Оптические модули SFP и QSFP: как выбрать трансивер

Коротко: Трансивер — сменный модуль, который вставляется в порт коммутатора, маршрутизатора или сетевой карты и превращает электрический сигнал в оптический (или передаёт его по меди). Подбор идёт по четырём параметрам: форм-фактор порта (SFP, SFP+, SFP28, QSFP+, QSFP28, QSFP-DD, OSFP), скорость (от 1 до 800 Гбит/с), тип оптики по дальности (SR — сотни метров по многомоду, LR — 10 км по одномоду, ER — 40 км, ZR — 80 км и более) и кодирование под платформу. Ошибка в любом из них — линк не поднимется.

Как читать название модуля

Названия стандартов Ethernet строятся по одной схеме: скорость + BASE + код среды + число линий. В 100GBASE-LR4 «100G» — скорость, BASE — передача без модуляции несущей, L — long reach (дальний), R — семейство кодирования 64b/66b, 4 — четыре оптические линии (здесь — четыре длины волны в одном волокне).

Буква после BASE задаёт дальность и тип волокна: S — short, многомод, 850 нм; L — long, одномод, 10 км; E — extended, 40 км; Z — 80 км и больше (ZR у 10G — отраслевое обозначение вне стандарта IEEE, у 400G — когерентный стандарт OIF 400ZR). Для 400G и новее появились DR (500 м по одномоду), FR (2 км). У гигабита свои буквы: SX — многомод, LX — одномод.

Цифра в конце — число параллельных линий. SR4 — четыре пары волокон (разъём MPO), LR4 — четыре длины волны в одной паре (разъём LC). Это определяет, какой кабель и какую патч-панель придётся использовать.

Форм-факторы и скорости: таблица

Форм-фактор — это механика и электрический интерфейс порта. Он задаёт скорость и число электрических линий, но не дальность: в один и тот же порт QSFP28 можно поставить модуль на 100 м и на 40 км.

NRZ — двухуровневый сигнал, PAM4 — четырёхуровневый: он передаёт вдвое больше бит за такт, но требует обязательной коррекции ошибок (FEC). Подробно о модулях 400G и 800G — в гайде «Сети 400G и 800G».

Обратная совместимость портов

Общее правило: порт принимает модуль своего форм-фактора и, как правило, младшего поколения того же семейства, но не наоборот. Порт SFP+ на большинстве коммутаторов работает с модулем SFP 1G, порт SFP28 — с SFP+ 10G, порт QSFP28 — с QSFP+ 40G. Порт QSFP-DD механически принимает QSFP28 и QSFP+, поэтому миграция на 400G идёт без замены всей оптики сразу.

Оговорки важны. Поддержка младшей скорости зависит от конкретной платформы и даже группы портов: на части 25G-коммутаторов порты SFP28 не умеют 1G, а смена скорости в одном порту иногда переключает всю группу из четырёх. OSFP с QSFP несовместим без переходника. Для установки SFP+ в порт QSFP есть адаптеры QSA (QSFP-to-SFP+), но порт при этом работает на 10G.

Перед заказом сверяйтесь с матрицей совместимости производителя оборудования для вашей модели и версии ПО — это быстрее, чем выяснять после монтажа.

Коды SR, LR, ER, ZR: волокно, длины волн, дальности

Ниже — основные стандарты, которые встречаются в корпоративных сетях, ЦОД и у операторов. Дальности указаны по стандарту; реальная зависит от качества линии и числа соединений.

Модули разных стандартов между собой не работают, даже если скорость и форм-фактор совпадают: 100G LR4 не поднимет линк с 100G CWDM4, хотя оба — одномод и LC. На обоих концах линии должен стоять один и тот же тип.

Многомод и одномод: OM1–OM5 и OS2

Тип модуля обязан совпадать с проложенным волокном. Многомодовое волокно (MMF) имеет сердцевину 50 или 62,5 мкм, работает с недорогими лазерами 850 нм и подходит для коротких линий внутри здания и ЦОД. Одномодовое (SMF) — сердцевина около 9 мкм, работает на 1310 и 1550 нм, дальность — километры и десятки километров.

