SFF, они имеют на рынке впечатляющее представительство, которое продолжает расти. Более того, они быстро вытесняют оба своих старых функциональных аналога. На наш взгляд, это обусловлено, прежде всего, следующими причинами:

• возможность «горячей замены» – подключения и отключения модуля без прерывания работы коммутатора;
• компактность – соответственно, большая плотность портов и большая пропускная способность сети;
• функция DDM (DOM) – продвинутая цифровая диагностика и мониторинг в реальном времени;
• меньшая стоимость – благодаря массовому производству и широкому ассортименту брендов модули SFP стоят намного дешевле GBIC и SFF.

Для лучшего понимания основ упомянем вкратце о спецификациях SFP MSA (Multi-Source Agreement). Этот стандарт регламентирует согласование характеристик модулей малого форм-фактора с несколькими источниками; для модулей SFP ключевыми являются спецификации MSA INF-8074i, SFF-8431 и SFF-8472. Они определяют механические и размерные характеристики модулей, оптико-электронный интерфейс и интерфейс цифрового мониторинга (DDMI).

Для чего нужен модуль SFP?

Представьте себе коммутатор без оптического модуля. Как получить высокую скорость? Вариант – подключить медный кабель. Но этот вариант не практичен, по причине большой толщины кабеля, его высокой стоимости и ограничений по длине линии.

И вот здесь на сцену выходят модули SFP. Вставив оптический трансивер в соответствующий порт коммутатора, вы можете организовать коммуникацию с другим коммутатором, находящимся за десятки и даже сотни километров от вас. Это базовый преобразователь сигнала, являющийся неотъемлемым атрибутом практически любого сетевого коммутатора или роутера.

Например, модуль SFP 1G/ SX обеспечивает максимальную дальность передачи по многомодовому волокну OM2 на 550 метров. В то же время использование модуля SFP 1G/ LX и одномодового волокна позволяет увеличить дальность передачи до 20 км.

Типы модулей SFP

Так как на рынке представлено множество различных модулей SFP, нужно знать, по каким параметрам они классифицируются. Правильный выбор трансивера – это отдельная задача.

Давайте попробуем классифицировать их в соответствии с рядом стандартов.

Классификация модулей SFP по скорости передачи

• 100BASE SFP. Обычно предлагают скорости 100 и 155 Мбит/с, широко используются в сетях Ethernet, SDH/SONET и ATM. В большинстве случаев модернизация оборудования подразумевает замену этих устройств на 1G или более скоростные. Поэтому лишь некоторые производители продолжают выпускать модули этого типа.
• 622M SFP. Разработаны специально для сетей SDH/SONET. Как и в предыдущем случае, ассортимент этих устройств ограничивается несколькими брендами.
• 1000BASE SFP. Также известны как 1G или Gigabit; это наиболее популярный вариант трансиверов для современных коммуникационных сетей, который представлен в наиболее широком ассортименте различных брендов.
• 2G SFP. Предлагают скорости 2G и 2.5G, подходят для сетевых коммутаторов 2x FC SAN и сетевых устройств SDH/SONET.
• 3G SFP. Предлагают скорости 2.97G и 3.07G, подходят для видеотрансляций и коммуникаций между функциональными блоками базовых станций сотовой связи, работающих по стандартам CPRI (Common Public Radio Interface) и OBSAI (Open Base Station Architecture Initiative).
• 4G SFP. Предлагают скорость 4.25G, подходят для коммутаторов 4x FC SAN.
• 6G SFP. Предлагают скорость 6.14G, подходят для приложений CPRI и OBSAI.
• 8G SFP. Предлагают скорость 8.5G, подходят для коммутаторов 8x FC SAN.

Классификация модулей SFP по типу поддерживаемой среды передачи сигнала

• Для медных проводов. Передают сигнал по стандартным медным кабелям, таким как обычные сетевые кабели или кабели DAC.
• Для многомодового оптоволокна (MMF). Поддерживают оптоволоконные кабели OM1, OM2, OM3, OM4 и OM5 – чем выше класс кабеля, тем лучше его производительность.
• Для одномодового оптоволокна (SMF). Поддерживают одномодовые оптокабели 9/125, обеспечивающие максимальную дальность передачи.

