Оптические модули. Описание и класификации

На сегодня, практически все сетевое оборудование, которое служит для передачи данных в сетях Ethernet, дает возможность пользователю подключить оптико-волоконною линию через оптические порты. В них устанавливаются оптические модули, в которые уже можно подключать кабель. Каждый модуль при стандартной передаче данных используют встроенный приёмник и передатчик. В зависимости от скорости и дальности передачи данных используют различные типы модулей. Оптические модули различаются формфактором (GBIC, SFP, X2, XFP...), типом технологии («прямые», CWDM, WDM, DWDM...), мощностью, разъемами (FC, LC, SC...) и др..

Рассмотрим форм-факторы оптических модулей

GigaBit Interface Converter (GBIC) - эти модули активно использовались в 2000-х. Самый первый промышленно-стандартизованный формат модулей. Часто их применяли при передаче через многомодовые волокна. Сейчас они уже мало где используются из-за своих габаритов. На изображении снизу показаны два GBIC-модуля 1000Base-T и 1000Base-LX:

Small Form-factor Pluggable (SFP) – это модули наследники GBIC. На сегодня этот формат модулей самый распространенный, они гораздо удобнее и компактнее. Такой формфактор позволяет значительно повысить плотность портов на сетевом оборудовании. В один юнит стало возможно реализовать до 52-ух оптических портов благодаря их компактности. Такие модули используются для передачи данных на скоростях 100/1000Mbits. На изображении снизу изображена пара модулей 1000Base-LX и 1000Base-T, а именно Cisco GLC-LH-SMD и GLC-T:

 

Enhanced Small Form-factor Pluggable (SFP+) – имеют такие же размеры как SFP. SFP+ используются для передачи данных на скоростях 10 Gb, и могут работать в режимах - 1000Base и 10GBase. Лишь дальнобойные CWDM-модули имеют большую длину из-за радиатора.. Ниже изображено два модуля SFP+ — CWDM и обычный 10GEBase-LR.

10 Gigabit Small Form Factor Pluggable (XFP), как и модули SFP+, применяются для передачи данных на скоростях 10 Gb, но поддерживают передачу данных на большие расстояния. XFP модули немного больше по размеру, чем SFP+. На изображении снизу изображен модуль Juniper XFP-10GE-LR.

XENPAK модули за частую используются в решениях Cisco для передачи данных на скоростях 10 Gbits. Сейчас их можно редко встретить в старых линейках маршрутизаторов. Например, интерфейсная плата Cisco WS-X6704-10GE имеет 4 порта для подключения XENPAK модулей:

X2 – дальнейшее развитие модулей формата XENPAK. Часто в разъемы X2 можно установить модуль TwinGig, в который уже можно установить два модуля SFP… Это нужно в случае, если на оборудовании нет 1GE оптических портов. В основном X2-формфактор использует Cisco. В продаже существуют адаптеры X2-SFP+ (XENPAK-to-SFP+).

QSFP/QSFP+ - компактные модульные сетевые трансиверы, используются в высокоскоростных сетях передачи данных. Модули QSFP и QSFP+ позволяют использовать скорость передачи данных от 40 Gb.

WDM – Такие модули работают в паре, например 1310/1550 1550/1310 нм. С одной стороны модуль передает данные на длине волны 1310 нм, а принимает на 1550 нм, а с другой стороны модуль принимает на 1310, а передает на 1550нм. Это позволяет вместо двух волокон для организации одного канала использовать одно. Приёмник на таких модулях так и остается широкополосным. Бывают как для 1GE, так и для 10GE. Часто попадается, что один модуль синего цвета, а второй – желтого. У Cisco, например, это модуля GLC-BX-D и GLC-BX-U.

 

CWDM – продолжение технологии WDM. С ее использованием можно добиться до 8 дуплексных каналов по одному волокну. Для этих целей используются CWDM-мультиплексоры. Для этого также используют специальные CWDM-модули, в простонародье их называют «цветные», они передают сигнал на определенной длине волны. В то же время приемник на них широкополосный. Кроме того, такие оптические модули часто делают для передачи на большие расстояние (до 160 км).

Соответственно, оптические модули поддерживают различные стандарты Ethernet. В основном сейчас распространены следующие cпецификации:

Спецификация	Среда	Расстояние
100Base-LX	100 мегабит по волокну	10км
100Base-T	100 мегабит по меди	100 м
1000Base-LX	1000 мегабит по волокну	10 км
1000Base-T	1000 мегабит по меди	100 м
1000Base-ZX	1000 мегабит по одномодовому волокну	70 км
10GBase-LR	10GE по одномодовому волокну	10 км
10GBase-ER	10GE по одномодовому волокну	40 км
40GBase-KR4	Бекплейн	1м
40GBase-CR4	Медныйтвинаксиальный кабель	7 м
40GBase-SR4	Оптика многомод, 850 нм	150 м
40GBase-LR4	Оптика одномод, 1310 нм	10 км

В таблице перечислины основне типы, которые используются в провайдерских сетях. Обычно в названии или спецификации написано, по какому стандарту будет работать тот или иной модуль. Но еще важно посмотреть, поддерживает ли этот стандарт порт оборудования, куда будет установлен модуль. Например, 100Base-LX не заведется в порту коммутатора, поддерживающего только 1000Base-LX. Эту особенность тоже надо учитывать.

Разъемы куда подключают оптические патчкорды на оптических модулях сей час используются преимущественно два типа раъемов — SC и LC. SFP-модули имеют разъем LC, в то время как X2/XENPAK — SC.

Subscriber Connector (SC) - это тип волоконно-оптического разъема, широко используемый для одномодового и многомодового волокна. Разъем SC относится к классу разъемов общего пользования и широко применяется в различных по масштабу сетях. Для подключения к разъему SC используются волоконно-оптические патчкорды (с коннекторами одного типа или коннекторами разных типов), которые предназначены для осуществления коммутации между портами активного оборудования. Более дешевый и удобный, но менее надежный аналог FC. Легко соединяется (защелка), разъемы могут располагаться плотно. Однако пластиковая оболочка может сломаться, да и на затухание сигнала и обратные отражения влияют даже прикосновения к коннектору. В общем, используется наиболее часто, но не рекомендуется на важных магистралях.

Lucent Connector (LC) – самый широко используемый соединительный тип разъема на сегодня. Уменьшенный аналог SC. За счет малого размера применяется для кроссовых соединений в офисах, серверных и т.п. - внутри помещений, там где требуется высокая плотность расположения разъемов. Автор разработки этого типа коннектора - ведущий производитель телекоммуникационного оборудования, Lucent Technologies (США) - изначально прогнозировал своему детищу судьбу лидера рынка. В принципе, так оно и есть. Особенно учитывая то, что этот тип разъема относится к соединениям с повышенной плотностью монтажа.

FC - Старый, зарекомендовавший себя стандарт. Отличное качество соединения, особенно FC/UPC, FC/APC. подпружиненное соединение, за счет чего достигается "вдавливание" и плотный контакт; металлической колпачок - прочная защита; коннектор вкручивается в розетку, а значит, не может выскочить, даже если случайно дернуть; шевеление кабеля не влияет на соединение. Однако плохо подходит для плотного расположения разъемов - необходимо пространство для вкручивания/выкручивания.