ماژول SFP، SFP+، SFP28، QSFP28 و QSFP-DD: راهنمای انتخاب

ماژول یا ترنسیور (transceiver) قطعه‌ی قابل تعویضی است که در پورت سوییچ، روتر یا کارت شبکه قرار می‌گیرد و سیگنال الکتریکی دستگاه را به نور یا سیگنال مسی تبدیل می‌کند. هنگام انتخاب، دو چیز را جدا از هم مشخص کنید: فرم فکتور (SFP، SFP+، QSFP28 و غیره) که پورت دستگاه تعیین می‌کند و سقف سرعت را مشخص می‌کند، و نوع اپتیک (SR، LR، ER و غیره) که نوع فیبر، طول موج و برد را تعیین می‌کند. مثلاً 10GBASE-SR و 10GBASE-LR هر دو SFP+ هستند و در یک پورت می‌نشینند، ولی اولی روی فیبر multimode تا 400 متر کار می‌کند و دومی روی single-mode تا 10 کیلومتر.

فرم فکتورها#

سرعت پورت حاصل ضرب تعداد لین در سرعت هر لین است. حرف Q (Quad) یعنی چهار لین و DD (Double Density) یعنی یک ردیف کنتاکت اضافه و هشت لین. لین‌های 50G و 100G با مدولاسیون PAM4 کار می‌کنند.

چون لین‌ها از هم جدا هستند، یک پورت چند لینه را می‌توان به چند لینک با سرعت کمتر تقسیم کرد (breakout). مثلاً 40GBASE-SR4 با کابل breakout به چهار پورت 10GBASE-SR وصل می‌شود. تفاوت QSFP-DD و OSFP در ابعاد، حرارت و اکوسیستم را در مقایسه‌ی QSFP-DD و OSFP ببینید.

نوع اپتیک و برد#

در 1G و 10G نام‌ها ساده‌اند:

• طبق IEEE 802.3ae، لینک ER بلندتر از 30 کیلومتر «engineered link» است؛ یعنی باید افت واقعی مسیر را حساب کنید.
• 10GBASE-ZR بخشی از استاندارد 10 گیگابیت اترنت نیست و هر وندور مشخصات خودش را دارد.

از 40G به بعد، نام‌ها یک عدد در انتها می‌گیرند که تعداد لین نوری را نشان می‌دهد: یا چند جفت فیبر موازی (SR4، DR4، SR8) یا چند طول موج روی یک جفت فیبر (LR4، FR4).

400ZR یک رابط coherent است که OIF تعریف کرده و در قالب‌هایی مثل QSFP-DD و OSFP ساخته می‌شود. ماژول‌های ZR پر مصرف‌اند؛ سقف توان پورت را پیش از خرید بررسی کنید.

برد multimode با بالا رفتن سرعت کوتاه‌تر می‌شود: روی OM3، 300 متر در 10G و 70 متر در 100G. دلیل آن و این که کجا کدام فیبر را بکشید در فیبر single-mode یا multimode آمده است.

طول موج‌ها#

• 850 نانومتر: ماژول‌های multimode (SX، SR).
• 1310 نانومتر: ماژول‌های single-mode با برد متوسط (LX، LR).
• 1550 نانومتر: ماژول‌های single-mode با برد بلند (ZX، ER، ZR).

در ماژول‌های معمولی که یک فیبر برای ارسال و یکی برای دریافت دارند، دو سر لینک باید ماژول با طول موج یکسان داشته باشند. استثنا ماژول‌های BiDi هستند.

BiDi، CWDM و DWDM#

BiDi روی یک رشته فیبر single-mode کار می‌کند و هر سر با طول موج متفاوتی ارسال می‌کند. پس ماژول‌ها جفتی‌اند و دو سر لینک نباید یکسان باشند:

ماژول 10G BiDi سیسکو تا 10 کیلومتر برد دارد. BiDi وقتی به کار می‌آید که فیبر آزاد کم است، چون هر لینک فقط یک رشته مصرف می‌کند.

