Els commutadors de fibra òptica requereixen ports especialitzats

 

 

Fa uns set anys que treballo amb la infraestructura de xarxa, i si hi ha alguna cosa que encara atrapa a la gent desprevinguda-fins i tot a informàtics experimentats- és tota la situació del port especialitzat amb fibra.interruptors òptics. Pensaries que un port és només un port, oi? Connectar i jugar? Ni tan sols a prop.

 

 

El problema del port Ningú en parla prou

 

Això és el que passa: l'empresa decideix actualitzar-se a fibra perquè "és més ràpid" (és, però això no té sentit). Compren aquests interruptors, també cars, i llavors algú-normalment el tècnic júnior que va treure la palla curta-va a connectar els cables de fibra i s'adona que els ports no coincideixen amb res que hagi vist abans. Les ranures SFP estan buides. Hi ha aquest moment de pànic. He estat allà.

El cas és que els interruptors de fibra òptica no vénen amb ports integrats-de la mateixa manera que ho fan els interruptors de coure. Utilitzen aquests transceptors modulars, i els més habituals amb els quals trobareu són els mòduls SFP (Small Form-factor Pluggable) i SFP+. La convenció de nomenclatura és molesta perquè SFP+ sembla que hauria de ser una versió millor de SFP, que tècnicament és, però no sempre són intercanviables i les diferències de velocitat importen molt més del que es pensaria. SFP arriba a 1 Gbps mentre que SFP+ gestiona 10 Gbps. Després hi ha QSFP per a 40 Gbps, QSFP28 per a 100 Gbps i, sincerament, la sopa d'alfabets continua.

 

Per què existeix aquesta modularitat (i per què és tant brillant com frustrant)

 

 

L'enfocament modular té sentit un cop superat el mal de cap inicial. Els diferents tipus de fibra necessiten diferents òptiques. Tens fibra d'-mode únic que pot córrer quilòmetres-literalment 40 km, 80 km, alguns fins i tot superen els 100 km amb l'equip adequat-i després hi ha el multimode que és més barat, però limita uns 550 metres per a velocitats 10G. No podeu utilitzar el mateix transceptor per a tots dos perquè les longituds d'ona són completament diferents.

El mode únic-normalment funciona a longituds d'ona de 1310 nm o 1550 nm. Multimode? Normalment 850 nm. L'òptica ha de coincidir o simplement esteu disparant llum a un cable i espereu el millor, cosa que no funciona. En absolut. He vist gent intentar-ho.

El que realment em fascina és que, fins i tot dins de la mateixa categoria, hi ha variacions. Agafeu els mòduls SFP+ per a fibra de-mode únic-, hi ha versions classificades per a 10 km (LR), 40 km (ER), 80 km (ZR) i fins i tot distàncies més llargues. Cadascun utilitza tecnologia làser diferent, pressupostos òptics diferents. El mòdul de 80 km pot costar cinc vegades més que la versió de 10 km i semblen idèntics des de l'exterior. Heu de llegir la petita etiqueta al costat, i molta sort fent-ho en una sala de servidors poc il·luminada.

 

La realitat financera

 

Aquí és on les coses es tornen interessants o deprimentes, depenent de la vostra situació pressupostària. Un xassís de commutador de fibra de qualitat empresarial-decent us pot costar entre 8.000 i 15.000 dòlars. Sembla car, però espera-que només és la caixa buida. Aquells transceptors SFP+? Cadascun pot costar entre 150 i 800 dòlars, depenent de la marca i les especificacions. Necessites 24 ports? Fes les matemàtiques. I el cel no us permeti que necessiteu els mòduls de gamma ampliada o les coses DWDM.

Algunes persones intenten estalviar diners comprant transceptors-de tercers. De vegades això funciona bé. De vegades no ho fa, i esteu solucionant problemes de pèrdua de paquets fantasma a les 3:00 perquè el microprogramari de l'interruptor no funciona bé amb l'òptica de la marca apagada-. Cisco és conegut per ser exigent amb això-els seus interruptors sovint comproven el codi del proveïdor al transceptor i emeten advertències si no està "aprovat". Normalment podeu anul·lar aquests avisos, però aleshores heu anul·lat el vostre contracte d'assistència. Temps divertits.

 

El joc del connector

Després hi ha tota la situació del connector, que mereix la seva pròpia diatriba. Els connectors LC són pràcticament estàndard ara per a aplicacions d'-mode únic-són petits, dúplex i es bloquegen al seu lloc amb un clic satisfactori. Però les instal·lacions multimode de vegades encara utilitzen connectors SC, que són aquestes coses quadrades més grans que heu d'empènyer i girar. I si treballeu amb una infraestructura antiga, és possible que trobeu connectors ST, que són rodons amb un bloqueig d'estil de baioneta-. Intentar fer un seguiment de quins cables de connexió necessiteu per a quina instal·lació és el seu tipus especial de repte organitzatiu.

