Как выбрать SFP-модуль: форм-факторы, длины волн и совместимость

SFP-модуль (он же трансивер или оптический модуль) - это сменный приёмопередатчик, который вставляется в порт коммутатора и превращает электрический сигнал в оптический и обратно. Подбирают его по четырём параметрам: скорость, тип волокна, дальность и совместимость с конкретным коммутатором. Ошибка в любом из четырёх означает, что линк не поднимется.

Что такое SFP-модуль и зачем он нужен

Внутри модуля лазер, фотоприёмник и управляющая электроника в металлическом корпусе размером с флешку. С одной стороны электрический разъём в порт коммутатора, с другой - гнездо под оптический патч-корд.

Главный смысл конструкции в том, что модуль сменный. Порт коммутатора остаётся универсальным: сегодня в нём стоит модуль на 1 Гбит/с до 500 метров по многомоду, завтра - на 10 Гбит/с до 40 километров по одномоду. Менять при этом надо деталь за несколько тысяч рублей, а не коммутатор целиком. Сгоревший модуль меняется за минуту и без перенастройки.

Обратная сторона той же медали: модулей много, они не взаимозаменяемы, и подобрать нужный - отдельная задача. Ей и посвящено всё, что ниже.

Форм-факторы: SFP, SFP+, SFP28 и старшие

Здесь чаще всего и возникает путаница, поэтому начнём с неё. SFP и SFP+ - это один и тот же физический форм-фактор. Различаются они скоростью, а не размерами: модуль SFP+ выглядит точно так же и встаёт в такой же по габаритам разъём.

Отсюда следуют два практических правила.

Модуль младшей скорости в старший порт встаёт не всегда. У SFP+ и SFP28 распиновка совместима, поэтому SFP28-модуль в порту SFP+ заработает, но на 10 Гбит/с. А вот примет ли порт SFP+ обычный гигабитный SFP, зависит от коммутатора и его прошивки: одни вендоры это разрешают, другие нет. Проверять надо по документации на конкретную модель, а не по общему правилу.

QSFP - это физически другой разъём, крупнее SFP примерно в полтора раза. Модуль SFP в порт QSFP не встанет никак.

Сравнение конкретных 100G-модулей между собой у нас разобрано отдельно: 100GBASE-SR4 против LR4.

Что такое SFP-порт на коммутаторе

Порт SFP - это просто гнездо под сменный модуль. Сам по себе он ничего не передаёт: пока модуль не вставлен, порт мёртв. Отсюда частое недоразумение при закупке - коммутатор «с четырьмя SFP-портами» приезжает без единого модуля, и это нормально, модули считаются отдельной позицией.

Три вещи про порты, о которых стоит знать заранее.

Комбо-порты. На некоторых коммутаторах один и тот же порт выведен и как медный RJ45, и как SFP. Работает при этом только один из них: воткнули модуль - медный отключился. Считать такую пару за два порта нельзя.

Uplink-порты. Оптические порты на коммутаторе доступа часто выделены под аплинк и могут быть быстрее остальных: например, 24 медных порта по гигабиту и два SFP+ на 10 гигабит для подъёма на ядро. Смотреть надо и на количество портов, и на их скорость.

Скорость порта задаёт потолок. Модуль на 10 Гбит/с в гигабитном SFP-порту работать не будет; обратное иногда возможно, но зависит от вендора.

Одномод и многомод: в чём разница

Тип волокна задаёт уже проложенная линия, и модуль подбирают под неё.

Многомод дешевле и ставится внутри здания: между этажами, из серверной в кроссовую. Одномод берут, когда линия уходит между зданиями или на километры. На коротких дистанциях одномод тоже работает, просто переплата обычно ни к чему.

Смешивать нельзя. Модуль для многомода не поднимет линк по одномодовому волокну и наоборот. Про то, как устроены сами кабели и чем они различаются, есть отдельный разбор: оптические кабели.

Длина волны: 850, 1310 и 1550 нм

Три числа, которые чаще всего видят в характеристиках. Они означают, на какой длине волны работает лазер, и определяют, как далеко дотянет линия.

Логика простая: чем больше длина волны, тем меньше затухание в волокне и тем дальше дотянет сигнал. За это платят ценой модуля.

Оба модуля на концах линии должны работать на одной длине волны. Модуль 1310 нм с одной стороны и 1550 нм с другой линк не поднимут, даже если у них совпадают скорость и дальность. Исключение - схемы WDM, о которых ниже: там как раз разные длины волн, и это заложено конструктивно.

