SFP в коммутаторе. Зачем нужен оптический порт и какие модули покупать

Если посмотреть на заднюю или переднюю панель сетевого коммутатора, рядом с привычными разъёмами RJ-45 можно заметить небольшие металлические гнёзда с надписями SFP или SFP+. В одних моделях их всего два, в других четыре, десять и даже больше. Через них подключают оптоволокно, объединяют коммутаторы и прокладывают скоростные соединения между серверами и сетевым оборудованием.

Но купить первый попавшийся SFP-модуль и вставить его в свободный порт не получится. Нужно учитывать скорость, расстояние, тип оптоволокна и совместимость с оборудованием. Причём внешне почти одинаковые модули могут работать совершенно по-разному. Разберёмся, что означают обозначения на коммутаторе, какие SFP бывают и как выбрать подходящий вариант без лишних расходов.

Что такое SFP-порт в коммутаторе и зачем он нужен

SFP (Small Form-factor Pluggable) означает компактный сменный модуль для подключения сетевого оборудования. На корпусе коммутатора находится слот SFP, а внутрь устанавливается небольшой приёмопередатчик, который ещё называют трансивером.

Обычный Ethernet-порт RJ-45 рассчитан на подключение сетевого кабеля с витой парой. А SFP позволяет выбирать способ подключения в зависимости от задачи. В слот можно установить оптический модуль для связи по волокну или специальный модуль с разъёмом RJ-45 для медного кабеля.

Чаще всего SFP-порты используют для нескольких задач:

• Соединение коммутаторов. Например, когда оборудование расположено на разных этажах, в отдельных зданиях или серверных помещениях.
• Подключение по оптоволокну. Гигабитные модули могут передавать данные на километры, тогда как стандартное гигабитное соединение по витой паре рассчитано на расстояние до 100 метров.
• Связь с серверами и системами хранения. Порты SFP+ позволяют организовать соединения Ethernet на скорости 10 Гбит/с.
• Подключение операторских линий. Если провайдер предоставляет обычный оптический Ethernet-интерфейс, подходящий SFP-модуль позволяет принять соединение непосредственно на совместимом оборудовании.

Например, в офисе установлены два коммутатора. Один обслуживает рабочие места на первом этаже, другой на четвёртом. Между ними можно проложить оптоволокно и установить по SFP-модулю с каждой стороны. Тогда оба устройства будут обмениваться данными через оптическую линию.

При этом наличие SFP вовсе не означает, что порт обязательно быстрее обычного RJ-45. Гигабитный SFP и гигабитный медный порт обеспечивают одинаковую номинальную скорость 1 Гбит/с. Главное преимущество оптики в возможности передавать данные на большие расстояния, а также в устойчивости оптоволокна к электромагнитным помехам.

Ещё один нюанс: SFP-модули часто продаются отдельно от коммутаторов. Если в характеристиках написано «4 слота SFP», это ещё не означает, что четыре оптических трансивера уже лежат в коробке.

SFP, SFP+ и SFP28: в чём разница и какая скорость нужна

У SFP есть несколько разновидностей. Они похожи внешне, но рассчитаны на разные скорости. Для обычных офисных сетей чаще всего встречаются SFP и SFP+.

Главная ошибка при выборе заключается в том, что SFP и SFP+ считают полностью взаимозаменяемыми. На деле всё зависит от конкретного порта.

Обычный гигабитный слот SFP не сможет передавать данные на скорости 10 Гбит/с, даже если установить в него модуль SFP+. А вот многие коммутаторы с SFP+ поддерживают гигабитные модули SFP. Но такая совместимость есть не у всех устройств и иногда требует дополнительной настройки.

Например, в документации MikroTik отдельно перечислены устройства, на которых SFP+ работает с гигабитными трансиверами, и модели, где предусмотрено только 10-гигабитное соединение.

Поэтому перед покупкой смотрите характеристики именно вашего коммутатора, включая аппаратную версию. Надпись SFP+ сама по себе ещё не гарантирует поддержку всех модулей SFP.

Кроме того, скорость соединения ограничивается возможностями обоих устройств. Если на одном конце линии стоит порт 10 Гбит/с, а на другом только 1 Гбит/с, получить 10-гигабитное соединение не получится. Нужны совместимые интерфейсы и одинаковый рабочий режим.

Какие SFP-модули бывают и как выбрать подходящий

При покупке оптического трансивера важно смотреть на несколько характеристик сразу. Основные из них: скорость передачи данных, тип волокна, рабочая длина волны и расстояние, на которое рассчитан модуль.

Для начала полезно разобраться в названиях самых распространённых стандартов.

Значения в таблице относятся к соответствующим стандартам и распространённым вариантам модулей. Реальная допустимая длина линии зависит от качества кабеля, количества соединений и характеристик конкретного трансивера. Например, у некоторых гигабитных одномодовых модулей производитель указывает дальность 20 км.