• OM1 (62,5 мкм) и OM2 (50 мкм) — оранжевая оболочка, устаревшие, для 10G почти непригодны.
• OM3 — бирюзовая (aqua), оптимизирована под лазеры 850 нм, база для 10G/40G/100G в ЦОД.
• OM4 — бирюзовая или фиолетовая, увеличивает дальность SR-модулей примерно в 1,3–1,5 раза относительно OM3.
• OM5 — салатовая, широкополосный многомод для коротковолнового спектрального уплотнения (SWDM, BiDi).
• OS2 — жёлтая, одномод по G.652.D, затухание порядка 0,35 дБ/км на 1310 нм и 0,22 дБ/км на 1550 нм.

SR-модуль в одномодовой линии не заработает нормально, LR-модуль в многомоде даст ошибки или не поднимет линк. Если тип волокна неизвестен — проверьте маркировку кабеля или измерьте линию; как это делается, описано в гайде по выбору рефлектометра.

BiDi, CWDM и DWDM-модули

BiDi (bidirectional) передаёт и принимает по одному волокну на разных длинах волн, например 1310/1550 нм у гигабитных BX-модулей или 1270/1330 нм у 10G. Модули покупают парой: на одном конце «U» (upstream), на другом «D» (downstream) — две одинаковые не заработают. BiDi экономит волокно на арендованных линиях и в старых кабелях.

CWDM-модули работают на одной из 18 длин волн сетки ITU-T G.694.2 (1271–1611 нм с шагом 20 нм). Через пассивный мультиплексор по одной паре волокон идут до 18 каналов. Дальность без усиления — обычно до 40–80 км в зависимости от модуля.

DWDM-модули настроены на канал частотной сетки ITU-T G.694.1 (например, C34 — 193,40 ТГц, 1550,12 нм) или перестраиваемые (tunable). Они нужны для уплотнения десятков каналов и работы через оптический транспорт. Как устроены такие системы, разобрано в статье «Что такое DWDM».

DAC, AOC и breakout-кабели

Для соединений внутри стойки и между соседними стойками дешевле и проще готовые кабельные сборки — они заменяют пару «трансивер + патч-корд + трансивер».

• DAC (Direct Attach Copper) — медный твинаксиальный кабель с разъёмами SFP/QSFP на концах. Пассивный DAC потребляет почти ноль энергии и даёт минимальную задержку; длина на 10G — до 5–7 м, на 25G и 100G — обычно до 3–5 м, на 400G — 2–3 м.
• Активный DAC (ACC/AEC) — с усилителем или ретаймером в разъёме, позволяет немного больше длины.
• AOC (Active Optical Cable) — оптический кабель с впаянными трансиверами, длины от метра до десятков метров (часто до 30–100 м), тоньше и легче DAC.
• Breakout — один порт на несколько: 40G → 4 × 10G, 100G → 4 × 25G, 400G → 4 × 100G или 8 × 50G. Порт коммутатора нужно перевести в режим разбиения в конфигурации.

DOM/DDM: мониторинг оптики

DOM (Digital Optical Monitoring), он же DDM, — встроенная телеметрия модуля. Модуль сообщает температуру, напряжение питания, ток смещения лазера, мощность передатчика и мощность на приёме, а в своей памяти (EEPROM) хранит пороги предупреждений и аварий. Для SFP формат описан в SFF-8472, для QSFP+/QSFP28 — в SFF-8636, для QSFP-DD и OSFP — в спецификации CMIS.

Посмотреть значения можно командой платформы: на Cisco — show interfaces transceiver details, на Juniper — show interfaces diagnostics optics. Падение мощности на приёме ниже предупредительного порога — частый признак грязного разъёма, перегиба или деградации лазера на другом конце. Регулярный сбор DOM в системе мониторинга позволяет заменить модуль до аварии.