Дальность и бюджет оптической линии

В характеристиках модуля пишут «до 40 км» или «до 120 км». Цифра означает предел при идеальном волокне, а реальная дальность считается через бюджет линии.

Считают так. У модуля есть мощность передатчика (Tx) и чувствительность приёмника (Rx), обе в дБм. Разница между ними и есть бюджет - сколько децибел можно потерять по дороге. Из этого бюджета вычитают:

• затухание в волокне: длина линии, умноженная на затухание на километр из таблицы выше;
• потери на разъёмах: примерно 0,3-0,75 дБ на каждое соединение;
• потери на сварках: около 0,15 дБ на стык одномода;
• запас на старение и будущие ремонты: обычно 3 дБ.

Если после всех вычитаний остаётся положительное число, линия поднимется. Если в ноль или в минус - нужен модуль с большим бюджетом.

Разъёмы: LC, SC и MPO

Со стороны оптики модуль оканчивается гнездом под патч-корд, и типов там немного.

LC - самый распространённый, компактный, в SFP и SFP+ он практически всегда. Дуплексный: два волокна рядом, одно на приём, другое на передачу.

SC - крупнее LC, встречается на старом оборудовании и в кроссах. В современных SFP-модулях почти не используется.

MPO/MTP - многоволоконный разъём на 12 или 24 волокна в одном корпусе. Стоит на параллельных модулях QSFP, где сигнал идёт по четырём парам волокон одновременно.

Практический вывод: при заказе модуля и патч-корда сверяйте тип разъёма с обеих сторон. Переходники существуют, но лишнее соединение - это лишние децибелы потерь.

WDM и BiDi: одно волокно вместо двух

Обычная линия занимает два волокна: одно на передачу, одно на приём. Если волокон в трассе мало, а прокладывать новые дорого, применяют схемы уплотнения.

BiDi (двунаправленные модули) работают по одному волокну на двух разных длинах волн: например, один модуль передаёт на 1310 нм и принимает на 1550, второй наоборот. Поэтому BiDi-модули покупают строго парами - A и B, они не взаимозаменяемы.

CWDM и DWDM идут дальше: в одном волокне одновременно живёт несколько каналов на разных длинах волн, которые сводит и разводит специальный мультиплексор. CWDM проще и дешевле, каналов меньше, шаг между ними крупный. DWDM плотнее, дороже и требует более точного оборудования.

Схемы уплотнения имеют смысл, когда волокно в дефиците. Если свободных пар хватает, обычные модули проще и дешевле.

DDM: что показывает диагностика модуля

DDM (иногда пишут DOM) - цифровой мониторинг, описанный стандартом SFF-8472. Модуль с поддержкой DDM сам сообщает коммутатору свои параметры, и это главный инструмент при разборе проблем на линии.

Что видно:

• мощность передатчика (Tx power) - работает ли лазер;
• мощность на приёме (Rx power) - сколько дошло с той стороны;
• температура модуля;
• напряжение питания;
• ток смещения лазера - его рост со временем говорит о старении.

Практически чаще всего смотрят Rx power. Если он ушёл ниже порога чувствительности (обычно это район -11…-15 дБм, зависит от стандарта), причина почти всегда в линии: грязный или повреждённый коннектор, перегнутый патч-корд, плохая сварка. Модуль при этом исправен, и менять его бесполезно.

Брать модули без поддержки DDM смысла нет. Разница в цене копеечная, а без диагностики любая проблема на линии превращается в гадание.

Совместимость с коммутатором и кодирование под вендора

Это главная практическая боль при закупке, и о ней стоит сказать прямо.

В памяти каждого модуля прошита информация о производителе и партномере. Часть вендоров сетевого оборудования проверяет эту запись и отказывается работать с модулем, которого нет в их списке. Причём физически и оптически модуль исправен - его просто не пускают.

Отсюда деление рынка:

Оригинальные модули вендора коммутатора. Работают гарантированно, стоят кратно дороже, при этом производит их всё равно один из нескольких заводов оптики.

Совместимые модули - те же характеристики, но с прошитой под конкретного вендора записью. Коммутатор видит их как «свои». Стоят заметно дешевле, и для большинства задач это разумный выбор.

Что из этого следует практически.

При заказе называйте модель коммутатора. Формулировка «нужен SFP+ на 10 километров» неполная: правильно звучит как «SFP+ 10G LR под Cisco Catalyst такой-то» или «под MikroTik CRS». Кодировка прошивается под конкретного вендора, и модуль под Cisco в коммутаторе Huawei может и не подняться.

