Optické prepínače vyžadujú špecializované porty

 

 

So sieťovou infraštruktúrou pracujem už asi sedem rokov, a ak je niečo, čo ľudí stále zaráža v neistote-dokonca aj skúsených ITčkárov-, je to celá situácia so špecializovanými portami s optickými vláknamioptické spínače. Myslíte si, že prístav je len prístav, však? Plug and play? Ani zďaleka.

 

 

Problém s prístavmi, o ktorých nikto dostatočne nehovorí

 

Čo sa stane: Spoločnosť sa rozhodne prejsť na vlákno, pretože „je to rýchlejšie“ (je, ale to je vedľa). Kúpia si tieto prepínače, tiež drahé, a potom niekto-zvyčajne mladší technik, ktorý nakreslil krátku slamku,-pripojí optické káble a zistí, že porty nezodpovedajú ničomu, čo predtým videl. Sloty SFP sú prázdne. Je tu moment paniky. Bol som tam.

Ide o to, že prepínače z optických vlákien sa nedodávajú so vstavanými-portmi rovnako ako medené prepínače. Používajú tieto modulárne transceivery a najbežnejšie, s ktorými sa stretnete, sú moduly SFP (Small Form-faktor Pluggable) a SFP+. Konvencia názvov je nepríjemná, pretože SFP+ znie, že by to mala byť len lepšia verzia SFP, čo technicky je, ale nie sú vždy zameniteľné a na rozdieloch v rýchlosti záleží oveľa viac, než by ste si mysleli. SFP dosahuje maximálnu rýchlosť 1 Gbps, zatiaľ čo SFP+ zvláda 10 Gbps. Potom je tu QSFP pre 40 Gbps, QSFP28 pre 100 Gbps a úprimne abecedná polievka jednoducho pokračuje.

 

Prečo táto modularita existuje (a prečo je skvelá a frustrujúca)

 

 

Modulárny prístup v skutočnosti dáva zmysel, keď prekonáte počiatočnú bolesť hlavy. Rôzne typy vlákien vyžadujú rozdielnu optiku. Máte jedno{2}}vlákno, ktoré dokáže prejsť kilometre-doslova 40 km, 80 km, niektoré dokonca prekonajú 100 km so správnym vybavením-a potom je tu viacrežimové, ktoré je lacnejšie, ale pri rýchlostiach 10G dosahuje približne 550 metrov. Nemôžete použiť rovnaký transceiver pre oba, pretože vlnové dĺžky sú úplne odlišné.

Single{0}}režim zvyčajne beží na vlnových dĺžkach 1310 nm alebo 1550 nm. Viacrežimový? Zvyčajne 850 nm. Optika sa musí zhodovať alebo len strieľate svetlo do kábla a dúfate v to najlepšie, čo nefunguje. Vôbec. Videl som, ako to ľudia skúšali.

Čo ma naozaj dostáva je, že aj v rámci rovnakej kategórie máte variácie. Vezmite moduly SFP+ pre jedno-vláknové vlákno{3}}, existujú verzie určené na 10 km (LR), 40 km (ER), 80 km (ZR) a ešte dlhšie vzdialenosti. Každý z nich používa inú laserovú technológiu, iné optické rozpočty. 80 km modul môže stáť päťkrát viac ako 10 km verzia a zvonku vyzerajú identicky. Musíte si prečítať malý štítok na boku a veľa šťastia pri tom v zle osvetlenej serverovej miestnosti.

 

Finančná realita

 

To je miesto, kde sa veci stávajú zaujímavými alebo depresívnymi v závislosti od vašej rozpočtovej situácie. Slušný podnikový-šasi prepínača optických vlákien vám môže vyjsť na 8 000 až 15 000 USD. Znie to draho, ale počkajte-toto je len prázdne pole. Tie SFP+ transceivery? Každý z nich môže byť kdekoľvek od 150 do 800 USD v závislosti od značky a špecifikácií. Potrebujete 24 portov? Spočítajte si to. A nedajbože potrebujete moduly s rozšíreným dosahom alebo DWDM veci.

