I ricetrasmettitori SFP+ sono utilizzati a livello globale

 

 

Perché il fattore di forma è più importante di quanto pensi

 

Ecco qualcosa che la maggior parte dei whitepaper dei fornitori non ti dirà: il vero motivoRicetrasmettitori SFP+dominare non è puramente tecnico. Sì, la specifica SFF-8431 ha apportato miglioramenti all'interfaccia elettrica. Sì, lo spostamento di più circuiti sulla scheda host ha ridotto la complessità del modulo. Ma la curva di adozione? Ciò è stato guidato dai responsabili degli approvvigionamenti e dai calcoli della densità degli scaffali.

Uno switch 10G a 48 porte che utilizza moduli SFP+ utilizza lo stesso chassis 1U che in precedenza conteneva 48 porte SFP. Provalo con XFP. Non puoi. Le dimensioni fisiche dell'SFP+ (che corrispondono esattamente all'SFP precedente) hanno consentito ai produttori di apparecchiature di riutilizzare i progetti meccanici esistenti. I costi degli utensili sono diminuiti. Le linee di produzione non avevano bisogno di essere riorganizzate. L'economia era brutale per i fattori di forma concorrenti.

 

All'interno del modulo: cosa succede realmente

 

Quando gli ingegneri ottici parlano di ricetrasmettitori ottici SFP+, descrivono un sistema sorprendentemente elegante. Il lato di trasmissione utilizza un laser VCSEL (per applicazioni multimodali a breve-portata a 850 nm) o un laser DFB (per collegamenti monomodali- più lunghi a 1310 nm o 1550 nm). Il lato di ricezione lo accoppia con un fotodiodo PIN o APD, a seconda dei requisiti di sensibilità.

La magia accade nel mezzo. I moderni moduli 10G SFP+ racchiudono il driver laser, l'amplificatore a transimpedenza e i circuiti clock/recupero dati in un pacchetto che puoi tenere tra due dita. Vent'anni fa, per raggiungere i 10 Gbps erano necessarie apparecchiature che riempissero mezzo rack.

La funzionalità DOM merita di essere menzionata qui. Il monitoraggio ottico digitale (chiamato anche DDM, per monitoraggio diagnostico digitale) per SFF-8472 consente ai sistemi di gestione della rete di interrogare i parametri in tempo reale: potenza di trasmissione, potenza di ricezione, temperatura, corrente di polarizzazione, tensione di alimentazione. Gli ingegneri che hanno trascorso ore a risolvere i problemi relativi ai collegamenti intermittenti capiranno perché questo è importante. Puoi effettivamente osservare un laser degradarsi nel corso di mesi prima che fallisca in modo catastrofico. La maggior parte delle persone non lo fa, ma la capacità esiste.

 

 

Il quadro della distribuzione globale

 

I ricetrasmettitori SFP+ vengono spediti in tutti i continenti dotati di infrastruttura elettrica. Questa non è un'iperbole di marketing. Gli operatori di telecomunicazioni nell'Africa sub-sahariana utilizzano gli stessi moduli conformi a MSA-in esecuzione nei data center iperscalabili della Virginia. Le reti di backhaul mobile nel sud-est asiatico si basano su collegamenti 10G SFP+ tra siti cellulari e punti di aggregazione. Gli ISP europei li utilizzano per le connessioni CPE dei clienti aziendali.

Qui conta la standardizzazione. Un ricetrasmettitore 10GBASE-LR di un produttore di Shenzhen interagirà con le porte dello switch progettate a San Jose e installate a Francoforte. Gli accordi multi-fonte (MSA) hanno creato questa realtà. Le specifiche SFF-8431 e SFF-8432 non si limitano a definire le dimensioni e le assegnazioni dei pin, ma stabiliscono le caratteristiche elettriche che rendono possibile l'interoperabilità dei fornitori.

Interoperabilità non perfetta, sia chiaro. Chiunque abbia provato a combinare moduli SFP+ 10G di terze parti-con determinati switch Brocade Fibre Channel sa che le battaglie per il blocco dei fornitori-non sono mai finite del tutto. La codifica del firmware è importante. Ma la compatibilità di base esiste, e quella linea di base ha permesso al mercato di esplodere.

