Glasvezelschakelaars vereisen gespecialiseerde poorten

 

 

Ik werk nu ongeveer zeven jaar met netwerkinfrastructuur, en als er één ding is dat mensen nog steeds overrompelt-zelfs doorgewinterde IT-mensen-, dan is het de hele gespecialiseerde havensituatie met glasvezeloptische schakelaars. Je zou denken dat een haven maar een haven is, toch? Plug-and-play? Niet eens in de buurt.

 

 

Het havenprobleem waar niemand genoeg over praat

 

Dit is wat er gebeurt: het bedrijf besluit te upgraden naar glasvezel omdat "het sneller is" (dat is het ook, maar dat doet er niet toe). Ze kopen deze schakelaars, ook dure, en dan gaat iemand-meestal de junior techneut die aan het kortste eind trekt-de glasvezelkabels aansluiten en realiseert zich dat de poorten niet overeenkomen met wat ze eerder hebben gezien. De SFP-slots zijn leeg. Er is een moment van paniek. Ben daar geweest.

Het punt is dat glasvezelschakelaars niet op dezelfde manier worden geleverd met ingebouwde-poorten als koperen schakelaars. Ze gebruiken deze modulaire transceivers, en de meest voorkomende die je tegenkomt zijn SFP- (Small Form-factor Pluggable) en SFP+-modules. De naamgevingsconventie is vervelend omdat SFP+ klinkt alsof het gewoon een betere versie van SFP zou moeten zijn, wat het technisch gezien ook is, maar ze zijn niet altijd uitwisselbaar en de snelheidsverschillen zijn veel belangrijker dan je zou denken. SFP bereikt een maximum van 1 Gbps, terwijl SFP+ 10 Gbps verwerkt. Dan is er QSFP voor 40 Gbps, QSFP28 voor 100 Gbps, en eerlijk gezegd blijft de alfabetsoep maar doorgaan.

 

Waarom deze modulariteit bestaat (en waarom het zowel briljant als frustrerend is)

 

 

De modulaire aanpak is eigenlijk zinvol als je eenmaal voorbij de aanvankelijke hoofdpijn bent. Verschillende vezeltypen hebben verschillende optica nodig. Je hebt single{2}}glasvezel die kilometers kan afleggen-letterlijk 40 km, 80 km, sommige gaan zelfs verder dan 100 km met de juiste apparatuur-en dan is er nog multimode, die goedkoper is, maar ongeveer 550 meter bedraagt ​​voor 10G-snelheden. Je kunt niet voor beide dezelfde zendontvanger gebruiken, omdat de golflengten totaal verschillend zijn.

De enkele- modus werkt doorgaans op golflengten van 1310 nm of 1550 nm. Multimode? Meestal 850 nm. De optiek moet overeenkomen, anders schiet je gewoon licht in een kabel en hoop je er het beste van, wat niet werkt. Helemaal niet. Ik heb mensen het zien proberen.

Wat mij echt raakt, is dat je zelfs binnen dezelfde categorie variaties hebt. Neem SFP+ modules voor single{2}}mode glasvezel-er zijn versies geschikt voor 10 km (LR), 40 km (ER), 80 km (ZR) en zelfs langere afstanden. Ze maken allemaal gebruik van verschillende lasertechnologie en verschillende optische budgetten. De 80 km-module kost misschien vijf keer meer dan de 10 km-versie, en van buitenaf zien ze er identiek uit. Je moet het kleine etiket op de zijkant lezen, en veel succes als je dat doet in een slecht verlichte serverruimte.

 

De financiële realiteit

 

Dit is waar het interessant of deprimerend wordt, afhankelijk van uw budgetsituatie. Een degelijk glasvezelswitch-chassis van ondernemings-kwaliteit kan tussen de $8.000 en $15.000 kosten. Klinkt duur, maar wacht-dat is gewoon de lege doos. Die SFP+-transceivers? Elk exemplaar kan tussen de $ 150 en $ 800 kosten, afhankelijk van het merk en de specificaties. 24 poorten nodig? Doe de wiskunde. En de hemel verhoede dat je de uitgebreide bereikmodules of de DWDM-dingen nodig hebt.

Sommige mensen proberen geld te besparen door transceivers van derden- te kopen. Soms werkt dit prima. Soms is dat absoluut niet het geval en ben je om 3 uur 's nachts bezig met het oplossen van fantoompakketverlies, omdat de firmware van de switch niet helemaal goed samengaat met de optica van een ander merk. Cisco staat erom bekend dat hij kieskeurig is op dit gebied-hun switches controleren vaak de leverancierscode in de transceiver en geven waarschuwingen als deze niet 'goedgekeurd' is. Normaal gesproken kunt u deze waarschuwingen negeren, maar dan is uw ondersteuningscontract ongeldig. Leuke tijden.

 

Het connectorspel

Dan is er nog de hele connectorsituatie, die een eigen tirade verdient. LC-connectoren zijn tegenwoordig vrijwel standaard voor toepassingen met één-modus-ze zijn klein, dubbelzijdig en kunnen met een bevredigende klik op hun plaats worden vergrendeld. Maar multimode-installaties maken soms nog steeds gebruik van SC-connectoren, dit zijn grotere vierkante dingen die je moet indrukken en draaien. En als u met oudere infrastructuur werkt, kunt u ST-connectoren tegenkomen, die rond zijn en voorzien zijn van een bajonet--slot. Proberen bij te houden welke patchkabels je nodig hebt voor welke installatie is een bijzondere organisatorische uitdaging.