У б/у модулей DOM — первый инструмент проверки: ток смещения и мощность передатчика сравнивают с порогами в EEPROM, а модули с аномальными значениями отбраковывают.

Совместимость и кодирование под вендора

Многие коммутаторы читают из EEPROM модуля идентификатор производителя и проверяют его по своему списку. Cisco, Juniper, Arista, HPE, Huawei, Nokia ведут собственные партномера на одну и ту же оптику. Реакция платформ разная: одни блокируют порт с «чужим» модулем, другие пишут предупреждение в журнал и работают. На ряде платформ Cisco есть скрытая команда service unsupported-transceiver, но на поддержку производителя она может повлиять.

Практичный путь — модули с кодированием под нужную платформу: оптически это та же продукция, а коммутатор определяет их как родные. Важно, чтобы кодировка совпадала с семейством оборудования: модуль, закодированный под Catalyst, не обязательно корректно определится в Nexus или ASR. При заказе называйте модель коммутатора, тип порта и версию ПО. В нашем каталоге оптики есть оригинальные и совместимые модули под основные бренды.

Как выбрать трансивер: 7 шагов

1. Форм-фактор и скорость порта. Посмотрите спецификацию коммутатора: SFP+, SFP28, QSFP28, QSFP-DD. Учтите, поддерживает ли порт младшие скорости и breakout.
2. Длина линии. Измерьте или возьмите из исполнительной документации реальную длину трассы с учётом спусков и запаса.
3. Тип волокна. Многомод (OM3/OM4/OM5) или одномод (OS2), сколько волокон свободно, какой разъём на панели — LC или MPO.
4. Тип оптики. По таблице выберите SR, LR, ER, ZR, CWDM4, BiDi. Тип на обоих концах линии должен совпадать.
5. Бюджет мощности. Затухание линии (длина × затухание на км + разъёмы по 0,3–0,5 дБ + сварки) должно укладываться в бюджет модуля с запасом 2–3 дБ. Для коротких линий с мощными модулями (ER/ZR) может понадобиться аттенюатор.
6. Кодирование. Под какую платформу и версию ПО нужен модуль, если стороны линии — оборудование разных производителей.
7. Температурный диапазон. Коммерческий (0…70 °C) для ЦОД, индустриальный (−40…85 °C) для уличных шкафов и необслуживаемых узлов.

Типичные ошибки при подборе

• Взяли SR-модули под одномодовую линию или LR под многомод — линк не поднимается или сыпет ошибками.
• На концах линии модули разных стандартов: LR4 и CWDM4, SR4 и SR-BiDi. Скорость одна, оптика несовместима.
• Купили два одинаковых BiDi-модуля вместо пары U/D.
• Поставили ZR-модуль на линию в несколько сотен метров без аттенюатора — перегрузка приёмника.
• Для SR4 не учли полярность MPO-кабеля и тип разъёма (MPO-12 или MPO-16).
• Не проверили, умеет ли порт breakout и младшую скорость, или забыли включить режим в конфигурации.
• Не почистили торцы разъёмов: грязь — самая частая причина потерь на новой линии.

Что учесть при закупке

В заявке указывайте партномер или полное описание (например, «QSFP28 100GBASE-LR4, 10 км, LC, DOM»), платформу и версию ПО, количество и нужен ли запас. Для DAC и AOC — длину и форм-фактор с обеих сторон, для breakout — схему разбиения.

При приёмке проверяйте: модуль определяется на нужной платформе, DOM читается и значения в норме, заглушки на оптических портах на месте. Для б/у модулей просите результаты тестирования на стенде. Гарантийный срок и сроки поставки фиксируются в коммерческом предложении. Готовые подборки — трансиверы SFP и модули 100G QSFP28; подберём оптику под ваш коммутатор и линию в одном заказе.

Смотреть оптические модули и кабели в наличии →