Niektorí ľudia sa snažia ušetriť peniaze nákupom-vysielačov a prijímačov tretích strán. Niekedy to funguje dobre. Niekedy to tak nie je a vy riešite problémy so stratou fantómových paketov o 3:00, pretože firmvér prepínača nehrá celkom dobre s vypnutou optikou{4}}značky. Spoločnosť Cisco je známa tým, že je v tejto veci vyberavá-ich prepínače často kontrolujú kód dodávateľa v transceiveri a hádžu upozornenia, ak nie je „schválený“. Tieto upozornenia môžete zvyčajne prepísať, ale potom ste zrušili zmluvu o podpore. Zábavné časy.

 

Hra o konektor

Potom je tu celá situácia s konektormi, ktorá si zaslúži svoj vlastný žvást. Konektory LC sú v súčasnosti takmer štandardom pre jedno{1}}režimové aplikácie-sú malé, duplexné a zaistia sa na mieste uspokojivým kliknutím. Ale viacrežimové inštalácie niekedy stále používajú SC konektory, čo sú tieto väčšie štvorcové veci, ktoré musíte zasunúť a skrútiť. A ak pracujete so staršou infraštruktúrou, môžete naraziť na konektory ST, ktoré sú okrúhle s bajonetovým-zámkom. Snaha sledovať, ktoré prepojovacie káble potrebujete pre ktorú inštaláciu, je osobitným druhom organizačnej výzvy.

Raz som strávil celé popoludnie hľadaním prepojovacieho kábla LC{0}}to{1}}SC v dátovom centre, pretože niekto „usporiadal“ skrinku na správu káblov podľa farby namiesto typu konektora. Kábel bol oranžový. Všetko vlákno je oranžové alebo žlté alebo príležitostne modré, ak je to jeden-režim. Veľmi užitočné.

 

 

Polarita a realita dvoch{0}}vlákien

 

Tu je niečo, čo vo väčšine dokumentácie nie je dobre vysvetlené: vlákno je jednosmerné. Potrebujete dve vlákna-jedno na vysielanie a druhé na príjem. Transceiver má stranu TX a stranu RX a musíte mať správnu polaritu. Pripojte TX k TX a RX k RX a budete tam sedieť a čudovať sa, prečo sa odkaz nezobrazuje. Opýtajte sa ma, ako to viem.

Niektoré novšie technológie, ako je BiDi (obojsmerná) optika, môžu bežať oboma smermi na jednom vlákne s použitím rôznych vlnových dĺžok, čo je skutočne chytré. Ale tie sú špecializované, drahšie a nemôžete ich len tak prehodiť do štandardnej konfigurácie bez kontroly kompatibility. Všetko vo vlákne vyžaduje kontrolu kompatibility. Je to vyčerpávajúce.

Celá otázka polarity je ešte zložitejšia s konektormi MPO/MTP používanými v aplikáciách 40G a 100G. Sú to páskové konektory s 12 alebo 24 vláknami v jednej zástrčke a existujú ako tri rôzne štandardy polarity-Metóda A, metóda B a metóda C. Pomýlite si polaritu na 24-vláknovom zväzku a neopravujete len jeden spoj, ale potenciálne prerušíte celý kábel. Nechcem hovoriť o tom, ako dlho to trvá.

 

Priraďovanie rýchlosti a automatické vyjednávanie (alebo ich nedostatok)

 

Medený Ethernet má automatické vyjednávanie. Nie je to dokonalé, ale väčšinou to funguje. Dve zariadenia si podajú ruky, zistite najvyššiu spoločnú rýchlosť a môžete ísť. Vláknina? Ha. Vláknové transceivery majú fixnú-rýchlosť. Modul SFP je 1G. Modul SFP+ je 10G. Niekedy môžete spustiť 10G modul rýchlosťou 1G, ak to prepínač podporuje a nakonfigurujete ho manuálne, ale nie je to automatické a určite to nie je zaručené.

V prostredí so zmiešanou{0}}rýchlosťou to spôsobuje skutočné problémy. Server s 10G vláknovou NIC nemôžete len tak zapojiť do portu prepínača s 1G SFP modulom a očakávať, že bude fungovať, aj keď fyzicky konektor dobre sedí. Optika sa nebude synchronizovať. Odkaz zostane dole. Potom kupujete rôzne moduly alebo prestavujete topológiu siete.