Подробные параметры этих стандартов можно посмотреть в характеристиках оптики Cisco.

Одномодовое и многомодовое оптоволокно

В описаниях модулей встречаются обозначения Single Mode (SM) и Multi Mode (MM). От них зависит, какой кабель можно подключить.

Одномодовое оптоволокно используют для протяжённых линий. Кабель обычно обозначают как OS1 или OS2, а диаметр сердцевины составляет примерно 9 мкм. Для соединений на несколько километров чаще всего выбирают именно его.

Многомодовое оптоволокно обычно встречается на сравнительно коротких линиях внутри зданий и серверных. Его распространённые категории: OM2, OM3 и OM4. У каждой свои ограничения по дальности и скорости.

Например, для соединения двух коммутаторов на расстоянии 150 метров можно использовать пару модулей 10GBASE-SR и многомодовый кабель OM3. Если расстояние составляет 2 км, подойдёт одномодовое волокно и пара совместимых 10GBASE-LR.

Не стоит ориентироваться только на цвет оболочки кабеля. Он может помочь определить тип волокна, но надёжнее проверить маркировку, проектную документацию или результаты измерений.

Зачем нужны модули BiDi и WDM

Обычное оптическое соединение с разъёмом LC Duplex чаще всего использует два волокна. По одному данные передаются в одну сторону, по второму идут обратно.

Модули BiDi позволяют передавать и принимать данные через одно волокно. Для этого используются разные длины волн света. Такой способ часто называют WDM, или спектральным уплотнением.

Но здесь есть обязательное условие: модули должны образовывать совместимую пару. Например, если первый передаёт сигнал на длине волны 1310 нм и принимает на 1550 нм, второй должен передавать на 1550 нм и принимать на 1310 нм.

В линейке TP-Link такой парой служат TL-SM321A и TL-SM321B. Эти гигабитные модули рассчитаны на соединение по одному одномодовому волокну на расстоянии до 20 км.

BiDi особенно полезны, если между зданиями уже проложено оптоволокно, но свободна только одна жила. Покупать два одинаковых одноволоконных модуля без проверки направления передачи нельзя.

Можно ли использовать SFP с обычным сетевым кабелем

Да. Существуют модули с разъёмом RJ-45. Например, TP-Link TL-SM331T рассчитан на гигабитное подключение по витой паре на расстояние до 100 метров.

Есть и варианты SFP+ для 10-гигабитного Ethernet. Но у них встречаются ограничения по длине кабеля, энергопотреблению и нагреву. В частности, некоторые 10GBASE-T SFP+ рассчитаны всего на 30 метров. Поэтому для соединения оборудования внутри серверной стоит также рассмотреть специальные кабели DAC.

DAC (Direct Attach Cable) представляет собой готовый медный кабель с разъёмами SFP+ на концах. Он позволяет напрямую соединить два совместимых порта без покупки отдельных оптических модулей. Например, TP-Link выпускает 10-гигабитные DAC длиной 1 и 3 метра.

Для небольших расстояний внутри стойки такой вариант часто обходится дешевле, чем два оптических трансивера и отдельный оптоволоконный патч-корд.

Коммутатор с 4 SFP или 10 SFP: какой выбрать для сети

Количество оптических портов зависит от того, сколько отдельных подключений требуется. Здесь важно не перепутать число разъёмов с их скоростью.

Например, надпись «4 SFP» означает четыре слота SFP, обычно гигабитных. А «4 SFP+ 10G» указывает на четыре порта с поддержкой 10 Гбит/с. В поисковых запросах «коммутатор 10 SFP» может означать десять оптических разъёмов, хотя иногда так ищут обычный коммутатор с 10-гигабитным SFP+.

Коммутатор с 2–4 SFP часто подходит небольшому офису, складу, гостинице или системе видеонаблюдения. Например, один порт можно использовать для подключения к основному сетевому оборудованию, второй для связи с другим этажом, а остальные оставить для дальнейшего расширения.

У TP-Link есть несколько подходящих моделей:

• Omada SG3428. Управляемый коммутатор с 24 гигабитными портами RJ-45 и четырьмя слотами SFP на 1 Гбит/с. Подходит для офисной сети, где оптические линии не требуют большей скорости.
• Omada SG3428X. У него тоже 24 гигабитных RJ-45, но четыре дополнительных слота поддерживают SFP+ на 10 Гбит/с. Такой вариант интереснее для скоростных соединений с серверной или другими коммутаторами.

Актуальные конфигурации этих моделей указаны в каталоге Omada и характеристиках оборудования.