Классификация модулей SFP по дальности передачи

• T (100BASE-T, 1000BASE-T, 2.5GBASE-T и 5GBASE-T) – стандартная дальность 100 метров по кабелю Cat5.
• SX – для коротких линий; согласно спецификациям IEEE 802.3z трансивер 1000BASE-SX обеспечивает дальность передачи 550 метров по многомодовому волокну, стандартная длина волны 850 нм.
• LX – для протяженных линий; согласно спецификациям IEEE 802.3z трансивер 1000BASE-LX обеспечивает дальность передачи 10 км по одномодовому волокну, стандартная длина волны 1310 нм.
• EX – для протяженных линий; согласно спецификациям IEEE 802.3z трансивер 1000BASE-EX обеспечивает дальность передачи 40 км по одномодовому волокну, стандартная длина волны 1310 нм.
• ZX – для протяженных линий; согласно спецификациям IEEE 802.3z трансивер 1000BASE-ZX обеспечивает дальность передачи 70 км (или 80 км) по одномодовому волокну, стандартная длина волны 1550 нм.
• EZX – не стандартизованный класс трансиверов, используемый рядом производителей и заказчиков. “E” означает протяженность линий (Extend), то есть большую дальность передачи – до 120 или даже до 160 км на длине волны 1550 нм.
• BX – относится к двунаправленным (bi-directional, BiDi) модулям SFP; обеспечиваемая дальность передачи – от 10 до 80 км. Эти модули используют технологию спектрального уплотнения каналов (WDM), которая позволяет передавать по одному волокну два различных потока сигнала (на двух различных длинах волн). Модуль BX обычно содержит входной и выходной блоки (BX-U и BX-D), а прием (RX) и передача (TX) ведутся на симметричных длинах волн, как то: 1310нм-TX/1490нм-RX или 1490нм-TX/1310нм-RX.

Классификация модулей SFP по функциональным возможностям

• Стандартные модули SFP. Наиболее распространенные трансиверы с двумя волокнами. Если не оговорено иное, то, как правило, когда речь идет о модуле SFP, имеется в виду этот тип.
• Модули SFP с технологией CWDM. Поддерживают технологию «грубого» спектрального уплотнения (мультиплексирования) CWDM, повышающую пропускную способность оптоволокна.
• Модули SFP с технологией DWDM. Поддерживают технологию плотного спектрального мультиплексирования DWDM, максимизирующую пропускную способность оптоволокна.
• Двунаправленные модули SFP (BiDi). Двунаправленные трансиверы, осуществляющие прием и передачу по одному и тому же волокну.
• Модули SFP для SDH/SONET. Обычно предлагают скорости 155 Мбит/с, 622 Мбит/с и 2.5 Гбит/с, подходят для платформ SDH/SONET.
• Модули SFP для Fibre Channel. Охватывают диапазон скоростей от 1G до 8G, обычно используются в сетях хранения данных.
• Видео-SFP. Поддерживают HD-SDI/ 3G-SDI/ 6G-SDI/ 12G-SDI, ориентированы на оборудование для видеотрансляций.
• Модули SFP для пассивных оптических сетей (PON). Поддерживают стандарты GPON (Gigabit PON) и EPON (Ethernet PON), используются в основном в широкополосных сетях FTTx.
• Кабельные коннекторы со встроенным SFP. Бюджетное решение для очень коротких линий – кабель прямого подключения с SFP-коннекторами на обоих концах.

Классификация модулей SFP по типу коннектора

• LC SFP – коннектор LC используется в большинстве SFP-трансиверов по умолчанию.
• SC SFP – некоторые BiDi трансиверы оснащаются коннекторами SC, но в продаже таких модулей очень мало.
• RJ45 SFP – эти трансиверы оснащены коннектором RJ45 типа «мама», в который вставляется сетевой кабель.

Классификация модулей SFP по диапазону рабочих температур

• Модули SFP коммерческого класса. Это обычные трансиверы, работающие в диапазоне температур от 0 до плюс 70°C. Как правило, это оптимальное по стоимости решение для использования в стандартных внутренних помещениях предприятий и дата-центров.
• Модули SFP промышленного класса. Эти трансиверы рассчитаны на самые жесткие температурные условия – от минус 40 до плюс 85°C. Подходят для промышленных коммутаторов, установленных на открытом воздухе, но и стоят намного дороже обычных модулей SFP.
• Модули SFP расширенного класса. Нестандартный промежуточный тип, выдерживает температурный диапазон от минус 10 до плюс 85°C.

На самом деле, модули SFP можно классифицировать по очень многим аспектам, но из практических соображений наиболее употребительна классификация по скорости передачи трафика и по функциональным возможностям (областям применения) модулей SFP.

Показательно, что один и тот же трансивер может попадать в категории разного уровня абсолютных значений технических характеристик. Например, совместимый модуль Cisco GLC-TE является SFP-трансивером промышленного класса 1G/ T/ RJ45 для медных кабелей.