 

Hodnoty teploty sú dôležitejšie, než by ste si mysleli

Priemyselné -vysielače a prijímače existujú z nejakého dôvodu. Štandardná komerčná optika je dimenzovaná možno na 0 až 70 stupňov. To je v poriadku pre dátové centrum-riadené klímou. Ak však inštalujete prepínače v sklade, na stanovišti s mobilnými vežami alebo kdekoľvek, kde je skutočne horúce alebo naopak chladné, potrebujete priemyselné -teplotné moduly dimenzované na -40 stupňov až 85 stupňov . Tie stoja podstatne viac.

Pracoval som na projekte, kde niekto použil komerčné-moduly SFP+ vo vonkajšej skrinke. Na jar fungoval dobre. Letný hit, vnútorné teploty skrinky prekročili 75 stupňov a transceivery začali náhodne zlyhávať. Občasné poruchy sú najhorším druhom, pretože strávite niekoľko dní riešením problémov, kým si uvedomíte, že ide o problém s teplotou. Nakoniec sme vymenili 32 modulov. Rozšírené-dočasné verzie stoja približne o 40 % viac na jednotku.

 

 

Rozpočty energie a optické straty

 

Toto je technicky rýchle, ale základnou myšlienkou je, že každé optické pripojenie spôsobuje stratu. Každý z konektorov má stratu asi 0,5 dB. Spoje pridávajú 0,1 až 0,3 dB. Samotné vlákno má útlm-zvyčajne okolo 0,5 dB/km pre jeden-režim pri 1310 nm, menej pri 1550 nm. Toto všetko spočítate a získate úplnú stratu odkazu.

Vysielač a prijímač má energetický rozpočet-rozdiel medzi vysielacím výkonom a citlivosťou prijímača. Pre typický 10G LR modul môžete mať -1 dBm vysielací výkon a -14,4 dBm citlivosť prijímača, čo vám dáva 13,4 dB energetického rozpočtu. Vaša strata spojenia musí byť menšia, s určitou rezervou na degradáciu v priebehu času.

V praxi tieto výpočty už len zriedka robíte manuálne, pretože dokumentácia od renomovaných výrobcov modulov vám hovorí o menovitej vzdialenosti. Ale keď posúvate vzdialenosti blízko limitu alebo keď riešite problémy s okrajovým spojením, pochopenie rozpočtov na optickú energiu sa stáva kritickým. Potrebujete merač optického výkonu, čo je ďalších 300 až 2 000 USD v závislosti od funkcií.

 

Králičia diera DWDM

 

Pri multiplexovaní s hustotou vlnovou dĺžkou sa veci stávajú správne komplexnými. Namiesto použitia jednej vlnovej dĺžky na vlákno vám DWDM umožňuje spustiť viacero vlnových dĺžok-32, 48, 96, dokonca viac – na jednom vlákne. Každá vlnová dĺžka je v podstate samostatný 10G alebo 100G kanál.

Transceivery pre DWDM sú naladené na špecifické vlnové dĺžky na ITU mriežke. V C-pásme (oblasť 1530nm až 1565nm) je 96 kanálov od seba vzdialených 50 GHz. Musíte sledovať, ktorý vysielač/prijímač je na akej vlnovej dĺžke, a sú farebne-kódované, ale farby nezodpovedajú vlnovej dĺžke žiadnym intuitívnym spôsobom. Kanál 29 je fialový. Kanál 30 je ružový. prečo? Žiadny dobrý dôvod.

DWDM sa používa v aplikáciách na dlhé{0}}dopravy a prepojeniach dátových centier, kde sú vlákna obmedzené a drahé. Transceivery sú drahšie, potrebujete multiplexer/demultiplexer a teplotná stabilita sa stáva ešte kritickejšou, pretože drift vlnovej dĺžky môže spôsobiť presluchy kanálov.

 

Konfigurácia softvéru nie je vždy jednoduchá

Dokonca aj keď máte nainštalovaný správny fyzický transceiver, nekončíte. Mnoho prepínačov vyžaduje, aby ste nakonfigurovali rýchlosť portu, duplexný režim (ktorý by mal byť plný pre vlákno, ale videl som zvláštne chyby) a niekedy manuálne povolil port. Niektorí dodávatelia štandardne deaktivujú porty.

