Ricetrasmettitore collegabile di piccolo fattore di forma - Small form-factor pluggable transceiver

Piccolo fattore di forma Pluggable collegato a una coppia di cavi in ​​fibra ottica .

Il piccolo fattore di forma pluggable ( SFP ) è un modulo di interfaccia di rete compatto e hot plug utilizzato sia per le telecomunicazioni che per le applicazioni di comunicazione dati . Un'interfaccia SFP sull'hardware di rete è uno slot modulare per un ricetrasmettitore specifico del supporto per collegare un cavo in fibra ottica o talvolta un cavo in rame. Il vantaggio dell'utilizzo di SFP rispetto alle interfacce fisse (es. connettori modulari negli switch Ethernet ) è che le singole porte possono essere dotate di qualsiasi tipo di ricetrasmettitore adatto, se necessario.

Il fattore di forma e l'interfaccia elettrica sono specificati da un contratto multi-source (MSA) sotto gli auspici dello Small Form Factor Committee . L'SFP ha sostituito il più grande convertitore di interfaccia gigabit (GBIC) nella maggior parte delle applicazioni ed è stato indicato come Mini-GBIC da alcuni fornitori.

Esistono ricetrasmettitori SFP che supportano la rete ottica sincrona (SONET), Gigabit Ethernet , Fibre Channel , PON e altri standard di comunicazione. All'introduzione, le velocità tipiche erano 1 Gbit/s per gli SFP Ethernet e fino a 4 Gbit/s per i moduli SFP Fibre Channel. Nel 2006, la specifica SFP+ ha portato velocità fino a 10 Gbit/s e l' iterazione SFP28 è progettata per velocità di 25 Gbit/s.

Un fratello leggermente più grande è il Quad Small Form-factor Pluggable ( QSFP ) a quattro corsie . Le corsie aggiuntive consentono velocità 4 volte superiori alla corrispondente SFP. Nel 2014 è stata pubblicata la variante QSFP28 che consente velocità fino a 100 Gbit/s. Nel 2019, il QSFP56 strettamente correlato è stato standardizzato raddoppiando le velocità massime a 200 Gbit/s con prodotti già venduti dai principali fornitori. Esistono adattatori economici che consentono di posizionare i ricetrasmettitori SFP in una porta QSFP.

Sono stati pubblicati sia un SFP-DD , che consente 100 Gbit/s su due corsie, sia una specifica QSFP-DD , che consente 400 Gbit/s su otto corsie. Questi utilizzano un fattore di forma che è compatibile ai rispettivi predecessori. Una soluzione alternativa concorrente, il ricetrasmettitore OSFP (Octal Small Format Pluggable) è anche concepito per collegamenti in fibra ottica da 400 Gbit/s tra le apparecchiature di rete tramite linee dati elettriche da 8 × 50 Gbit/s. È una versione leggermente più grande del formfactor QSFP che è in grado di gestire potenze maggiori. Lo standard OSFP è stato inizialmente annunciato il 15 novembre 2016. I suoi sostenitori affermano che un adattatore a basso costo consentirà la compatibilità del modulo QSFP.

Tipi SFP

I ricetrasmettitori SFP sono disponibili con una varietà di specifiche di trasmettitori e ricevitori, consentendo agli utenti di selezionare il ricetrasmettitore appropriato per ciascun collegamento per fornire la portata ottica o elettrica richiesta sul tipo di supporto disponibile (ad esempio cavi in rame a doppino intrecciato , multimodali o monomodali cavi in ​​fibra). I ricetrasmettitori sono anche designati dalla loro velocità di trasmissione. I moduli SFP sono comunemente disponibili in diverse categorie.

100 Mbit/s SFP

• Fibra multimodale, connettore LC , con codifica a colori nera o beige
  • SX  – 850 nm, per un massimo di 550 m
• Fibra multimodale, connettore LC , con codice colore blu
  • FX  – 1300 nm, per una distanza fino a 5 km.
  • LFX (nome dipendente dal produttore) – 1310 nm, per una distanza fino a 5 km.