Как выбрать модуль SFP?

Вот несколько советов, которые помогут вам быстро подобрать трансивер по ключевым параметрам.

• Посмотрите, какие скорости поддерживают порты ваших коммутаторов (или других сетевых устройств), и в соответствии с этим выбирайте скоростной класс SFP.
• Узнайте, какие типы кабелей используются в вашей сети. Соответственно, для многомодовых оптических кабелей выбирайте многомодовые SFP, а для одномодовых кабелей единственный вариант – одномодовый трансивер.
• Определите потребную дальность передачи и энергетический бюджет канала. При этом следует выбирать SFP с поддержкой больших дальностей передачи, чем в точности требуется. В противном случае низкое качество оптического кабеля или грязный концевой срез волокна могут привести к отказу линии.
• Примите во внимание температуру окружающей среды. Для эксплуатации в типовых помещениях будет достаточно коммерческого класса трансиверов. Для жестких уличных условий эксплуатации потребуются трансиверы промышленного класса.
• Прежде чем оформлять заказ, не забудьте уточнить совместимость оборудования с поставщиком. Если коммутатор не распознает несовместимый трансивер, это будут зря потраченные деньги и время. Покупайте только гарантированно совместимые модули.

Цветовая маркировка модулей SFP

В целях упрощения подбора нужных опций SFP производители используют общепринятую цветовую маркировку модулей, основанную на несущей длине волны. В таблице ниже приведены основные цветовые обозначения доступных оптических каналов. Большинство производителей придерживаются этой системы маркировки, хотя некоторые могут использовать другие цветовые обозначения, в зависимости от назначения модуля.

Эволюция модулей SFP

Модули SFP, являясь одними из самых употребительных компонентов оптических коммуникаций, играют в отрасли важную роль. В настоящее время выпускается несколько усовершенствованных модификаций модулей SFP – например, CSFP, SFP+, SFP28, SFP-DD, SFP56 и др. Внешне все они очень похожи друг на друга, и определить разницу на глаз зачастую сложно. Основная разница между ними заключается в поддерживаемых скоростях передачи трафика.

Основные различия между модулями SFP, SFP+, SFP28, QSFP+, QSFP28, QSFP-DD и OSFP

Любой сетевой администратор знаком с оптическими модулями SFP и SFP+ – устройствами, штатно подключаемыми к коммутаторам или другому оборудованию. А знаете ли вы о модулях SFP28, QSFP+, QSFP28 и QSFP-DD? Чем они друг от друга отличаются? В этой статье мы расскажем о ключевых отличиях трансиверов SFP+, SFP28, QSFP+, QSFP28 и QSFP-DD и осветим все аспекты, которые нужно учитывать, принимая решение о покупке оптического модуля.

Подключаемые оптические модули-трансиверы малого форм-фактора подразделяются на семь больших категорий: SFP, SFP+, QSFP+, SFP28, QSFP28, QSFP-DD и OSFP. Каждая из них характеризуется особенностями форм-фактора и поддерживаемыми скоростями передачи трафика.

Трансиверы SFP

Основная аббревиатура “SFP” расшифровывается как «подключаемый модуль малого форм-фактора». Синонимом SFP является термин “mini-GBIC” (от Gigabit Interface Converter, гигабитный преобразователь интерфейса). Модуль SFP – это миниатюрный трансивер, связывающий оптоволоконные кабели с различными сетевыми устройствами, такими как коммутаторы, роутеры, сетевые карты и беспроводные точки доступа. На рынке имеется несколько разновидностей модулей SFP, которые различаются скоростями передачи и областью применения; в их числе – 155M SFP, 622M SFP, 1G SFP, 2.5G SFP, 2G/4G Fiber Chanel SFP, 3G SFP и 6G SFP. Они используются в оптоволоконных сетях Ethernet, в основном коммерческого класса. В настоящее время SFP-трансиверы являются одними из наиболее широко используемых компонентов оборудования оптоволоконных сетей.

Трансиверы SFP+

По сравнению с просто SFP трансиверы SFP+ являются более продвинутой версией подключаемого приемопередающего оптического модуля. Трансиверы SFP+ обычно предлагают скорости 8, 10 или 16 Гбит/с. Они имеют практически такие же размеры, как у SFP, благодаря чему легко интегрируются в уже существующую инфраструктуру сети. Модули SFP+ являются одними из наиболее частых элементов сетевого оборудования дата-центров.