 

Distanza e varianti di applicazione

 

La zuppa alfabetica dei tipi di ricetrasmettitori 10G confonde i nuovi arrivati. Qualche chiarimento:

SR (corto raggio): 850 nm, fibra multimodale, 300 m su OM3, 400 m su OM4. Modulo cavallo di battaglia per la connettività all'interno-dell'edificio e nella parte superiore-del-rack. L'opzione più economica, in genere inferiore a $ 15 da fornitori di terze parti-per unità di livello-commerciale.

LR (lungo raggio): 1310 nm, fibra mono-modale, portata 10 km. La scelta standard per collegamenti campus e metropolitana. L'infrastruttura SMF costa più di MMF, ma guadagni in distanza e a prova di futuro-per velocità più elevate.

ER (intervallo esteso): 1550 miglia, 40 km su SMF. Utilizza trasmettitori EML raffreddati, che aumentano il consumo energetico e i costi ma consentono la connettività su scala metropolitana-senza amplificazione.

ZR (Ze Best Range, come lo chiamano scherzosamente alcuni ingegneri): 80 km in modalità singola-. Non fa parte della specifica IEEE 802.3ae-Cisco e altri lo hanno definito in modo indipendente. Richiede attenzione alla dispersione cromatica, soprattutto alla piena portata di 80 km.

Esistono anche varianti BiDi. 10GBASE-BX utilizza WDM per comprimere il traffico bidirezionale su un singolo filo di fibra: 1270 nm a valle, 1330 nm a monte o viceversa. Dimezza il numero delle fibre e complica la risoluzione dei problemi.

I ricetrasmettitori CWDM e DWDM SFP+ spingono oltre, consentendo più canali 10G su un'infrastruttura in fibra condivisa. Un'azienda che utilizza CWDM può mettere 8 lunghezze d'onda su una coppia di fibre. Gli operatori che utilizzano sistemi DWDM inseriscono 40, 80 o più canali utilizzando la spaziatura della griglia ITU-T.

 

 

La questione del rame

 

Non tutti i ricetrasmettitori SFP+ utilizzano la fibra. Il modulo 10GBASE-T SFP+ crea una categoria a sé stante-e molti problemi di implementazione.

L'attrattiva è ovvia: infrastruttura Cat6a esistente, terminazione RJ45 comprensibile ai tecnici sul campo, retrocompatibilità con 1000BASE-T e persino 100BASE-TX. La realtà riguarda la gestione del calore e i budget energetici che fanno digrignare i denti gli ingegneri di rete.

Un tipico modulo 10GBASE-T SFP+ consuma 2,5 W. L'allocazione di potenza della porta SFP+ standard presuppone un massimo di 1,5 W. Fai i conti. La documentazione di Cisco limita esplicitamente il popolamento simultaneo di moduli 10GBASE-T su molti modelli di switch. Potresti avere 48 porte SFP+, ma popolarle tutte con moduli 10G-T supererebbe la capacità di gestione dell'alimentazione dell'ASIC di commutazione.

I cavi DAC (Direct Attack Copper) evitano questo problema per brevi distanze. Il DAC twinax passivo funziona fino a 5-7 metri, il DAC attivo fino a 10-15 metri. Per le connessioni da rack-a-rack nella stessa fila, il DAC offre risparmi sui costi e una latenza inferiore rispetto ai ricetrasmettitori ottici. Nessuna conversione ottico-elettrico-ottico significa meno potenziali punti di guasto.

 

Realtà di qualità e approvvigionamento

 

Il mercato dei ricetrasmettitori di terze parti- esiste perché i prezzi OEM rimangono scollegati dai costi di produzione. Un SFP-10G-SR a marchio Cisco potrebbe costare diverse centinaia di dollari. Un equivalente compatibile con MSA-di affermati produttori di terze parti viene venduto a $ 10-20. Stessi chip laser, stessi fotodiodi, spesso gli stessi produttori a contratto a Dongguan o Wuxi.