• Fibra monomodale, connettore LC, con codice colore blu
  • LX  – 1310 nm, per distanze fino a 10 km
  • EX  – 1310 nm, per distanze fino a 40 km

• Fibra monomodale, connettore LC, con codice colore verde
  • ZX  – 1550 nm, per distanze fino a 80 km, (a seconda della perdita di percorso della fibra)
  • EZX  – 1550 nm, per distanze fino a 160 km (a seconda della perdita di percorso della fibra)

• Fibra monomodale, connettore LC, bidirezionale, con codifica a colori blu e gialla
  • BX (ufficialmente BX10 ) – 1550 nm/1310 nm, ricetrasmettitori SFP bidirezionali a fibra singola da 100 Mbit, accoppiati come BX-U ( blu ) e BX-D ( giallo ) rispettivamente per uplink e downlink, anche per distanze fino a 10 km . Vengono prodotte anche varianti di SFP bidirezionali con versioni a potenza di trasmissione più elevata con capacità di lunghezza del collegamento fino a 40 km.

• Cablaggio a doppino intrecciato in rame, connettore 8P8C (RJ-45)
  • 100BASE-TX  – per distanze fino a 100m.

1 Gbit/s SFP

• Fibra multimodale 1 Gbit/s, connettore LC , con leva di estrazione nera o beige
  • SX  – 850 nm, per un massimo di 550 m a 1,25 Gbit/s (gigabit Ethernet). Altre applicazioni SFP multimodali supportano velocità ancora più elevate a distanze più brevi.
• Fibra multimodale 1,25 Gbit/s, connettore LC , colori leva di estrazione non standardizzati
  • SX+/MX/LSX (nome dipendente dal produttore) – 1310 nm, per una distanza fino a 2 km. Non compatibile con SX o 100BASE-FX. Basato su LX ma progettato per funzionare con una fibra multimodale utilizzando un cavo patch multimodale standard anziché un cavo di condizionamento della modalità comunemente utilizzato per adattare LX a multimodale.
• Fibra monomodale da 1 a 2,5 Gbit/s, connettore LC, con leva di estrazione blu
  • LX  – 1310 nm, per distanze fino a 10 km (in origine, LX copriva solo 5 km e LX10 per 10 km seguiti in seguito)
  • EX  – 1310 nm, per distanze fino a 40 km
  • ZX  – 1550 nm, per distanze fino a 80 km (a seconda della perdita di percorso della fibra), con leva di estrazione verde (vedi GLC-ZX-SM1)
  • EZX  – 1550 nm, per distanze fino a 160 km (a seconda della perdita di percorso della fibra)
  • BX (ufficialmente BX10 ) – 1490 nm/1310 nm, ricetrasmettitori SFP Gigabit bidirezionali a fibra singola, accoppiati come BX-U e BX-D rispettivamente per uplink e downlink, anche per distanze fino a 10 km. Vengono prodotte anche varianti di SFP bidirezionali che utilizzano 1550 nm in una direzione e versioni con potenza di trasmissione superiore con capacità di lunghezza del collegamento fino a 80 km.
  • 1550 miglia nautiche 40 km ( XD ), 80 km ( ZX ), 120 km ( EX o EZX )
  • SFSW  – ricetrasmettitori a fibra singola a lunghezza d'onda singola, per il traffico bidirezionale su una singola fibra. Abbinati a CWDM, raddoppiano la densità di traffico dei collegamenti in fibra.
  • Ricetrasmettitori a multiplazione di lunghezza d'onda a divisione di lunghezza d'onda (CWDM) ea multiplex a divisione di lunghezza d'onda densa (DWDM) a varie lunghezze d'onda che raggiungono varie distanze massime. I ricetrasmettitori CWDM e DWDM di solito supportano distanze di collegamento di 40 km, 80 km e 120 km.
• 1 Gbit/s per cablaggio a doppino intrecciato in rame, connettore 8P8C (RJ-45)
  • 1000BASE-T  : questi moduli incorporano circuiti di interfaccia significativi per la ricodifica del sottostrato di codifica fisica e possono essere utilizzati solo per Gigabit Ethernet a causa del codice di linea specifico. Non sono compatibili (o meglio: non hanno equivalenti per) Fibre Channel o SONET. A differenza delle porte 1000BASE-T in rame non SFP integrate nella maggior parte dei router e degli switch, le SFP 1000BASE-T di solito non possono funzionare a velocità 100BASE-TX .