В зависимости от функциональных возможностей, рассчитанных на соответствующие области применения, трансиверы SFP+ включают в себя пять основных типов: двухволоконные (Dual Fiber) SFP+, двунаправленные (BiDi) SFP+, SFP+ с поддержкой медных проводов (Copper) и SFP+ с технологией спектрального разделения каналов CWDM или DWDM.

Трансиверы SFP28

Модули SFP28 имеют теоретическую пропускную способность 28 Гбит/с. Они относятся к третьему поколению модулей SFP, разработанных в расчете на скорости 25G в соответствии со спецификациями стандарта IEEE 802.3by (25GBASE-CR). SFP28 – это улучшенная версия SFP+ с таким же форм-фактором, но обеспечивающая электрическое соединение, которое поддерживает скорость передачи сигнала 25 Гбит/с на канал. По сравнению с SFP+ модули SFP28 предлагают намного более высокую пропускную способность.

В зависимости от функциональных возможностей, рассчитанных на соответствующие области применения, трансиверы SFP+ включают в себя шесть основных типов: Dual Fiber SFP28, BiDi SFP28, CWDM SFP28, DWDM SFP28, SFP28 с поддержкой кабелей прямого подключения (DAC) и SFP28 с поддержкой активных оптических кабелей (AOC).

Трансиверы QSFP+

QSFP+, или просто QSFP – это четырехканальный (Quad) подключаемый оптический модуль малого форм-фактора. Трансивер QSFP+ также представляет собой миниатюрное устройство с поддержкой «горячего» подключения к сетевому оборудованию. В отличие от SFP+ модуль QSFP+ предлагает сразу четыре канала 10G или 14G, позволяя значительно повысить пропускную способность соединения. Эти модули поддерживают несколько стандартов скоростей для сетей Ethernet, Fibre Channel, InfiniBand и SONET/SDH.

Трансиверы QSFP28

QSFP28 означает учетверенный потенциал SFP28. Трансиверы QSFP28 предназначены для сетей 100 Gigabit Ethernet, EDR InfiniBand и 32G Fibre Channel. Модули QSFP28 100G предлагают четыре высокоскоростных канала передачи с пропускной способностью каждого от 25 до 40 Гбит/с. В 100-гигабитном оптическом сегменте трансиверы QSFP28 более популярны, чем аналогичные модули в форм-факторах CFP, CFP2 и CFP4.

Трансиверы QSFP-DD

Подключаемые трансиверы двойной плотности Quad Small Form-factor Pluggable Double Density (QSFP-DD), также называемые иногда QSFP56-DD, – это новые оптические модули, по размерам сопоставимые с QSFP, но имеющие дополнительный ряд контактов, который увеличивает число линий электрического интерфейса до восьми. Все разъемы QSFP-DD, поддерживающие скорости от 40G до 200G, обратно совместимы с модулями QSFP+. Модули QSFP-DD 400GbE поддерживают плотность портов коммутационной панели 36 портов на один стоечный юнит, что обеспечивает общую пропускную способность юнита почти 14 Тбит/с.

Трансиверы OSFP

Аббревиатура “OSFP” расшифровывается как “Octal Small Form-factor Pluggable“ и обозначает восьмиканальный (Octal) оптический модуль. Этот революционный форм-фактор был разработан группой OSFP MSA, созданной по инициативе Google и возглавляемой Arista Networks. Трансиверы OSFP предлагают восемь высокоскоростных электрических каналов интерфейса с общей пропускной способностью 400 Гбит/с (8x 50G или 4x 100G). Однако поддерживаемая плотность портов коммутационной панели у OSFP – только 32 порта на 1U с итоговой пропускной способностью юнита 14.4 Тбит/с. Оптические модули OSFP, обеспечивающие лучшую целостность сигнала и обладающие лучшей энергетической эффективностью, продолжают совершенствоваться в расчете на перспективу использования в оптоволоконных сетях следующего поколения 800G. Также OSFP могут использоваться совместно с QSFP28 100G.

Различия между SFP, SFP+, SFP28, QSFP+, QSFP28, QSFP-DD и OSFP

Резюме

Оптические трансиверы относятся к критически важным компонентам современных высокопроизводительных коммуникационных сетей. Высоконагруженные сценарии скоростной передачи данных обусловили развитие и расширение сегмента оптических трансиверов, обеспечивающих высокую плотность, адекватную стоимость, умеренное энергопотребление и, следовательно, большую эффективность и производительность сетевого оборудования. Знание ключевых отличий модулей SFP, SFP+, SFP28, QSFP+, QSFP28, QSFP-DD и OSFP позволит вам выбрать правильное решение в любой конкретной ситуации.

Часто задаваемые вопросы