Tuttavia esiste una variazione di qualità. I fornitori di-livello inferiore riducono i tempi di test-burn, utilizzano componenti laser ricondizionati o spediscono moduli con errori di programmazione EEPROM che causano problemi di compatibilità. Fornitori di terze parti affidabili (e ce ne sono molti) eseguono ispezioni in entrata, test ottici a spettro completo e convalida del firmware prima della spedizione.

La questione della temperatura industriale è importante per implementazioni specifiche. I ricetrasmettitori SFP+ di livello commerciale-sono classificati da 0 gradi a 70 gradi. I moduli di livello industriale- estendono questo valore da -40 gradi a +85 gradi. Questa distinzione determina se l'installazione del tuo armadio esterno a Phoenix o il tuo rifugio per telecomunicazioni in Finlandia manterrà la stabilità del collegamento durante i periodi estremi della stagione.

 

Fibre Channel: l'altro caso d'uso di SFP+

 

Gli ingegneri di rete concentrati su Ethernet a volte dimenticano che Fibre Channel ha favorito un'adozione significativa di SFP+ negli ambienti di storage. 8GFC e 16GFC utilizzano entrambi il fattore di forma SFP+, sebbene le codifiche del protocollo differiscano.

Gli architetti SAN che lavorano con gli switch Brocade o Cisco MDS devono gestire una matrice di compatibilità diversa rispetto alle loro controparti Ethernet. Gli elenchi di ricetrasmettitori approvati da Brocade-esistono per il motivo che-la sensibilità del protocollo FC al jitter e ai tassi di errore di bit differisce dal profilo di tolleranza di Ethernet. Detto questo, i moduli FC SFP+ qualificati di terze parti-funzionano in modo affidabile nella maggior parte delle implementazioni aziendali. Il processo di qualificazione richiede solo un'ulteriore convalida.

I ricetrasmettitori Fibre Channel 16G hanno introdotto la codifica 64b/66b, più efficiente dello schema 8b/10b di 8GFC. Ciò ha consentito di raddoppiare il throughput senza raddoppiare la velocità di linea-la segnalazione effettiva 16GFC viene eseguita a 14,025 Gbps. Ingegneria del protocollo intelligente che evidenzia quanto il settore ha ottimizzato rispetto ai vincoli del fattore di forma SFP+.

 

 

Cosa verrà dopo

 

La transizione al 25G (SFP28) e oltre è in corso ma non ha sostituito i ricetrasmettitori SFP+ dalla base installata. Le implementazioni brownfield contano più di quelle greenfield nel networking aziendale. I cicli di ammortamento delle attrezzature durano 5-7 anni. Le reti costruite attorno all’infrastruttura 10G nel 2018-2020 continueranno a funzionare con i moduli SFP+ fino alla fine degli anni 2020.

Nel frattempo, SFP+ continua ad evolversi. Miglioramenti dell'efficienza energetica, valori nominali di temperatura estesi e funzionalità DOM migliorate arrivano con ogni generazione di componenti. Il fattore di forma non andrà da nessuna parte presto.

Per gli architetti di rete e i team di approvvigionamento che valutano oggi le opzioni di ricetrasmettitori 10G, i principi fondamentali rimangono coerenti: abbinare i requisiti dell'applicazione (distanza, tipo di fibra, intervallo di temperatura) alla variante del modulo appropriata, convalidare la compatibilità con la piattaforma specifica di switch o router e selezionare i fornitori in base al track record di qualità piuttosto che al-prezzo-più basso che vince le politiche di approvvigionamento.

I ricetrasmettitori SFP+ hanno costruito un'infrastruttura di telecomunicazioni globale. Lo stanno ancora costruendo.

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Specifiche di settore a cui si fa riferimento: IEEE 802.3ae, SFF-8431, SFF-8432, SFF-8472, ITU-T G.652. La compatibilità del prodotto varia in base al fornitore e alla versione del firmware.