Fiberoptiske switche kræver specialiserede porte

 

 

Jeg har arbejdet med netværksinfrastruktur i omkring syv år nu, og hvis der er én ting, der stadig fanger folk, -selv erfarne it-folk-, er det hele den specialiserede havnesituation med fiberoptiske kontakter. Man skulle tro, at en havn bare er en havn, ikke? Plug and play? Ikke engang tæt på.

 

 

Havneproblemet, ingen taler nok om

 

Her er hvad der sker: Virksomheden beslutter sig for at opgradere til fiber, fordi "det er hurtigere" (det er det, men det er ved siden af). De køber disse switche, også dyre, og så går en-normalt den yngre tekniker, der trak det korte strå- til at tilslutte fiberkablerne og indser, at portene ikke matcher noget, de har set før. SFP-pladserne er tomme. Der er dette øjeblik af panik. Har været der.

Sagen er, at fiberoptiske switches ikke kommer med indbyggede-porte på samme måde som kobberswitches gør. De bruger disse modulære transceivere, og de mest almindelige, du vil støde på, er SFP (Small Form-factor Pluggable) og SFP+ moduler. Navnekonventionen er irriterende, fordi SFP+ lyder som om det bare burde være en bedre version af SFP, hvilket det teknisk set er, men de er ikke altid udskiftelige, og hastighedsforskellene betyder meget mere, end du skulle tro. SFP opnår maksimalt 1 Gbps, mens SFP+ håndterer 10 Gbps. Så er der QSFP til 40 Gbps, QSFP28 til 100 Gbps, og ærligt talt fortsætter alfabetsuppen bare.

 

Hvorfor denne modularitet eksisterer (og hvorfor den er både genial og frustrerende)

 

 

Den modulære tilgang giver faktisk mening, når du kommer forbi den indledende hovedpine. Forskellige fibertyper har brug for forskellig optik. Du har en enkelt-mode fiber, der kan køre i kilometer-bogstaveligt talt 40 km, 80 km, nogle skubber endda forbi 100 km med det rigtige udstyr-og så er der multimode, som er billigere, men som lukker omkring 550 meter for 10G-hastigheder. Du kan ikke bruge den samme transceiver til begge, fordi bølgelængderne er helt forskellige.

Enkelt-tilstand kører typisk ved 1310nm eller 1550nm bølgelængder. Multimode? Normalt 850nm. Optikken skal matche, ellers skyder du bare lys ind i et kabel og håber på det bedste, hvilket ikke virker. Overhovedet. Jeg har set folk prøve.

Det, der virkelig får mig, er, at selv inden for samme kategori, har du variationer. Tag SFP+-moduler til single-mode fiber-der er versioner, der er klassificeret til 10 km (LR), 40 km (ER), 80 km (ZR) og endnu længere distancer. Hver enkelt bruger forskellig laserteknologi, forskellige optiske budgetter. 80 km-modulet koster måske fem gange mere end 10 km-versionen, og de ser identiske ud udefra. Du skal læse den lille etiket på siden, og held og lykke med det i et dårligt oplyst serverrum.

 

Den finansielle virkelighed

 

Det er her, tingene bliver interessante eller deprimerende, afhængigt af din budgetsituation. En anstændig virksomheds-fiberafbryderchassis kan give dig $8.000 til $15.000. Det lyder dyrt, men vent-det er bare den tomme boks. Disse SFP+ transceivere? Hver enkelt kan koste alt fra $150 til $800 afhængigt af mærke og specifikationer. Har du brug for 24 porte? Gør regnestykket. Og gud forbyde du har brug for modulerne med udvidet rækkevidde eller DWDM-tingene.

Nogle mennesker forsøger at spare penge ved at købe-tredjepartstransceivere. Nogle gange fungerer dette fint. Nogle gange gør det det absolut ikke, og du fejlfinder fantompakketab kl. 03.00, fordi switch-firmwaren ikke helt spiller godt sammen med optikken fra -mærket. Cisco er berygtet for at være kræsen med dette-deres switche tjekker ofte leverandørkoden i transceiveren og sender advarsler, hvis den ikke er "godkendt". Du kan normalt tilsidesætte disse advarsler, men så har du annulleret din supportkontrakt. Sjove tider.

 

Connector-spillet

Så er der hele konnektor-situationen, som fortjener sin egen rant. LC-stik er stort set standard nu til enkelt-tilstandsapplikationer-de er små, dupleks, og de låser på plads med et tilfredsstillende klik. Men multimode-installationer bruger nogle gange stadig SC-stik, som er disse større firkantede ting, som du skal skubbe ind og vride. Og hvis du arbejder med ældre infrastruktur, kan du støde på ST-konnektorer, som er runde med en bajonetlås-. At forsøge at holde styr på, hvilke patch-kabler du skal bruge til hvilken installation, er dens egen særlige form for organisatorisk udfordring.