Коммутатор с 10 SFP-портами нужен, когда оптических подключений много. Например, если в одном техническом помещении сходятся линии от нескольких зданий, этажных шкафов или удалённых узлов видеонаблюдения.

В качестве примера такого устройства можно привести MikroTik CRS212-1G-10S-1S+IN. У него десять гигабитных SFP, один SFP+ на 10 Гбит/с и один порт RJ-45. Однако производитель уже снял эту модель с производства, поэтому рассматривать её стоит прежде всего как пример конфигурации, а для нового проекта лучше искать современную замену.

При выборе коммутатора с большим количеством оптических портов желательно проверить не только их число, но и пропускную способность соединения с остальной сетью. Если десять гигабитных линий сходятся в один коммутатор, а дальше весь трафик проходит через единственный порт на 1 Гбит/с, именно этот порт может стать ограничением производительности.

Ещё одна особенность некоторых моделей заключается в наличии комбинированных портов Combo. В таком случае один физический порт RJ-45 и один слот SFP используют общий интерфейс. Одновременно задействовать оба нельзя. Поэтому при подсчёте доступных подключений обязательно проверяйте схему портов.

Как правильно купить и подключить SFP-модуль

Самая частая причина проблем с оптикой заключается в покупке неподходящих модулей. Они могут физически вставляться в коммутатор, но соединение при этом не устанавливается. Поэтому лучше заранее собрать основные параметры линии.

Перед заказом проверьте следующее:

1. Модель коммутатора и тип порта. Найдите точное обозначение устройства и аппаратную версию. Уточните, поддерживает ли слот SFP, SFP+ или другой интерфейс.
2. Скорость. Для гигабитного соединения нужен модуль на 1 Гбит/с, для 10-гигабитного соответствующий SFP+. Проверьте скорость на обоих концах.
3. Тип волокна. Уточните, какое оптоволокно проложено: одномодовое OS1/OS2 или многомодовое OM2/OM3/OM4.
4. Количество волокон. Для обычных двухволоконных трансиверов потребуются две жилы, для совместимой пары BiDi достаточно одной.
5. Расстояние и потери сигнала. Сравните длину трассы с характеристиками модулей. Для протяжённых линий учитывайте оптический бюджет, то есть допустимые потери сигнала на кабеле, соединителях и сварках.
6. Разъёмы. Большинство распространённых Ethernet SFP используют LC, но встречаются и другие варианты. Обязательно проверяйте тип полировки, например UPC или APC.
7. Совместимость с производителем. У некоторых коммутаторов есть ограничения на сторонние трансиверы. Сверьте выбранный модуль с документацией.

Последний пункт особенно важен. Например, Cisco может проверять идентификатор установленного модуля, а Eltex в документации к коммутаторам MES указывает поддержку трансиверов, соответствующих определённым стандартам, без привязки к конкретному производителю.

При этом соблюдение общих стандартов ещё не гарантирует, что любая комбинация оборудования и модулей заработает без дополнительных настроек.

После покупки установите модули в соответствующие слоты, подключите оптоволоконный патч-корд и проверьте состояние портов. Большинство SFP поддерживает горячую замену, то есть устанавливать их можно без выключения коммутатора, если производитель допускает такую операцию.

Если соединение не появилось, последовательно проверьте несколько вещей:

• Оба порта включены и настроены на совместимые скорости.
• На двух концах используются подходящие модули с согласованными параметрами передачи.
• При двухволоконном соединении передающий выход одного модуля подключён к принимающему входу другого.
• Разъёмы и торцы волокна чистые, кабель не повреждён.
• Коммутатор распознаёт модуль и не сообщает об ошибке совместимости.

Если модуль поддерживает DDM или DOM, в интерфейсе управления можно посмотреть диагностические параметры: температуру, напряжение, мощность передаваемого и принимаемого оптического сигнала. Это помогает обнаружить слишком большие потери или перегрузку оптического приёмника.

Кстати, слишком мощный модуль тоже может создать проблему. Например, трансиверы для дальних линий на 40–80 км иногда требуют оптического аттенюатора, который ослабляет сигнал при подключении на коротком расстоянии. Использовать их наугад для связи между соседними стойками не стоит.

И не забывайте о безопасности: нельзя смотреть внутрь работающего оптического модуля или в торец подключённого к нему волокна. Оптическое излучение может быть невидимым для глаза. Неиспользуемые разъёмы лучше закрывать защитными заглушками.

Для большинства небольших сетей выбор довольно прост. Если нужно соединить гигабитные коммутаторы в разных зданиях, обычно подойдут одномодовые SFP нужной дальности. Для 10-гигабитной линии внутри здания выбирайте SFP+ с учётом уже проложенного волокна. А если оборудование стоит рядом, сначала проверьте возможность использования DAC: дополнительные оптические модули могут вообще не понадобиться.