Заранее проверьте политику своего коммутатора. Часть вендоров чужие модули вообще не блокирует, часть блокирует по умолчанию, у части есть команда, разрешающая неподдерживаемые трансиверы. Это написано в документации на модель.

Кодировку можно перепрошить, и нормальные поставщики делают это под заказ. Если вы меняете парк коммутаторов, старые модули часто перекодируют вместо покупки новых.

Про подбор самого коммутатора под сеть у нас есть отдельная статья: как выбрать коммутатор.

Когда модуль не нужен: DAC-кабели

Если два устройства стоят в одной стойке или в соседних, оптика может оказаться лишней. Для коротких расстояний берут DAC - медный кабель прямого подключения с впаянными разъёмами SFP+ или QSFP на концах. Модули не нужны вовсе, задержка меньше, цена ниже.

Ограничение - дальность: обычно до 3-5 метров для пассивных вариантов, до 10-15 для активных. Подробный разбор с расчётом, когда это выгоднее оптики: медный кабель прямого подключения DAC.

Что проверить перед покупкой

Короткий чек-лист, по которому подбирают модуль:

1. Модель коммутатора и наличие свободного порта нужного типа.
2. Скорость - и та, которую порт поддерживает, и та, которая реально нужна.
3. Тип волокна в уже проложенной линии: одномод или многомод.
4. Длина трассы в метрах, а не «примерно далеко».
5. Тип разъёма на патч-кордах, которые у вас есть.
6. Поддержка DDM - должна быть.
7. Температурный диапазон. Коммерческий (примерно 0…+70 °C) годится для отапливаемой серверной. Для уличного шкафа, чердака или неотапливаемого склада берут индустриальный (примерно -40…+85 °C).
8. Кодировка под вашего вендора.

Отдельно про восстановленные модули. Они на рынке есть, и это нормальный вариант при ограниченном бюджете, если продавец честно называет состояние. Признаки бывшего в употреблении модуля: потёртости на корпусе и контактах, следы на язычке-фиксаторе. Надёжнее всего проверять по DDM: у модуля, который долго работал, ток смещения лазера заметно выше начального.

Хранение и обращение с модулями

Оптика не любит грязи, и большая часть проблем на линии происходит именно отсюда.

• Держите заглушки на месте, пока модуль не в работе. Пыль на торце волокна даёт затухание, которого потом не найти.
• Не трогайте торец пальцами: жир с кожи рассеивает свет.
• Чистите разъёмы специальной салфеткой или кассетой, а не тем, что попалось под руку.
• Не гните патч-корды под острым углом. У каждого кабеля есть минимальный радиус изгиба, за ним волокно начинает терять свет, а потом ломается.
• Не превышайте предельную влажность из паспорта модуля и не оставляйте оборудование в конденсате.

Частые вопросы

Чем SFP отличается от SFP+?
Скоростью: SFP это 1 Гбит/с, SFP+ - 10 Гбит/с. Физически это один и тот же форм-фактор, модули выглядят одинаково и встают в одинаковые по размеру порты.

Можно ли поставить SFP в порт SFP+?
Зависит от коммутатора. Некоторые вендоры это разрешают, и линк поднимется на 1 Гбит/с. Другие такой модуль не примут. Уточняется в документации на конкретную модель.

Как понять, одномодовый у меня модуль или многомодовый?
По маркировке на корпусе: там указаны длина волны и стандарт. 850 нм и обозначение SR - многомод, 1310 или 1550 нм и обозначения LR, ER, ZX - одномод. Цвет язычка-фиксатора тоже подсказывает, но единого стандарта на цвета нет, и разные производители красят по-своему.

Обязательно ли покупать модули того же бренда, что и коммутатор?
Нет. Совместимые модули с правильной кодировкой работают так же и стоят заметно дешевле. Важно назвать поставщику модель коммутатора, чтобы кодировку прошили под неё.

Что делать, если линк не поднимается?
Сначала посмотреть DDM на обеих сторонах. Нет Tx power - неисправен модуль. Есть Tx, но нет Rx - проблема в линии: коннектор, патч-корд, сварка. Есть оба, но линк не встаёт - смотреть на несовпадение скорости, длины волны или на блокировку модуля коммутатором.

Модули покупают парами?
Продаются они поштучно, но на линии их нужно два - по одному с каждой стороны, с одинаковой скоростью и длиной волны. Исключение - BiDi: там строго пара A и B с разными длинами волн.

По теме: цветовая кодировка оптоволоконных кабелей · оптоволокно plenum и OFNP · чем отличается коммутатор от маршрутизатора