Ak na krátke trasy namiesto optických transceiverov používate káble DAC (Direct Attach Copper),-čo je bežné pre prepínače-na{2}}prepínacie prepojenia v rovnakom stojane-, kábel má vysielače a prijímače zabudované na oboch koncoch. Prepínač ich však stále vidí ako porty SFP+ a stále ich musíte nakonfigurovať. Káble DAC sú lacnejšie ako optické káble plus dva transceivery, ale sú obmedzené na približne 5 metrov a sú hrubé a neohybné. Správa káblov s DAC káblami nie je sranda.

 

Uzamknutie{0}}dodávateľa a kompatibilita

 

Veľkí predajcovia prepínačov-Cisco, Juniper, Arista, HPE-všetci chcú, aby ste si kúpili ich značkové transceivery. Často ide len o prerobené moduly od skutočných výrobcov optiky, ako sú Finisar, Lumentum alebo Avago, ale s programovaním EEPROM- špecifickým pre daného predajcu. Prirážka môže byť 300 % alebo viac.

Optika tretích{0}}stran od spoločností ako fs.com alebo 10Gtek funguje väčšinou dobre. Kľúčom je získať kódované moduly, ktoré sa správne identifikujú prepínaču. Niektorí predajcovia to uľahčujú ako iní. Arista je dosť otvorený v otázke optiky-tretej strany. Cisco... už menej. V skutočnosti existuje celý rad optických spoločností, ktoré sa špecializujú na „kompatibilné“ moduly, ktoré prechádzajú kontrolami dodávateľov.

Skutočne frustrujúce je, keď robíte inštaláciu pre viacero{0}}dodávateľov a optika každého dodávateľa používa mierne odlišné špecifikácie dokonca aj pre rovnakú nominálnu rýchlosť a vzdialenosť. Môžete skončiť s odkazmi, ktoré fungujú, ale vykazujú vysokú chybovosť, alebo s odkazmi, ktoré spočiatku fungujú dobre, no degradujú sa rýchlejšie, ako sa očakávalo.

 

Čistenie a údržba

 

Nikto nerád hovorí o čistení vlákien, ale je to absolútne nevyhnutné. Jedna prachová častica na koncovej ploche vláknového konektora môže spôsobiť značnú stratu signálu alebo úplné zlyhanie spojenia. Koncové plochy sú malé-približne 9 mikrónov pre jedno-režimové vlákno s priemerom jadra. Prachová častica je v porovnaní s tým obrovská.

Mali by ste vyčistiť každé optické pripojenie, zakaždým. Realita? To sa nie vždy stáva v produkčnom prostredí, kde sa ponáhľate s obnovením služby. Ale malo by sa to stať. Používajte správne nástroje na čistenie vlákien-špecializované obrúsky a čistiace tyčinky, nie košeľu. Skontrolujte pomocou vláknového mikroskopu. Vyfúknite porty stlačeným vzduchom.

Vyriešil som problémy so „zlými vysielačmi a prijímačmi“, ktoré boli v skutočnosti len špinavými pripojeniami. Vyčistite vlákno, problém vyriešený. Nečistotu však voľným okom nevidíte, takže najskôr strácate čas výmenou modulov a spustením diagnostiky.

 

Budúce-odolanie proti bolestiam hlavy

Pri navrhovaní optickej siete by ste mali myslieť na rast a budúce potreby šírky pásma. Dobre, dobre. Ale ako ďaleko do budúcnosti? SFP+ pri 10G sa zdalo pred desiatimi rokmi prehnané. Teraz sa stáva základom pre pripojenia k serverom. Používate OM3 multimode vlákno, ktoré je dobré pre 10G, alebo míňate viac na OM4, ktoré zvládne 40G a 100G na rozumné vzdialenosti?

