Энциклопедия по оптическим SFP трансиверам: виды, характеристики и критерии выбора

Энциклопедия по оптическим SFP трансиверам: виды, характеристики и критерии выбора

SFP-трансивер – компактный модуль приема и передачи, трансформирующий электрический сигнал, продуцируемый сетевым оборудованием, в оптический, для дальнейшей передачи по оптоволоконной сети. Аббревиатура “SFP” расшифровывается “small form-factor pluggable”, что в полной мере отражает конструкцию детали, электронные компоненты находятся внутри небольшого корпуса из металла.

С одного торца на корпусе предусмотрены контакты для соединения с сетевым оборудованием, с другого – интерфейс для взаимодействия с линией связи. Какими классами представлены SFP-трансиверы? Каковы их особенности? Какими характеристиками руководствоваться при подборе?

Особенности конструкции

Основные элементы трансивера:

• Передающий модуль (Tx) – лазер;

• Модуль приема сигнала (Rx) – широкополосный светочувствительный элемент;

• Соединительные разъемы (один или несколько, в зависимости от модели) для подключения оптоволокна;

• Плата для размещения электронных компонентов;

• Плата EEPROM;

• Дорожки для прохождения электрического сигнала;

• Корпус из металлического сплава;

• Фиксирующие элементы и механизмы.

По сути, трансиверы SFP – развитие модулей GBIC, также обеспечивающих прием и передачу сигнала, однако, менее компактных и скоростных.

Контент по теме:

1. Каталог оптических трансиверов SFP https://lan-art.ru/catalog/opticheskoe-oborudovanie/transivery-opticheskie/;

2. SFP-модули https://lan-art.ru/catalog/opticheskoe-oborudovanie/transivery-opticheskie/moduli-sfp/;

3. Трансиверы XFP https://lan-art.ru/catalog/opticheskoe-oborudovanie/transivery-opticheskie/moduli-xfp/.

Скорость передачи

SFP-трансиверы передают информацию со скоростями от 100 мегабит до 4.25 гигабит в секунду. Стандарт нужно учитывать при прокладке линии связи, чем выше пропускная способность, тем дороже модуль. Некоторый запас пропускной способности рекомендован, это позволит провести модернизацию сети без значительных конструктивных изменений, но покупка деталей с чрезмерным запасом – неоправданное расходование средств.

Методика передачи данных

Доступны следующие классы трансиверов:

1. Двухволоконные. Модули применяются для того, чтобы организовать передачу данных по паре волокон, многомодовых или одномодовых. Первое волокно передает сигнал, второе – принимает его;

2. Одноволоконные (WDM). Линия связи базируется на единственном одномодовом волокне. Имеет место двусторонняя разнонаправленная передача сигнала, стабильность функционирования обеспечивается частотной разницей между исходящими и входящими отправлениями;

3. CWDM SFP. Трансиверы, задача которых – создание оптического сигнала типа CWDM. Внешне модули идентичны двухволоконным аналогам, но особая настройка передатчиков и мультиплексоров способствует формированию многоканальной системы в пределах одного или комплекса одномодовых волокон;

4. DWDM SFP. Элементы, применяемые в комплексах DWDM, ориентированы на оборудование протяженных комплексов передачи информации, допустимо использование как одного одномодового волокна, так и ряда линий.

Как подобрать подходящую технологию? Ответить на вопрос помогут следующие примеры:

• В пределах объекта прокладываются, как правило, два волокна. Решение – двухволоконные SFP-трансиверы;

• Чтобы соединить объекты, расположенные в пределах города, рациональнее пользоваться модулями WDM. Цена несколько выше, в сравнении с двухволоконными, однако, они дают возможность более эффективно использовать мощности эксплуатируемых линий связи. Преимущество – поддержка сигналов с различной частотой, длиной волны. С одного конца находится элемент, передающий информацию при длине волны 1310 нм, принимающий – на 1550, с другого – элемент, характеристики которого обратны первому. Указанные длины эффективны при длине линии связи не более 40 километров, если дистанция выше, 80, 90 и более километров, длина волны увеличивается до 1490 и 1550 нм;

• В комплексах типа “Metro”, для которых характерен недостаток свободных волокон, рекомендовано использовать уплотнительные системы CWDM или DWDM.