• 100 Mbit/s in rame e ottico: alcuni fornitori hanno spedito SFP limitati a 100 Mbit/s per applicazioni da fibra a casa e per la sostituzione rapida dei circuiti legacy 100BASE-FX . Questi sono relativamente rari e possono essere facilmente confusi con gli SFP a 100 Mbit/s.
• Sebbene non sia menzionato in alcun documento di specifica ufficiale, la velocità dati massima dello standard SFP originale è di 5 Gbit/s. Questo è stato infine utilizzato sia da 4GFC Fibre Channel che da DDR Infiniband, specialmente nella sua forma QSFP a quattro corsie.
• Negli ultimi anni sono stati creati ricetrasmettitori SFP che consentiranno velocità Ethernet di 2,5 Gbit/s e 5 Gbit/s con SFP con 2,5GBASE-T e 5GBASE-T.

10 Gbit/s SFP+

Un ricetrasmettitore XFP 10 Gigabit Ethernet , in alto , e un ricetrasmettitore SFP+, in basso

L' SFP+ ( enhanced small form-factor pluggable ) è una versione avanzata dell'SFP che supporta velocità di trasmissione dati fino a 16  Gbit/s . La specifica SFP+ è stata pubblicata per la prima volta il 9 maggio 2006 e la versione 4.1 è stata pubblicata il 6 luglio 2009. SFP+ supporta Fibre Channel a 8 Gbit/s , 10 Gigabit Ethernet e lo standard di rete di trasporto ottico OTU2. È un formato di settore popolare supportato da molti fornitori di componenti di rete. Sebbene lo standard SFP+ non includa il Fibre Channel a 16 Gbit/s, può essere utilizzato a questa velocità.

SFP+ introduce anche il collegamento diretto per il collegamento di due porte SFP+ senza ricetrasmettitori dedicati. I cavi di collegamento diretto (DAC) esistono nelle varianti passiva (fino a 7 m), attiva (fino a 15 m) e ottica attiva (AOC, fino a 100 m).

I moduli SFP+ da 10 Gbit/s hanno esattamente le stesse dimensioni dei normali SFP, consentendo al produttore di apparecchiature di riutilizzare i progetti fisici esistenti per switch a 24 e 48 porte e schede di linea modulari . Rispetto ai precedenti moduli XENPAK o XFP , i moduli SFP+ lasciano più circuiti da implementare sulla scheda host anziché all'interno del modulo. Attraverso l'uso di un adattatore elettronico attivo, i moduli SFP+ possono essere utilizzati in apparecchiature meno recenti con porte XENPAK e porte X2 .

I moduli SFP+ possono essere descritti come tipi limitanti o lineari ; questo descrive la funzionalità dell'elettronica integrata. I moduli SFP+ limitanti includono un amplificatore di segnale per rimodellare il segnale ricevuto (degradato), mentre quelli lineari no. I moduli lineari sono utilizzati principalmente con gli standard a bassa larghezza di banda come 10GBASE-LRM ; in caso contrario, sono preferiti i moduli limitanti.

25 Gbit/s SFP28

SFP28 è un'interfaccia da 25 Gbit/s che si è evoluta dall'interfaccia Ethernet da 100 Gigabit che è tipicamente implementata con 4 corsie dati da 25 Gbit/s. Identico nelle dimensioni meccaniche a SFP e SFP+, SFP28 implementa una corsia da 28 Gbit/s che ospita 25 Gbit/s di dati con sovraccarico di codifica.