Jeg brugte engang en hel eftermiddag på at lede efter et LC-til-SC fiberpatch-kabel i et datacenter, fordi nogen havde "organiseret" kabelstyringsskabet efter farve i stedet for stiktype. Kablet var orange. Alt fiber er orange eller gult eller lejlighedsvis blåt, hvis det er enkelt-tilstand. Meget hjælpsom.

 

 

Polaritet og de to-fibervirkeligheder

 

Her er noget, der ikke bliver forklaret godt i det meste af dokumentation: fiber er ensrettet. Du skal bruge to strenge-en til at sende, en til at modtage. Transceiveren har en TX-side og en RX-side, og du skal absolut have polariteten rigtigt. Forbind TX til TX og RX til RX, og du sidder og undrer dig over, hvorfor linket ikke kommer op. Spørg mig, hvordan jeg ved det.

Nogle nyere teknologier som BiDi (tovejs) optik kan køre begge retninger på en enkelt fiberstreng ved hjælp af forskellige bølgelængder, hvilket er virkelig smart. Men de er specialiserede, dyrere, og du kan ikke bare bytte dem til en standardkonfiguration uden at tjekke kompatibiliteten. Alt i fiber kræver kontrol af kompatibilitet. Det er udmattende.

Hele polaritetsproblemet bliver endnu mere komplekst med MPO/MTP-stik, der bruges i 40G- og 100G-applikationer. Disse er båndstik med 12 eller 24 fibre i et enkelt stik, og der er ligesom tre forskellige polaritetsstandarder-Metode A, Metode B og Metode C. Får polariteten forkert på en 24-fiberstamme, og du fikserer ikke bare et led, du genterminerer potentielt en hel kabelføring. Jeg vil ikke tale om, hvor lang tid det tager.

 

Speed ​​Matching og Autonegotiation (eller mangel på samme)

 

Kobber Ethernet har autonegotiation. Det er ikke perfekt, men det virker det meste af tiden. To enheder giver hånd, find ud af den hurtigste almindelige hastighed, og så er du i gang. Fiber? Ha. Fibertransceivere har fast-hastighed. Et SFP-modul er 1G. Et SFP+ modul er 10G. Du kan nogle gange køre et 10G-modul ved 1G-hastigheder, hvis switchen understøtter det, og du konfigurerer det manuelt, men det er ikke automatisk, og det er bestemt ikke garanteret.

Dette skaber reelle problemer i miljøer med blandet-hastighed. Man kan ikke bare tilslutte en server med et 10G fiber NIC til en switchport med et 1G SFP-modul og forvente at det virker, selvom stikket rent fysisk passer fint. Optikken vil ikke synkronisere. Linket forbliver nede. Så køber du forskellige moduler eller omkonfigurerer din netværkstopologi.

 

Temperaturvurderinger betyder mere, end du skulle tro

Industrielle-transceivere findes af en grund. Standard kommerciel optik er vurderet til måske 0 grader til 70 grader. Det er fint for et klima-kontrolleret datacenter. Men hvis du installerer kontakter i et lager, et mobiltårn eller hvor som helst, der faktisk bliver varmt eller faktisk koldt, har du brug for industrielle-temp-moduler, der er klassificeret til -40 grader til 85 grader. Disse koster væsentligt mere.

Jeg arbejdede på et projekt, hvor nogen brugte kommercielle-SFP+-moduler i en udendørs skabsinstallation. Fungerede fint i foråret. Sommeren ramte, indvendige kabinettemperaturer oversteg 75 grader, og transceivere begyndte at svigte tilfældigt. Intermitterende fejl er den værste slags, fordi du bruger dage på at fejlfinde, før du indser, at det er et temperaturproblem. Vi endte med at udskifte 32 moduler. De udvidede-temp-versioner koster omkring 40 % mere pr. enhed.

 

 

Strømbudgetter og optisk tab

 

Dette bliver teknisk hurtigt, men den grundlæggende idé er, at hver fiberforbindelse introducerer tab. Stik tilføjer ca. 0,5 dB tab hver. Splejsninger tilføjer 0,1 til 0,3 dB. Fiberen i sig selv har en dæmpning-normalt omkring 0,5 dB/km for enkelt-tilstand ved 1310nm, mindre ved 1550nm. Du lægger alt dette sammen, og du får dit totale linktab.