Una vegada vaig passar una tarda sencera buscant un cable de connexió de fibra LC-a-SC en un centre de dades perquè algú havia "organitzat" l'armari de gestió de cables per color en comptes del tipus de connector. El cable era taronja. Tota la fibra és taronja o groc o de vegades blava si és en mode-únic. Molt útil.

 

 

La polaritat i la realitat de les dues-fibres

 

Aquí hi ha una cosa que no s'explica bé a la majoria de la documentació: la fibra és unidireccional. Necessites dos fils-un per transmetre i un per rebre. El transceptor té un costat TX i un costat RX, i heu d'encertar la polaritat. Connecteu TX a TX i RX a RX, i us esteu assegut allà i us preguntareu per què l'enllaç no apareixerà. Pregunta'm com ho sé.

Algunes tecnologies més noves com l'òptica BiDi (bidireccional) poden córrer ambdues direccions en un sol fil de fibra utilitzant diferents longituds d'ona, cosa que és realment intel·ligent. Però són especialitzats, més cars i no podeu canviar-los per una configuració estàndard sense comprovar la compatibilitat. Tot en fibra requereix comprovar la compatibilitat. És esgotador.

Tot el problema de la polaritat es fa encara més complex amb els connectors MPO/MTP utilitzats en aplicacions 40G i 100G. Es tracta de connectors de cinta amb 12 o 24 fibres en un sol endoll, i hi ha tres estàndards de polaritat diferents-Mètode A, Mètode B i Mètode C. Equivoqueu la polaritat en un tronc de 24-fibres i no només esteu arreglant un enllaç, és possible que torneu a executar un cable sencer. No vull parlar de quant de temps triga.

 

Coincidència de velocitat i autonegociació (o manca d'aquesta)

 

Copper Ethernet té autonegociació. No és perfecte, però funciona la major part del temps. Dos dispositius donen la mà, esbrineu la velocitat comuna més ràpida i endavant. Fibra? Ha. Els transceptors de fibra tenen una velocitat-fixa. Un mòdul SFP és 1G. Un mòdul SFP+ és 10G. De vegades podeu executar un mòdul 10G a velocitats 1G si l'interruptor l'admet i el configureu manualment, però no és automàtic i definitivament no està garantit.

Això crea problemes reals en entorns-de velocitat mixta. No podeu connectar un servidor amb una NIC de fibra 10G a un port de commutació amb un mòdul SFP 1G i esperar que funcioni, tot i que físicament el connector encaixa bé. L'òptica no es sincronitzarà. L'enllaç es manté baixa. Aleshores esteu comprant diferents mòduls o reconfigurant la vostra topologia de xarxa.

 

Les classificacions de temperatura són més importants del que us penseu

Els transceptors de grau-industrial existeixen per un motiu. Les òptiques comercials estàndard tenen una classificació entre 0 graus i 70 graus. Això està bé per a un centre de dades-climàtic controlat. Però si instal·leu interruptors en un magatzem, o en un lloc de torres cel·lulars, o en qualsevol lloc que es faci realment calent o realment fred, necessiteu mòduls industrials-de temperatura amb una classificació de -40 a 85 graus . Aquests costen molt més.

Vaig treballar en un projecte en què algú utilitzava mòduls SFP+ de grau comercial-en una instal·lació d'armaris exteriors. Va funcionar bé a la primavera. L'èxit de l'estiu, la temperatura interna del gabinet va superar els 75 graus i els transceptors van començar a fallar aleatòriament. Els errors intermitents són els pitjors perquè passes dies solucionant problemes abans d'adonar-te que és un problema de temperatura. Vam acabar substituint 32 mòduls. Les versions temporals-esteses costen aproximadament un 40% més per unitat.

 

 

Pressupostos d'energia i pèrdues òptiques

 

Això es fa ràpidament tècnic, però la idea bàsica és que cada connexió de fibra introdueix pèrdua. Els connectors afegeixen uns 0,5 dB de pèrdua cadascun. Els empalmes afegeixen 0,1 a 0,3 dB. La fibra en si té una atenuació-normalment al voltant de 0,5 dB/km per al mode únic-a 1310 nm, menys a 1550 nm. Sumeu tot això i obteniu la pèrdua total de l'enllaç.