CWDM چند طول موج با فاصله‌ی 20 نانومتری را روی یک فیبر می‌برد (شبکه‌ی طول موج ITU-T G.694.2). همین ایده داخل بعضی ماژول‌ها هم هست: 40GBASE-LR4 چهار طول موج 1271، 1291، 1311 و 1331 نانومتر را روی یک جفت فیبر با LC دوبل ترکیب می‌کند.

DWDM کانال‌ها را بسیار نزدیک‌تر به هم و در باند C می‌چیند. برای نمونه، ماژول‌های 10G DWDM در قالب SFP+ در 40 کانال ثابت با فاصله‌ی 100 GHz (بین 1528 و 1563 نانومتر)، یا به صورت tunable در 96 کانال با فاصله‌ی 50 GHz عرضه می‌شوند و حدود 80 کیلومتر برد دارند.

کانکتور: LC دوبل یا MPO#

ماژول‌های موازی (parallel optics) برای هر لین یک جفت فیبر جدا دارند. مزیت اصلی آن‌ها امکان breakout است. هنگام خرید ترانک یا پچ کورد MPO، تعداد فیبر و نوع پولیش را با ماژول هم‌خوان کنید؛ مثلاً 400G-SR8 کانکتور MPO-16 از نوع APC دارد.

DAC و AOC#

برای فاصله‌های کوتاه، مثلاً سرور تا سوییچ در همان رک، به جای دو ماژول و یک پچ کورد می‌توانید از کابلی استفاده کنید که ماژول‌ها روی دو سر آن ثابت‌اند:

DAC کم مصرف‌ترین گزینه است: در 400G، DAC از نوع passive حدود 1.5 وات برای هر سر مصرف دارد، در حالی که ماژول نوری تا 12 وات. محدودیت هر دو طول ثابت است. هر دو سر هم باید فرم فکتور یکسان داشته باشند، مگر کابل breakout مثل QSFP56 به چهار SFP56.

ماژول مسی RJ45#

ماژول RJ45 برای وقتی است که پورت دستگاه SFP است ولی سمت دیگر کابل مسی دارد.

• 1000BASE-T در قالب SFP: تا 100 متر روی کابل Cat5.
• 10GBASE-T در قالب SFP+: در 10G فقط تا 30 متر (سیسکو روی Cat6A یا Cat7؛ میکروتیک برای S+RJ10 روی Cat6 یا Cat7). S+RJ10 در 1G، 2.5G و 5G تا 100 متر کار می‌کند. مصرف ماژول 10GBASE-T سیسکو 2.5 وات است، در برابر 1 وات برای SR یا LR.

اگر فاصله‌ی بیشتری لازم دارید، سوییچ با پورت RJ45 بومی بگیرید؛ 10GBASE-T روی Cat6A تا 100 متر کار می‌کند (مقایسه‌ی کابل‌های Cat5e تا Cat8).

سازگاری#

سازگاری با نسل قبل#

• پورت QSFP-DD ماژول‌های QSFP+، QSFP28 و QSFP56 را می‌پذیرد و با سرعت همان ماژول کار می‌کند. در OSFP، ماژول QSFP فقط با یک آداپتور مکانیکی passive می‌نشیند و پورت باید روی 100G یا 40G تنظیم شود.
• بسیاری از پورت‌های SFP+ ماژول 1G را هم می‌پذیرند، ولی نه همه؛ datasheet دستگاه را ببینید. در میکروتیک، برای ماژول نوری 1G در پورت SFP+ باید روی هر دو دستگاه سرعت را دستی تنظیم کنید (RouterOS 7.12 به بعد):

/interface ethernet set sfp-sfpplus1 auto-negotiation=no speed=1G-baseX

• دو سر لینک باید یک استاندارد را اجرا کنند. ماژول 10GBASE-SR با 1000BASE-SX لینک نمی‌گیرد، حتی با این که هر دو 850 نانومتر هستند. در 25G و بالاتر، FEC دو سر هم باید یکی باشد.
• ماژول‌ها در رده‌های دمایی مختلف ساخته می‌شوند. سیسکو سه رده دارد: COM از 0 تا 70 درجه، EXT از منفی 5 تا 85 درجه و IND از منفی 40 تا 85 درجه‌ی سانتی گراد. برای کابینت بیرونی یا محیط صنعتی رده‌ی مناسب بگیرید.