Transceiveren har et strømbudget-forskellen mellem sendeeffekt og modtagerfølsomhed. For et typisk 10G LR-modul har du måske -1 dBm sendeeffekt og -14,4 dBm modtagerfølsomhed, hvilket giver dig et strømbudget på 13,4 dB. Dit linktab skal være mindre end det, med en vis margen for forringelse over tid.

I praksis udfører du sjældent disse beregninger manuelt længere, fordi dokumentation fra anerkendte modulproducenter fortæller dig den nominelle afstand. Men når du skubber afstande tæt på grænsen, eller når du fejlfinder et marginalt link, bliver det afgørende at forstå optiske strømbudgetter. Du har brug for en optisk strømmåler, som er yderligere $300 til $2000 afhængigt af funktioner.

 

DWDM-kaninhullet

 

Dense Wavelength Division Multiplexing er, hvor tingene bliver ordentligt komplekse. I stedet for at bruge én bølgelængde pr. fiber, lader DWDM dig køre flere bølgelængder -32, 48, 96, endnu mere - på en enkelt fiberstreng. Hver bølgelængde er i det væsentlige en separat 10G- eller 100G-kanal.

Transceiverne til DWDM er indstillet til specifikke bølgelængder på ITU-nettet. Der er 96 kanaler med en afstand på 50 GHz fra hinanden i C--båndet (1530nm til 1565nm-området). Du skal spore, hvilken transceiver der er på hvilken bølgelængde, og de er farve-kodede, men farverne svarer ikke til bølgelængden på nogen intuitiv måde. Kanal 29 er lilla. Kanal 30 er pink. Hvorfor? Ingen god grund.

DWDM bliver brugt i langdistance--applikationer og datacenterforbindelser, hvor fibertråde er begrænsede og dyre. Transceiverne koster mere, du har brug for multiplexer/demultiplexer-udstyr, og temperaturstabiliteten bliver endnu mere kritisk, fordi bølgelængdedrift kan forårsage kanalkrydstale.

 

Softwarekonfiguration er ikke altid ligetil

Selv efter at du har fået den rigtige fysiske transceiver installeret, er du ikke færdig. Mange switche kræver, at du konfigurerer porthastigheden, duplekstilstand (som burde være fuld for fiber, men jeg har set mærkelige fejl), og nogle gange aktiverer porten manuelt. Nogle leverandører deaktiverer porte som standard.

Hvis du bruger DAC-kabler (Direct Attach Copper) til korte løb i stedet for optiske transceivere,-hvilket er almindeligt for at skifte-til-skifte links i det samme rack-har kablet transceivere indbygget i begge ender. Men switchen ser stadig disse som SFP+-porte, og du skal stadig konfigurere dem. DAC-kabler er billigere end fiber plus to transceivere, men de er begrænset til omkring 5 meter, og de er tykke og ufleksible. Kabelstyring med DAC-kabler er ikke sjovt.

 

Leverandørlåsning-og kompatibilitet

 

De store switch-leverandører-Cisco, Juniper, Arista, HPE-vil alle have, at du køber deres brandede transceivere. Disse er ofte blot rebrandede moduler fra faktiske optikproducenter som Finisar, Lumentum eller Avago, men med leverandørspecifik -EEPROM-programmering. Markup kan være 300 % eller mere.

Tredje-optik fra virksomheder som fs.com eller 10Gtek fungerer fint det meste af tiden. Nøglen er at få kodede moduler, der identificerer sig korrekt til switchen. Nogle leverandører gør dette nemmere end andre. Arista er ret åben omkring tredjepartsoptik.- Cisco... mindre så. Der er faktisk en hytteindustri af optikvirksomheder, der specialiserer sig i "kompatible" moduler, der passerer leverandørkontrol.

Det virkelig frustrerende er, når du laver en installation med flere-leverandører, og hver leverandørs optik bruger lidt forskellige specifikationer, selv for den samme nominelle hastighed og afstand. Du kan ende med links, der virker, men som viser høje fejlprocenter, eller links, der fungerer fint i starten, men som nedbrydes hurtigere end forventet.

 

Rengøring og vedligeholdelse

 

Ingen kan lide at tale om fiberrensning, men det er absolut kritisk. En enkelt støvpartikel på endefladen af ​​et fiberstik kan forårsage betydeligt signaltab eller fuldstændig forbindelsesfejl. Endefladerne er bittesmå-omkring 9 mikron for enkelt-fiberkernediameter. En støvpartikel er enorm til sammenligning.