El transceptor té un pressupost de potència-la diferència entre la potència de transmissió i la sensibilitat del receptor. Per a un mòdul LR de 10G típic, és possible que tingueu -1 dBm de potència de transmissió i -14,4 dBm de sensibilitat del receptor, cosa que us ofereix un pressupost de potència de 13,4 dB. La pèrdua d'enllaç ha de ser inferior a això, amb un cert marge de degradació amb el temps.

A la pràctica, poques vegades ja feu aquests càlculs manualment perquè la documentació de fabricants de mòduls de bona reputació us indica la distància nominal. Però quan esteu avançant distàncies properes al límit o quan esteu solucionant problemes d'un enllaç marginal, entendre els pressupostos d'energia òptica esdevé fonamental. Necessiteu un mesurador de potència òptica, que és de 300 a 2000 dòlars més, depenent de les característiques.

 

El forat del conill DWDM

 

La multiplexació densa de divisió de longitud d'ona és on les coses es tornen complexes. En lloc d'utilitzar una longitud d'ona per fibra, DWDM us permet executar diverses longituds d'ona-32, 48, 96, encara més en un sol fil de fibra. Cada longitud d'ona és essencialment un canal independent de 10G o 100G.

Els transceptors per a DWDM s'ajusten a longituds d'ona específiques a la xarxa ITU. Hi ha 96 canals separats a 50 GHz a la banda C- (regió de 1530 nm a 1565 nm). Heu de fer un seguiment de quin transceptor es troba en quina longitud d'ona i estan codificats per colors-, però els colors no corresponen a la longitud d'ona de cap manera intuïtiva. El canal 29 és morat. El canal 30 és de color rosa. Per què? No hi ha una bona raó.

El DWDM s'utilitza en aplicacions de llarg-recorregut i en interconnexions de centres de dades on els fils de fibra són limitats i cars. Els transceptors costen més, necessiteu equips multiplexor/demultiplexor i l'estabilitat de la temperatura es torna encara més crítica perquè la deriva de la longitud d'ona pot provocar la diafonia del canal.

 

La configuració del programari no sempre és senzilla

Fins i tot després d'haver instal·lat el transceptor físic adequat, no heu acabat. Molts commutadors requereixen que configureu la velocitat del port, el mode dúplex (que hauria d'estar ple per a la fibra, però he vist errors estranys) i de vegades habiliteu el port manualment. Alguns venedors desactiven els ports per defecte.

Si utilitzeu cables DAC (Direct Attach Copper) per a tirades curtes en comptes de transceptors òptics-comú per canviar-per-canviar enllaços al mateix bastidor-, el cable té transceptors integrats als dos extrems. Però el commutador encara els veu com a ports SFP+ i encara els heu de configurar. Els cables DAC són més barats que la fibra més dos transceptors, però estan limitats a uns 5 metres i són gruixuts i inflexibles. La gestió de cables amb cables DAC no és divertida.

 

Bloqueig de proveïdor-i compatibilitat

 

Els grans venedors de commutadors-Cisco, Juniper, Arista, HPE-volen que compreu els seus transceptors de marca. Sovint només són mòduls rebrandats de fabricants d'òptica reals com Finisar, Lumentum o Avago, però amb programació EEPROM específica del proveïdor-. El marcatge pot ser del 300% o més.

Les òptiques-de tercers d'empreses com fs.com o 10Gtek funcionen bé la majoria del temps. La clau és aconseguir mòduls codificats que s'identifiquin correctament a l'interruptor. Alguns venedors ho fan més fàcil que d'altres. Arista és bastant obert a l'òptica de tercers-. Cisco... menys. En realitat, hi ha una indústria artesanal d'empreses d'òptica especialitzades en mòduls "compatibles" que superen els controls de proveïdors.

El més frustrant és quan esteu fent una instal·lació de diversos-proveïdors i les òptiques de cada venedor utilitzen especificacions lleugerament diferents fins i tot per a la mateixa velocitat i distància nominals. Podeu acabar amb enllaços que funcionen però que mostren taxes d'error altes, o enllaços que funcionen bé al principi però que es degraden més ràpidament del que s'esperava.

 

Neteja i Manteniment

 

A ningú li agrada parlar de neteja de fibra, però és absolutament crític. Una sola partícula de pols a l'extrem d'un connector de fibra pot provocar una pèrdua important de senyal o una fallada completa de l'enllaç. Les cares extrems són petites-al voltant de 9 micres per al diàmetre del nucli de fibra de mode únic-. Una partícula de pols és enorme en comparació.

Se suposa que heu de netejar cada connexió de fibra, cada vegada. Realitat? Això no sempre passa en entorns de producció on us afanyeu a restaurar el servei. Però hauria de passar. Utilitzeu eines de neteja de fibra adequades-tovalloletes especialitzades i bastonets de neteja, no la vostra camisa. Inspeccionar amb un microscopi de fibra. Bufeu els ports amb aire comprimit.

