Prekidači sa optičkim vlaknima zahtijevaju specijalizirane portove

 

 

Radim s mrežnom infrastrukturom već otprilike sedam godina, i ako postoji jedna stvar koja još uvijek zateče ljude-čak i iskusne IT ljude-to je cijela situacija sa specijaliziranim portom s vlaknimaoptički prekidači. Mislili biste da je luka samo luka, zar ne? Plug and play? Ni blizu.

 

 

Problem luke o kome niko ne govori dovoljno

 

Evo šta se dešava: Kompanija odlučuje da pređe na fiber jer je „brže“ (jeste, ali to nije bitno). Oni kupuju ove prekidače, i one skupe, a onda neko-obično mlađi tehničar koji je izvukao kratku slamku-ode da uključi optičke kablove i shvati da se portovi ne poklapaju ni sa čim što su ranije vidjeli. SFP slotovi su prazni. Postoji trenutak panike. Bio sam tamo.

Stvar je u tome što prekidači sa optičkim vlaknima ne dolaze sa ugrađenim-portovima na isti način na koji to rade bakarni prekidači. Oni koriste ove modularne primopredajnike, a najčešći oni na koje ćete naići su SFP (Small Form{2}}faktor Pluggable) i SFP+ moduli. Konvencija imenovanja je neugodna jer SFP+ zvuči kao da bi trebao biti samo bolja verzija SFP-a, što tehnički i jest, ali nisu uvijek zamjenjivi i razlike u brzini su važnije nego što mislite. SFP ima maksimalnu brzinu od 1 Gbps, dok SFP+ obrađuje 10 Gbps. Zatim tu je QSFP za 40 Gbps, QSFP28 za 100 Gbps, i iskreno, abecedna supa se nastavlja.

 

Zašto ova modularnost postoji (i zašto je i briljantna i frustrirajuća)

 

 

Modularni pristup zapravo ima smisla kada prođete početnu glavobolju. Za različite vrste vlakana potrebna je različita optika. Imate jedno-optično vlakno koje može da radi kilometrima-bukvalno 40 km, 80 km, neki čak i pređu 100 km sa odgovarajućom opremom-a tu je i multimode koje je jeftinije, ali pokriva oko 550 metara za 10G brzine. Ne možete koristiti isti primopredajnik za oba jer su valne dužine potpuno različite.

Jednostruki{0}}način obično radi na talasnim dužinama od 1310 nm ili 1550 nm. Multimode? Obično 850nm. Optika se mora poklopiti ili samo ubacujete svjetlo u kabel i nadate se najboljem, što ne funkcionira. Uopšte. Video sam ljude kako pokušavaju.

Ono što me zaista hvata je da čak i unutar iste kategorije imate varijacije. Uzmite SFP+ module za jedno-modno vlakno-postoje verzije predviđene za 10 km (LR), 40 km (ER), 80 km (ZR), pa čak i veće udaljenosti. Svaki od njih koristi različitu lasersku tehnologiju, različite optičke proračune. Modul od 80 km mogao bi koštati pet puta više od verzije od 10 km, a spolja izgledaju identično. Morate pročitati sićušnu naljepnicu sa strane i sretno u tome u slabo osvijetljenoj server sobi.

 

Finansijska stvarnost

 

Ovdje stvari postaju zanimljive ili depresivne, ovisno o situaciji s vašim budžetom. Pristojna šasija sa optičkim prekidačem{1}}na nivou preduzeća mogla bi vam koštati 8.000 do 15.000 USD. Zvuči skupo, ali čekajte-to je samo prazna kutija. Oni SFP+ primopredajnici? Svaki od njih može biti od 150 do 800 dolara ovisno o marki i specifikacijama. Trebate 24 porta? Izračunaj. I ne daj bože da vam trebaju moduli proširenog dometa ili DWDM stvari.