Det er meningen, at du skal rense hver fiberforbindelse, hver gang. Virkelighed? Det sker ikke altid i produktionsmiljøer, hvor du skynder dig at genoprette servicen. Men det burde ske. Brug det rigtige fiberrenseværktøj-specialiserede servietter og rensepinde, ikke din skjorte. Undersøg med et fibermikroskop. Blæs portene ud med trykluft.

Jeg har fejlet "dårlige transceivere", der faktisk bare var beskidte forbindelser. Rens fiberen, problemet løst. Men du kan ikke se snavset med det blotte øje, så du spilder tid på at skifte moduler og køre diagnostik først.

 

Fremtidige-Proofing-hovedpine

Når du designer et fibernetværk, skal du tænke på vækst og fremtidige båndbreddebehov. Okay, fint. Men hvor langt ude i fremtiden? SFP+ ved 10G virkede som overkill for ti år siden. Nu er det ved at blive baseline for serverforbindelser. Kører du OM3 multimode fiber, der er god til 10G, eller bruger du mere på OM4, der kan håndtere 40G og 100G over rimelige afstande?

Single-mode fiber er "fremtids-sikker" ved, at fiberen selv kan håndtere de næste hastigheder-den begrænsende faktor er transceivere og switch-porte. Men enkelt-tilstand koster mere at installere, kræver dyrere transceivere, og du betaler for kapacitet, som du måske ikke har brug for i årevis. Eller du kan få brug for det næste år. Hvem ved?

Problemet med porttælling er relateret. Du køber en switch med 48 porte. Du udfylder 30 af dem i første omgang. Virker fint. To år senere har du brug for 52 porte, og du installerer endnu en switch, der håndterer stabling eller stofkonfigurationer, hvilket tilføjer kompleksitet. Skulle du have købt den større switch på forhånd? Måske, men det kostede 50 % mere, og der er ingen garanti for, at du rent faktisk ville vokse ind i det.

 

Når tingene går galt

Fejlfinding af fiberproblemer er dets eget færdighedssæt. Linket er nede. Hvorfor? Kunne være:

Snavsede stik (rengør og kontroller igen)

Forkert transceivertype (tjek specifikationer)

Beskadiget fiber (kør OTDR-test, hvis du har en, held og lykke, hvis du ikke har)

Overskredet afstandsvurdering (mål den faktiske kabellængde)

Bølgelængde uoverensstemmelse (bekræft begge ender)

Port ikke konfigureret (tjek switch-konfiguration)

Defekt transceiver (byt og test)

Polaritet omvendt (tjek TX/RX-forbindelser)

Strømbudget overskredet (mål optisk effekt)

Softwarefejl i switch-firmware (opdater og bed)

Problemet er, at disse fejl ofte ser identiske ud udefra. "Intet link" er alt, hvad du får. Du begynder at arbejde gennem listen, udskifte komponenter, indtil noget virker. Det er ikke elegant.

Intermitterende problemer er værre. Link-flapping, pakketab, der kommer og går, fejl, der stiger under belastning. Disse kan være forårsaget af marginal optisk effekt, temperatursvingninger, vibrationer, der påvirker stiksæder, EMI, hvis du løber i nærheden af ​​strømudstyr, eller omkring et dusin andre ting.

 

Hvad jeg ville ønske, nogen havde fortalt mig

Start med et godt dokumentationssystem. Spor hvilke transceivere der er i hvilke porte, hvilke firmwareversioner der kører, hvilke kabeltyper og længder der er installeret. Brug de rigtige etiketter. Hav reservedele ved hånden, fordi transceivere fejler, og det er ikke sjovt at vente på forsendelse, når produktionen er nede.

Køb fra velrenommerede leverandører, selvom det koster mere. Den billigste mulige optik kan muligvis spare penge i starten, men fejlfinding af mærkelige kompatibilitetsproblemer er ikke gratis. Din tid har værdi.

Test alt før implementering. Optiske effektniveauer, fejlrater, hastighedstest. Gå ikke ud fra, at det virker, bare fordi linket kommer op.

Og måske vigtigst af alt: specialiserede porte er ikke en fejl, de er en funktion. Modulariteten giver dig fleksibilitet til at matche den nøjagtige fibertype, afstand og hastighedskrav for hver forbindelse. Det er bare, at indlæringskurven er stejlere, end nogen indrømmer på forhånd.

Teknologien virker. Når du først forstår, hvad du har med at gøre, er fiberoptik pålidelige og hurtige og håndterer båndbreddekravene fra moderne netværk bedre end noget andet. Men den "når du forstår" del? Det tager tid, fejltagelser og sandsynligvis nogle sene nætter med at stirre på uoplyste port-LED'er og spekulere på, hvad du gjorde forkert.

Det er fint. Alle går igennem det.