He detectat problemes amb "transceptors dolents" que en realitat eren només connexions brutes. Netegeu la fibra, problema resolt. Però no podeu veure la brutícia a simple vista, de manera que perds el temps intercanviant mòduls i executant primer diagnòstic.

 

Mals de cap{0}}a prova de futur

Quan esteu dissenyant una xarxa de fibra, se suposa que hauríeu de pensar en el creixement i les necessitats futures d'ample de banda. D'acord, bé. Però fins a quin punt en el futur? SFP + a 10G semblava exagerat fa deu anys. Ara s'està convertint en la línia de referència per a les connexions de servidor. Utilitzeu fibra multimode OM3 que és bona per a 10G o gasteu més en OM4 que pot gestionar 40G i 100G a distàncies raonables?

La fibra d'un-mode és "a prova-de futur", ja que la fibra mateixa pot gestionar les velocitats que vinguin a continuació-el factor limitant són els transceptors i els ports de commutació. Però el mode-únic costa més d'instal·lar, requereix transceptors més cars i pagueu per una capacitat que potser no necessiteu durant anys. O potser ho necessiteu l'any que ve. Qui sap?

El problema del recompte de ports està relacionat. Compreu un commutador amb 48 ports. Al principi n'has poblat 30. Sembla bé. Dos anys més tard, necessiteu 52 ports i esteu instal·lant un altre commutador, que s'ocupa de l'apilament o configuracions de teixit, afegint complexitat. Hauries d'haver comprat l'interruptor més gran per endavant? Potser, però va costar un 50% més i no hi ha cap garantia que hi creixes.

 

Quan les coses van malament

La resolució de problemes de fibra és el seu propi conjunt d'habilitats. L'enllaç està baixat. Per què? Podria ser:

Connectors bruts (netejar i tornar a comprovar)

Tipus de transceptor incorrecte (comproveu les especificacions)

Fibra danyada (executa la prova OTDR si en tens una, sort si no)

Classificació de distància superada (mesura la longitud real del cable)

Desajust de longitud d'ona (verifiqueu els dos extrems)

Port no configurat (comproveu la configuració de l'interruptor)

Transceptor defectuós (canvi i prova)

Polaritat invertida (comproveu les connexions TX/RX)

S'ha superat el pressupost d'energia (mesura la potència òptica)

Error de programari al microprogramari del commutador (actualitzar i resar)

El problema és que aquests errors sovint semblen idèntics des de l'exterior. "Sense enllaç" és tot el que obtens. Comenceu a treballar a través de la llista, intercanviant components, fins que alguna cosa funcioni. No és elegant.

Els problemes intermitents són pitjors. Flapping d'enllaç, pèrdua de paquets que va i ve, errors que augmenten sota càrrega. Aquests poden ser causats per una potència òptica marginal, fluctuacions de temperatura, vibracions que afecten els seients del connector, EMI si esteu corrent a prop d'equips d'alimentació o una dotzena de coses més.

 

El que m'agradaria que algú m'hagués dit

Comenceu amb un bon sistema de documentació. Feu un seguiment de quins transceptors hi ha en quins ports, quines versions de microprogramari s'estan executant, quins tipus i longituds de cable estan instal·lats. Utilitzeu etiquetes adequades. Teniu recanvis a mà perquè els transceptors fallen i esperar l'enviament quan la producció s'hagi baixat no és divertit.

Compreu a venedors de bona reputació encara que costi més. L'òptica més barata possible pot estalviar diners inicialment, però la resolució de problemes estranys de compatibilitat no és gratuïta. El teu temps té valor.

Proveu-ho tot abans del desplegament. Nivells de potència òptica, taxes d'error, proves de velocitat. No assumeixis que funciona només perquè aparegui l'enllaç.

I potser el més important: els ports especialitzats no són un error, són una característica. La modularitat us ofereix flexibilitat per adaptar-vos al tipus de fibra exacte, la distància i els requisits de velocitat per a cada connexió. És només que la corba d'aprenentatge és més pronunciada del que ningú admet per endavant.

La tecnologia funciona. Un cop entengueu amb què esteu tractant, la fibra òptica és fiable i ràpida i s'encarrega de les demandes d'ample de banda de les xarxes modernes millor que qualsevol altra cosa. Però aquesta part d'"un cop entens"? Això requereix temps, errors i probablement algunes nits mirant els LED de ports apagats preguntant-se què heu fet malament.

Està bé. Tothom passa per això.