Характеристики

При подборе важны показатели:

1. Вид излучателя. Излучатель – диод, продуцирующий лазерный луч, характеристики которого должны соответствовать волокну. Самый простой вариант FP – недорогой излучатель, подходящий для одномодовых, многомодовых волокон, обеспечивающий скорость передачи до гигабита в секунду. Наиболее совершенный вариант – EML (лазерный диод с внешним резонатором), характерный для систем CWDM и DWDM, обеспечивающий скорость до 100 гигабит в секунду;

2. Вид волокна. Излучатель и улавливатель светового сигнала должны соответствовать виду используемого оптоволокна, одномодовое или многомодовое;

3. Число оптических портов. Классический вариант – 2 порта, трансмиттер и ресивер. В последнее время, однако, повышается спрос на трансиверы, укомплектованные единственным портом, выполняющим обе функции. Эффективность в данном случае достигается тем, что прием и передача ведутся на разных частотах, а разделение сигналов обеспечивается мультиплексором;

4. Вид разъема. Например, для комплексов Ethernet характерны компактные разъемы LC (универсальные) и SC (исключительно одноволоконные модули);

5. Максимум и минимум излучаемой мощности. При расчете общей мощности линии нужно руководствоваться именно минимальным средним показателем;

6. Чувствительность принимающего модуля. Чувствительность обозначает минимум мощности, который способен зафиксировать фотодетектор. Оптимальные параметры:

   • От минуса 15 до минуса 21 дБ – SFP, дистанция линии – несколько километров;

   • -14…-28 – дистанция в 2-4 десятка километров;

   • -32…-35 – 80-160 километров;

   • -40…-45 – 200 километров.

7. Необходимо принимать во внимание зависимость чувствительности от скорости трансфера информации. Например, если этот показатель находится в районе 10 гигабит в секунду, то чувствительность вряд ли окажется ниже минуса 24 дБ. Невысокие значения принимаемого сигнала, как правило, предполагают использование лавинных диодов, негативная особенность которых – повышение шумов. Рост чувствительности наблюдается вместе с увеличением улавливающей зоны, однако, чем крупнее деталь, тем ниже быстродействие;

8. Напряжение. Оптимум – 3.8 В, допустимы незначительные отклонения

Классификация

Распространенные классы трансиверов SFP:

1. CWDM-BIDI. Одноволоконный модуль, ориентированный на комплексы CWDM. За счет отправки и приема сигнала на одной волне удалось добиться двукратного прироста пропускной способности. Конструктивная особенность – присутствие не классического разъема Duplex LC, а пигтейла с разъемом формата LC/APC;

2. SDI-SFP. Трансиверы, используемые для трансфера видеосигнала. Применяются, в основном, в центрах телевизионного вещания. Скорость передачи составляет 3, 6 или 12 гигабит в секунду;

3. SmartSFP. Набор функций отличается от классических модулей. Они не просто отправляют и принимают данные, а могут, к примеру, фиксировать оптические показатели сети, определять стабильность сигнала, присутствие в нем помех и шумов;

4. Cooper SFP. Очень распространенный класс. Коннектор RJ45 позволяет подключить стандартную витую пару;

5. CSFP. Нестандартная версия, конструктивно ее можно представить как пару одноволоконных трансиверов WDM, объединенных в металлическом корпусе формата SFP. Трансивер займет только один порт коммутирующего устройства, но позволит сформировать 2 канала связи;

6. SGMII. Трансиверы, необходимые для синхронизации скорости портов. Они дают возможность превратить скоростной порт GE в классический FE;

7. xPON. Особые трансиверы, необходимые для организации древовидных пассивных оптоволоконных сетей.