Neki ljudi pokušavaju uštedjeti novac kupovinom primopredajnika-treće strane. Ponekad ovo dobro funkcionira. Ponekad apsolutno ne radi, a vi rješavate problem sa gubitkom fantomskih paketa u 3 ujutro jer firmver prekidača ne radi baš dobro s isključenom-optikom marke. Cisco je poznat po tome što je izbirljiv u vezi sa ovim-njihovi prekidači često provjeravaju šifru dobavljača u primopredajniku i upozoravaju ako nije "odobren". Obično možete poništiti ova upozorenja, ali tada ste poništili ugovor o podršci. Zabavna vremena.

 

Igra konektora

Zatim, tu je i cijela situacija sa konektorom, koja zaslužuje svoje lajanje. LC konektori su sada prilično standardni za aplikacije sa jednim-modelom-, mali su, dupleks, i zaključavaju se na mjestu uz zadovoljavajući klik. Ali multimod instalacije ponekad i dalje koriste SC konektore, koji su ove veće kvadratne stvari koje morate ugurati i uvrnuti. A ako radite sa starijom infrastrukturom, možda ćete naići na ST konektore, koji su okrugli sa bajonet-bravom. Pokušaj praćenja koji su vam patch kablovi potrebni za koju instalaciju je posebna vrsta organizacijskog izazova.

Jednom sam proveo cijelo popodne tražeći LC-na-SC fiber patch kabl u data centru jer je neko "organizirao" ormar za upravljanje kablovima po boji umjesto po tipu konektora. Kabl je bio narandžasti. Sve vlakno je narandžasto ili žuto ili povremeno plavo ako je jedno-način rada. Vrlo korisno.

 

 

Polaritet i stvarnost dva{0}}optika

 

Evo nečega što nije dobro objašnjeno u većini dokumentacije: vlakna su jednosmjerna. Potrebna su vam dva niza-jedan za prijenos, jedan za prijem. Primopredajnik ima TX i RX stranu, i apsolutno morate pravilno postaviti polaritet. Povežite TX na TX i RX na RX, a vi sjedite i pitate se zašto se veza ne pojavljuje. Pitaj me kako znam.

Neke novije tehnologije poput BiDi (dvosmjerne) optike mogu pokrenuti oba smjera na jednom vlaknu koristeći različite valne dužine, što je zaista pametno. Ali oni su specijalizovani, skuplji i ne možete ih samo zameniti u standardnu ​​konfiguraciju bez provere kompatibilnosti. Sve u vlaknima zahtijeva provjeru kompatibilnosti. To je iscrpljujuće.

Cijeli problem polariteta postaje još složeniji s MPO/MTP konektorima koji se koriste u 40G i 100G aplikacijama. Ovo su trakasti konektori sa 12 ili 24 vlakna u jednom utikaču, a postoje tri različita standarda polariteta-Metoda A, Metoda B i Metoda C. Pogrešite polaritet na 24-konektoru vlakana i ne popravljate samo jednu vezu, već potencijalno ponovo prekidate cijeli kabel. Ne želim da pričam o tome koliko to traje.

 

Usklađivanje brzine i autopregovaranje (ili nedostatak istih)

 

Bakarni Ethernet ima autopregovaranje. Nije savršeno, ali radi većinu vremena. Dva uređaja se rukuju, odredite najbržu uobičajenu brzinu i možete. Vlakna? Ha. Fiber primopredajnici su fiksne{4}}brzine. SFP modul je 1G. SFP+ modul je 10G. Ponekad možete pokrenuti 10G modul na 1G brzinama ako ga prekidač podržava i konfigurirate ga ručno, ali nije automatski i definitivno nije zajamčeno.

Ovo stvara prave probleme u okruženjima mješovite{0}}brzine. Ne možete jednostavno priključiti server sa 10G optičkom NIC-om u komutacijski port sa 1G SFP modulom i očekivati ​​da će raditi, iako fizički konektor dobro odgovara. Optika se neće sinhronizovati. Veza ostaje dolje. Zatim kupujete različite module ili rekonfigurirate topologiju svoje mreže.