قفل وندور و ماژول غیر اصلی#

نام سازنده، شماره‌ی قطعه و سریال در EEPROM ماژول ذخیره شده و دستگاه آن را می‌خواند. رفتار وندورها با ماژول غیر اصلی متفاوت است:

• Cisco: بعضی مدل‌ها ماژول تأیید نشده را نمی‌پذیرند. در Catalyst 3850 پورت با خطای gbic-invalid به حالت err-disable می‌رود. سیسکو برای این حالت دو دستور زیر را مستند کرده است:

Switch(config)# service unsupported-transceiver
Switch(config)# no errdisable detect cause gbic-invalid

• Juniper: توصیه می‌کند فقط ماژول Juniper استفاده کنید. JTAC ماژول‌های ثالثی را که Juniper تأیید نکرده پشتیبانی نمی‌کند، و طبق مستندات Juniper، ماژول‌های پر مصرف غیر اصلی (مثل ZR و ZR+) ممکن است به دستگاه آسیب حرارتی بزنند که مسئولیتش با کاربر است.
• MikroTik: برای ماژول وندورهای دیگر محدودیتی ندارد. ماژولی که با MSA سازگار باشد باید کار کند، هرچند میکروتیک سازگاری کامل با همه را تضمین نمی‌کند.

پیش از خرید، ماژول را در فهرست سازگاری وندور دستگاه (مثلاً Hardware Compatibility Tool در Juniper) برای همان مدل بررسی کنید.

DOM یا DDM: مانیتورینگ ماژول#

DOM (Digital Optical Monitoring) یا DDM (Digital Diagnostic Monitoring) مقادیر لحظه‌ای ماژول را گزارش می‌کند. در SFP و SFP+ این قابلیت با SFF-8472 تعریف شده و اختیاری است. اگر ماژول آن را پیاده کرده باشد، باید هر پنج مقدار زیر را گزارش کند و آستانه‌های alarm و warning را هم در حافظه‌ی خود داشته باشد:

طبق SFF-8472، دقت توان گزارش شده حدود ±3 dB است. پس برای قضاوت از آستانه‌های خود ماژول استفاده کنید، نه یک عدد کلی. در QSFP28 مدیریت ماژول با SFF-8636 و در QSFP-DD با CMIS انجام می‌شود.

در میکروتیک:

/interface ethernet monitor sfp-sfpplus1

در خروجی، sfp-temperature، sfp-tx-power و sfp-rx-power را ببینید. اگر eeprom-checksum خراب باشد، RouterOS اطلاعات DDM آن ماژول را نشان نمی‌دهد.

در دستگاه‌های سیسکو (مثلاً روتر ASR 901)، show interfaces transceiver detail مقادیر را کنار آستانه‌ها نشان می‌دهد. علامت ++ یعنی عبور از آستانه‌ی high alarm، + یعنی high warning، - یعنی low warning و -- یعنی low alarm.

چک لیست انتخاب ماژول#

1. فرم فکتور پورت هر دو دستگاه را از datasheet مشخص کنید.
2. سرعت، استاندارد و FEC دو سر یکی باشد.
3. نوع فیبر نصب شده را بدانید: single-mode یا multimode، و رده‌ی OM.
4. طول واقعی مسیر را همراه پچ کوردها حساب کنید و نوع اپتیکی بگیرید که آن را با حاشیه پوشش دهد.
5. کانکتور پچ پنل را ببینید: LC دوبل یا MPO (12 یا 16 فیبر، APC یا UPC).
6. اگر فیبر آزاد کم است، BiDi یا CWDM را در نظر بگیرید.
7. داخل رک و تا چند متر DAC، کمی دورتر AOC.
8. ماژول RJ45 را فقط وقتی بگیرید که حرارت و برد 30 متری 10G برایتان قابل قبول است.
9. فهرست سازگاری وندور، پشتیبانی DOM و رده‌ی دمایی را بررسی کنید.

اگر به جای ارتقای ماژول می‌خواهید پهنای باند بین دو سوییچ را بیشتر کنید، چند لینک موازی را با LACP تجمیع کنید.