Esistono moduli SFP28 che supportano connessioni in fibra a modalità singola o multipla, cavo ottico attivo e rame ad attacco diretto.

cSFP

Il compatto small form-factor pluggable ( cSFP ) è una versione di SFP con lo stesso fattore di forma meccanico che consente due canali bidirezionali indipendenti per porta. Viene utilizzato principalmente per aumentare la densità delle porte e ridurre l'utilizzo della fibra per porta.

SFP-DD

Il contratto multi-source SFP-DD ( Small Form-Factor Pluggable Double Density ) è un nuovo standard per raddoppiare la densità delle porte. Secondo il sito Web SFD-DD MSA: "Le apparecchiature di rete basate su SFP-DD supporteranno moduli e cavi SFP legacy e nuovi prodotti a doppia densità".

Tipi QSFP

Ricetrasmettitore QSFP+ 40 Gb

I ricetrasmettitori Quad Small Form-Factor Pluggable ( QSFP ) sono disponibili con una varietà di tipi di trasmettitori e ricevitori, consentendo agli utenti di selezionare il ricetrasmettitore appropriato per ciascun collegamento per fornire la portata ottica richiesta su fibra multimodale o monomodale .

4 Gbit/s QSFP

Il documento QSFP originale specificava quattro canali che trasportavano Gigabit Ethernet , 4GFC ( FiberChannel ) o DDR InfiniBand .

40 Gbit/s QSFP+

QSFP+ è un'evoluzione di QSFP per supportare quattro canali da 10 Gbit/s che trasportano 10 Gigabit Ethernet , 10GFC FiberChannel o QDR InfiniBand . I 4 canali possono anche essere combinati in un unico collegamento 40 Gigabit Ethernet .

50 Gbit/s QSFP14

Lo standard QSFP14 è progettato per supportare FDR InfiniBand , SAS-3 . o Fibre Channel 16G

100 Gbit/s QSFP28

Lo standard QSFP28 è progettato per supportare 100 Gigabit Ethernet , EDR InfiniBand o Fibre Channel 32G. A volte questo tipo di ricetrasmettitore è indicato anche come "QSFP100" o "100G QSFP" per semplicità.

200 Gbit/s QSFP56

QSFP56 è progettato per trasportare 200 Gigabit Ethernet , HDR InfiniBand o 64G Fibre Channel. Il miglioramento più grande è che QSFP56 utilizza la modulazione dell'ampiezza dell'impulso a quattro livelli ( PAM-4 ) invece del non ritorno a zero (NRZ). Utilizza le stesse specifiche fisiche di QSFP28 (SFF-8665), con specifiche elettriche di SFF-8024 e revisione 2.10a di SFF-8636. A volte questo tipo di ricetrasmettitore viene indicato come "200G QSFP" per semplicità.

Fanout o breakout

I produttori di switch e router che implementano porte QSFP+ nei loro prodotti spesso consentono l'uso di una singola porta QSFP+ come quattro connessioni Ethernet indipendenti da 10 gigabit , aumentando notevolmente la densità delle porte. Ad esempio, un tipico switch QSFP+ 1U a 24 porte sarebbe in grado di supportare connessioni 96x10GbE. Esistono anche cavi fanout per adattare una singola porta QSFP28 a quattro porte SFP28 ethernet da 25 gigabit indipendenti (da QSFP28 a 4×SFP28) e cavi per adattare una singola porta QSFP56 a quattro porte SFP56 ethernet da 50 gigabit indipendenti (da QSFP56 a -4×SFP56).

Applicazioni

Switch Ethernet con due slot SFP vuoti (in basso a sinistra)

I socket SFP si trovano negli switch Ethernet , nei router, nei firewall e nelle schede di interfaccia di rete . Sono utilizzati negli adattatori host Fibre Channel e nelle apparecchiature di archiviazione. A causa del loro basso costo, del basso profilo e della capacità di fornire una connessione a diversi tipi di fibra ottica, SFP fornisce a tali apparecchiature una maggiore flessibilità.