 

Ocjene temperature su važnije nego što mislite

Industrijski{0}}primopredajnici postoje s razlogom. Standardna komercijalna optika je ocenjena za možda od 0 stepeni do 70 stepeni. To je u redu za podatkovni centar{5}}kontrolisan klimom. Ali ako instalirate prekidače u skladištu, ili na mjestu tornja za mobilne telefone, ili bilo gdje gdje je stvarno vruće ili hladno, potrebni su vam industrijski{7}}temperaturni moduli ocijenjeni za -40 stepeni do 85 stepeni. Ovi koštaju znatno više.

Radio sam na projektu gdje je neko koristio komercijalne SFP+ module-klase u vanjskoj instalaciji ormarića. Dobro funkcionisao u prolece. Ljeto je pogodilo, unutrašnje temperature u ormaru su prešle 75 stepeni, a primopredajnici su počeli nasumično otkazivati. Povremeni kvarovi su najgora vrsta jer provodite dane rješavajući probleme prije nego što shvatite da je problem s temperaturom. Na kraju smo zamijenili 32 modula. Verzije sa produženim{9}}tempom koštaju oko 40% više po jedinici.

 

 

Budžeti snage i optički gubici

 

Ovo postaje tehnički brzo, ali osnovna ideja je da svaka optička veza donosi gubitak. Svaki konektor dodaje oko 0,5 dB gubitka. Spojevi dodaju 0,1 do 0,3 dB. Samo vlakno ima slabljenje-obično oko 0,5 dB/km za single-način na 1310 nm, manje na 1550 nm. Sve ovo saberete i dobijete ukupan gubitak veze.

Primopredajnik ima budžet snage-razliku između snage odašiljanja i osjetljivosti prijemnika. Za tipičan 10G LR modul, možda imate -1 dBm snagu odašiljanja i -14,4 dBm osjetljivost prijemnika, što vam daje 13,4 dB budžeta snage. Vaš gubitak veze mora biti manji od toga, sa određenom marginom za degradaciju tokom vremena.

U praksi, ove kalkulacije više rijetko radite ručno jer vam dokumentacija renomiranih proizvođača modula govori o nominalnoj udaljenosti. Ali kada gurate udaljenosti blizu granice, ili kada rješavate problem s marginalnom vezom, razumijevanje budžeta optičke snage postaje kritično. Potreban vam je optički mjerač snage, što je još 300 do 2000 dolara ovisno o karakteristikama.

 

DWDM Zečja rupa

 

Multipleksiranje guste valne dužine je mjesto gdje stvari postaju pravilno složene. Umjesto da koristite jednu talasnu dužinu po vlaknu, DWDM vam omogućava da pokrenete više talasnih dužina-32, 48, 96, čak i više - na jednom vlaknu. Svaka talasna dužina je u suštini zaseban 10G ili 100G kanal.

Primopredajnici za DWDM su podešeni na određene talasne dužine na ITU mreži. Postoji 96 kanala međusobno udaljenih 50 GHz u C-opsegu (1530nm do 1565nm region). Morate pratiti koji primopredajnik je na kojoj talasnoj dužini, i oni su kodirani bojama-ali boje ne odgovaraju talasnoj dužini ni na koji intuitivan način. Kanal 29 je ljubičast. Kanal 30 je roze. Zašto? Nema dobrog razloga.

DWDM se koristi u dugotrajnim-aplikacijama i interkonekcijama centara podataka gdje su vlakna ograničena i skupa. Primopredajnici koštaju više, potrebna vam je oprema za multiplekser/demultiplekser, a stabilnost temperature postaje još kritičnija jer drift talasne dužine može uzrokovati preslušavanje kanala.