Jedno{0}}režimové vlákno je „budúcim-dôkazom“ v tom, že samotné vlákno si poradí s akýmikoľvek rýchlosťami, ktoré prídu neskôr-obmedzujúcim faktorom sú transceivery a porty prepínačov. Inštalácia jedného-režimu však stojí viac, vyžaduje si drahšie vysielače a prijímače a platíte za funkcie, ktoré možno nebudete potrebovať roky. Alebo to možno budete potrebovať budúci rok. kto vie?

Problém s počtom portov súvisí. Kúpite prepínač so 48 portami. Na začiatku ich naplníte 30. Zdá sa, že dobre. O dva roky neskôr potrebujete 52 portov a inštalujete ďalší prepínač, ktorý sa zaoberá stohovaním alebo konfiguráciami tkaniny, čo zvyšuje zložitosť. Mali ste si vopred kúpiť väčší vypínač? Možno, ale stálo to o 50 % viac a neexistuje žiadna záruka, že do toho skutočne vyrastiete.

 

Keď sa veci pokazia

Riešenie problémov s vláknami je jeho vlastnou sadou zručností. Odkaz je nefunkčný. prečo? Môže byť:

Znečistené konektory (vyčistite a znova skontrolujte)

Nesprávny typ transceivera (skontrolujte špecifikácie)

Poškodené vlákno (spustite test OTDR, ak nejaký máte, veľa šťastia, ak nie)

Prekročená menovitá vzdialenosť (zmerajte skutočnú dĺžku kábla)

Nesúlad vlnovej dĺžky (overiť oba konce)

Port nie je nakonfigurovaný (skontrolujte konfiguráciu prepínača)

Chybný transceiver (vymeňte a otestujte)

Obrátená polarita (skontrolujte pripojenia TX/RX)

Rozpočet energie bol prekročený (zmerajte optický výkon)

Softwarová chyba vo firmvéri prepínača (aktualizácia a modlitba)

Problém je v tom, že tieto poruchy vyzerajú zvonku často rovnako. "Žiadny odkaz" je všetko, čo dostanete. Začnete pracovať cez zoznam, vymieňať komponenty, kým niečo nefunguje. Nie je to elegantné.

Občasné problémy sú horšie. Prepadnutie odkazu, strata paketov, ktoré prichádzajú a odchádzajú, chyby, ktoré pri zaťažení stúpajú. Môžu byť spôsobené okrajovým optickým výkonom, kolísaním teploty, vibráciami ovplyvňujúcimi usadenie konektora, EMI, ak bežíte v blízkosti napájacieho zariadenia, alebo asi tuctom ďalších vecí.

 

Čo by som si prial, aby mi niekto povedal

Začnite s dobrým dokumentačným systémom. Sledujte, aké vysielače a prijímače sú na ktorých portoch, aké verzie firmvéru sú spustené, aké typy a dĺžky káblov sú nainštalované. Používajte správne štítky. Majte po ruke náhradné diely, pretože vysielače zlyhávajú a čakanie na odoslanie, keď je výroba vypnutá, nie je zábavné.

Nakupujte od renomovaných predajcov, aj keď to stojí viac. Najlacnejšia možná optika môže spočiatku ušetriť peniaze, ale riešenie podivných problémov s kompatibilitou nie je zadarmo. Váš čas má hodnotu.

Pred nasadením všetko otestujte. Úrovne optického výkonu, chybovosť, rýchlostné testy. Nepredpokladajte, že to funguje len preto, že sa objaví odkaz.

A možno to najdôležitejšie: špecializované porty nie sú chybou, ale funkciou. Modularita vám dáva flexibilitu, aby ste presne zodpovedali požiadavkám na typ vlákna, vzdialenosť a rýchlosť pre každé pripojenie. Ide len o to, že krivka učenia je strmšia, než ktokoľvek vopred pripúšťa.

Technológia funguje. Keď pochopíte, s čím máte do činenia, optické vlákna sú spoľahlivé a rýchle a zvládajú požiadavky na šírku pásma moderných sietí lepšie ako čokoľvek iné. Ale tá časť „keď to pochopíš“? To si vyžaduje čas, chyby a pravdepodobne aj nejaké neskoré noci pozeranie na neosvetlené LED diódy na portoch a premýšľajúce, čo ste urobili zle.

to je v pohode. Každý si tým prejde.