Standardizzazione

Il ricetrasmettitore SFP non è standardizzato da alcun organismo di standard ufficiale, ma è piuttosto specificato da un accordo multi-sorgente (MSA) tra produttori concorrenti. L'SFP è stato progettato dopo l' interfaccia GBIC e consente una maggiore densità di porte (numero di ricetrasmettitori per data area) rispetto al GBIC, motivo per cui SFP è anche noto come mini-GBIC.

Tuttavia, in pratica, alcuni produttori di apparecchiature di rete si impegnano in pratiche di lock- in del fornitore in base alle quali rompono deliberatamente la compatibilità con SFP "generici" aggiungendo un controllo nel firmware del dispositivo che abiliterà solo i moduli del fornitore. I produttori di SFP di terze parti hanno introdotto SFP con EEPROM che possono essere programmati per corrispondere a qualsiasi ID fornitore.

Codifica a colori di SFP

Codifica a colori di SFP

Codifica a colori di CWDM SFP

Codifica a colori di BiDi SFP

Codifica a colori di QSFP

Segnali

Vista frontale del modulo SFP con connettore LC integrato che indica la direzione di trasmissione dei due connettori ottici

SFP OC-3 smontato. Il contenitore metallico superiore è il diodo laser di trasmissione, il contenitore di plastica inferiore è il fotodiodo ricevente.

I ricetrasmettitori SFP sono "destrimani": dal loro punto di vista, trasmettono a destra e ricevono a sinistra. Guardando nei connettori ottici, la trasmissione proviene da sinistra e la ricezione è da destra.

Il ricetrasmettitore SFP contiene una scheda a circuito stampato con un connettore laterale con 20 pad che si accoppiano sul retro con il connettore elettrico SFP nel sistema host. Il QSFP ha 38 pad tra cui 4 coppie di dati di trasmissione ad alta velocità e 4 coppie di dati di ricezione ad alta velocità.

Dimensioni meccaniche

Vista laterale del modulo SFP. La profondità, la dimensione più lunga, è 56,5 mm (2,22 pollici).

Le dimensioni fisiche del ricetrasmettitore SFP (e delle sue successive varianti più veloci) sono più strette rispetto alle successive controparti QSFP, il che consente di posizionare i ricetrasmettitori SFP nelle porte QSFP tramite un adattatore economico. Entrambi sono più piccoli del ricetrasmettitore XFP .

Informazioni EEPROM

L'MSA SFP definisce una mappa di memoria da 256 byte in una EEPROM che descrive le capacità del ricetrasmettitore, le interfacce standard, il produttore e altre informazioni, accessibili tramite un'interfaccia I²C seriale all'indirizzo a 8 bit 1010000X (A0h).

Monitoraggio diagnostico digitale

I moderni ricetrasmettitori ottici SFP supportano le funzioni standard di monitoraggio della diagnostica digitale (DDM). Questa funzione è nota anche come monitoraggio ottico digitale (DOM). Questa capacità consente il monitoraggio in tempo reale dei parametri operativi dell'SFP. I parametri includono la potenza ottica in uscita, la potenza ottica in ingresso, la temperatura, la corrente di polarizzazione laser e la tensione di alimentazione del ricetrasmettitore. Nelle apparecchiature di rete, queste informazioni sono generalmente rese disponibili tramite Simple Network Management Protocol (SNMP). Un'interfaccia DDM consente agli utenti finali di visualizzare dati di diagnostica e allarmi per ricetrasmettitori in fibra ottica e può essere utilizzata per diagnosticare il motivo per cui un ricetrasmettitore non funziona.

Guarda anche

• Collo di bottiglia di interconnessione
• Comunicazione ottica
• Interfaccia ottica parallela

Appunti

Riferimenti