 

Konfiguracija softvera nije uvijek jednostavna

Čak i nakon što ste instalirali pravi fizički primopredajnik, niste gotovi. Mnogi prekidači zahtevaju da konfigurišete brzinu porta, duplex režim (koji bi trebalo da bude pun za vlakna, ali sam video čudne greške), a ponekad i ručno omogućite port. Neki dobavljači podrazumevano onemogućavaju portove.

Ako koristite DAC (Direct Attach Copper) kablove za kratke staze umjesto optičkih primopredajnika-što je uobičajeno za prebacivanje-za-prebacivanje linkova u istom racku-kabl ima primopredajnike ugrađene na oba kraja. Ali prekidač ih i dalje vidi kao SFP+ portove i još uvijek ih morate konfigurirati. DAC kablovi su jeftiniji od fiber plus dva primopredajnika, ali su ograničeni na oko 5 metara i debeli su i nefleksibilni. Upravljanje kablovima sa DAC kablovima nije zabavno.

 

Zaključavanje dobavljača{0}}i kompatibilnost

 

Svi veliki dobavljači prekidača-Cisco, Juniper, Arista, HPE- žele da kupite njihove brendirane primopredajnike. Ovo su često samo rebrendirani moduli stvarnih proizvođača optike kao što su Finisar, Lumentum ili Avago, ali sa EEPROM programiranjem-specifičnim za dobavljača. Marža može biti 300% ili više.

Optika nezavisnih{0}} kompanija kao što su fs.com ili 10Gtek većinu vremena radi dobro. Ključ je da dobijete kodirane module koji se pravilno identifikuju na prekidaču. Neki dobavljači to olakšavaju od drugih. Arista je prilično otvoren po pitanju optike treće strane. Cisco... manje. U stvari postoji domaća industrija optičkih kompanija koje su specijalizovane za "kompatibilne" module koji prolaze provjere dobavljača.

Stvarno frustrirajuće je kada radite instalaciju od više-prodavača i optika svakog dobavljača koristi malo drugačije specifikacije čak i za istu nominalnu brzinu i udaljenost. Možete završiti sa vezama koje rade, ali pokazuju visoku stopu grešaka, ili vezama koje u početku rade dobro, ali degradiraju brže od očekivanog.

 

Čišćenje i održavanje

 

Niko ne voli da priča o čišćenju vlakana, ali je apsolutno kritično. Jedna čestica prašine na krajnjoj strani konektora za vlakna može uzrokovati značajan gubitak signala ili potpuni kvar veze. Krajnje površine su sićušne-oko 9 mikrona za prečnik jezgre jednog-modnog vlakna. Čestica prašine je ogromna u poređenju.

Trebalo bi da očistite svaku optičku vezu, svaki put. Realnost? To se ne dešava uvek u proizvodnim okruženjima gde žurite da vratite uslugu. Ali trebalo bi da se desi. Koristite odgovarajuće alate za čišćenje vlakana-specijalizirane maramice i štapiće za čišćenje, a ne košulju. Pregledajte fiber mikroskopom. Izduvajte otvore komprimovanim vazduhom.

Rešio sam probleme sa "lošim primopredajnicima" koji su zapravo bili samo prljave veze. Očistite vlakno, problem riješen. Ali prljavštinu ne možete vidjeti golim okom, tako da gubite vrijeme prvo na zamjenu modula i pokretanje dijagnostike.

 

Buduće-Glavobolje za ispravljanje

Kada dizajnirate optičku mrežu, trebali biste razmišljati o rastu i budućim potrebama propusnog opsega. Ok, dobro. Ali koliko daleko u budućnost? SFP+ na 10G izgledao je kao pretjerano prije deset godina. Sada to postaje osnova za serverske veze. Da li koristite OM3 multimode vlakno koje je dobro za 10G ili trošite više na OM4 koji može podnijeti 40G i 100G na razumnim udaljenostima?

Jedno-modno vlakno je "dokaz-budućnosti" po tome što samo vlakno može podnijeti sve brzine koje slijede-ograničavajući faktor su primopredajnici i portovi komutatora. Ali jedno-način rada košta više za instalaciju, zahtijeva skuplje primopredajnike, a plaćate za mogućnosti koje vam možda neće trebati godinama. Ili će vam zatrebati sljedeće godine. ko zna

Problem sa brojem portova je povezan. Kupujete prekidač sa 48 portova. U početku ih popunite 30. Izgleda dobro. Dvije godine kasnije potrebna su vam 52 porta i instalirate još jedan prekidač, koji se bavi slaganjem ili konfiguracijom tkanine, dodajući složenost. Da li ste trebali unaprijed kupiti veći prekidač? Možda, ali košta 50% više i nema garancije da ćete zaista prerasti u to.

 

Kada stvari krenu po zlu

Rješavanje problema s vlaknima je vlastiti skup vještina. Veza je pala. Zašto? može biti:

Prljavi konektori (očistite i ponovo provjerite)

Pogrešan tip primopredajnika (provjerite specifikacije)

Oštećeno vlakno (pokrenite OTDR test ako ga imate, sretno ako ga nemate)

Prekoračena ocjena udaljenosti (izmjerite stvarnu dužinu kabla)

Nepodudaranje talasne dužine (provjerite oba kraja)

Port nije konfiguriran (provjerite konfiguraciju prekidača)

Neispravan primopredajnik (zamjena i testiranje)

Obrnuti polaritet (provjerite TX/RX veze)

Budžet snage je premašen (izmjerite optičku snagu)

Softverska greška u firmveru prekidača (ažuriraj i moli se)

Problem je u tome što ovi kvarovi spolja često izgledaju identično. "Nema veze" je sve što dobijete. Počinjete raditi kroz listu, mijenjati komponente, dok nešto ne proradi. Nije elegantno.

Povremeni problemi su gori. Laganje veze, gubitak paketa koji dolazi i odlazi, greške koje rastu pod opterećenjem. Oni mogu biti uzrokovani marginalnom optičkom snagom, temperaturnim fluktuacijama, vibracijama koje utječu na sjedište konektora, elektromagnetnim smetnjama ako trčite u blizini opreme za napajanje ili desetak drugih stvari.

 

Ono što bih volio da mi je neko rekao

Počnite sa dobrim dokumentacionim sistemom. Pratite koji se primopredajnici nalaze na kojim portovima, koje verzije firmvera rade, koje vrste kablova i dužine su instalirane. Koristite odgovarajuće etikete. Imajte rezervne dijelove pri ruci jer primopredajnici pokvare, a čekanje isporuke kada proizvodnja nestane nije zabavno.

Kupujte od renomiranih dobavljača čak i ako košta više. Najjeftinija moguća optika u početku bi mogla uštedjeti novac, ali rješavanje čudnih problema s kompatibilnošću nije besplatno. Vaše vrijeme ima vrijednost.

Testirajte sve prije implementacije. Nivoi optičke snage, stope grešaka, testovi brzine. Nemojte pretpostavljati da radi samo zato što se link pojavi.

I možda najvažnije: specijalizovani portovi nisu greška, oni su karakteristika. Modularnost vam daje fleksibilnost da odgovarate tačnom tipu vlakana, udaljenosti i zahtjevima brzine za svaku vezu. Samo što je krivulja učenja strmija nego što iko unaprijed priznaje.

Tehnologija radi. Jednom kada shvatite s čime imate posla, optička vlakna su pouzdana i brza i bolje od bilo čega drugog rješavaju zahtjeve propusnog opsega modernih mreža. Ali onaj dio "kada shvatite"? Za to je potrebno vrijeme, greške i vjerovatno neke kasne noći buljenja u neosvijetljene LED diode porta i pitajući se šta ste pogriješili.

U redu je. Svi prolaze kroz to.