Ik heb ooit een hele middag gezocht naar een LC-naar-SC-glasvezelpatchkabel in een datacenter, omdat iemand de kabelbeheerkast had "geordend" op kleur in plaats van op connectortype. De kabel was oranje. Alle vezels zijn oranje of geel, of af en toe blauw als het single-mode is. Zeer behulpzaam.

 

 

Polariteit en de twee-vezelrealiteit

 

Hier is iets dat in de meeste documentatie niet goed wordt uitgelegd: glasvezel is unidirectioneel. Je hebt twee strengen nodig-één voor verzenden en één voor ontvangen. De transceiver heeft een TX-kant en een RX-kant, en je moet absoluut de juiste polariteit hebben. Verbind TX met TX en RX met RX, en je vraagt ​​je af waarom de link niet komt. Vraag me hoe ik dat weet.

Sommige nieuwere technologieën, zoals BiDi (bidirectionele) optica, kunnen beide richtingen op een enkele vezelstreng gebruiken met verschillende golflengten, wat echt slim is. Maar die zijn gespecialiseerd, duurder, en je kunt ze niet zomaar omzetten in een standaardconfiguratie zonder de compatibiliteit te controleren. Bij alles op het gebied van glasvezel moet de compatibiliteit worden gecontroleerd. Het is vermoeiend.

Het hele polariteitsprobleem wordt nog complexer met MPO/MTP-connectoren die worden gebruikt in 40G- en 100G-toepassingen. Dit zijn lintconnectoren met 12 of 24 vezels in een enkele stekker, en er zijn ongeveer drie verschillende polariteitsstandaarden-Methode A, Methode B en Methode C. Als je de polariteit verkeerd instelt op een 24-vezelbundel, repareer je niet slechts één link, maar sluit je mogelijk een hele kabel opnieuw af. Ik wil het niet hebben over hoe lang dat duurt.

 

Snelheidsmatching en automatische onderhandeling (of het ontbreken daarvan)

 

Koper Ethernet heeft autonegotiation. Het is niet perfect, maar het werkt meestal. Twee apparaten schudden elkaar de hand, bepaal de snelste algemene snelheid en ga aan de slag. Vezel? Ha. Glasvezelzendontvangers hebben een vaste-snelheid. Een SFP-module is 1G. Een SFP+-module is 10G. Je kunt soms een 10G-module met 1G-snelheden gebruiken als de switch dit ondersteunt en je deze handmatig configureert, maar het is niet automatisch en het is zeker niet gegarandeerd.

Dit zorgt voor echte problemen in omgevingen met gemengde- snelheden. Je kunt niet zomaar een server met een 10G glasvezel-NIC aansluiten op een switchpoort met een 1G SFP-module en verwachten dat deze werkt, ook al past de connector fysiek prima. De optiek synchroniseert niet. De link blijft offline. Dan koopt u andere modules of configureert u uw netwerktopologie opnieuw.

 

Temperatuurwaarden zijn belangrijker dan je zou denken

Transceivers van industriële-kwaliteit bestaan ​​niet voor niets. Standaard commerciële optiek is geschikt voor een bereik van misschien 0 graden tot 70 graden. Dat is prima voor een klimaat-gecontroleerd datacenter. Maar als u schakelaars installeert in een magazijn, op een locatie voor zendmasten, of waar dan ook waar het echt warm of echt koud wordt, hebt u industriële-temperatuurmodules nodig die geschikt zijn voor -40 graden tot 85 graden. Deze kosten aanzienlijk meer.

Ik heb aan een project gewerkt waarbij iemand commerciële-SFP+-modules gebruikte in een buitenkastinstallatie. Werkte prima in het voorjaar. Zomerhit, interne kasttemperaturen overschreden 75 graden en zendontvangers begonnen willekeurig te falen. Periodieke storingen zijn van de ergste soort, omdat u dagenlang bezig bent met het oplossen van problemen voordat u zich realiseert dat het een temperatuurprobleem is. Uiteindelijk hebben we 32 modules vervangen. De verlengde-temp-versies kosten ongeveer 40% meer per eenheid.

 

 

Stroombudgetten en optisch verlies

 

Dit wordt snel technisch, maar het basisidee is dat elke glasvezelverbinding verlies met zich meebrengt. Connectoren voegen elk ongeveer 0,5 dB verlies toe. Splitsingen voegen 0,1 tot 0,3 dB toe. De vezel zelf heeft een demping-meestal rond de 0,5 dB/km voor single-modus bij 1310 nm, minder bij 1550 nm. Als u dit allemaal bij elkaar optelt, krijgt u uw totale linkverlies.

De zendontvanger heeft een energiebudget-het verschil tussen zendvermogen en ontvangergevoeligheid. Voor een typische 10G LR-module heeft u mogelijk een zendvermogen van -1 dBm en een ontvangergevoeligheid van -14,4 dBm, wat u een stroombudget van 13,4 dB oplevert. Uw linkverlies moet minder zijn dan dat, met enige marge voor verslechtering in de loop van de tijd.

In de praktijk voert u deze berekeningen zelden meer handmatig uit, omdat documentatie van gerenommeerde modulefabrikanten u de nominale afstand vertelt. Maar als u de limiet nadert, of als u problemen met een marginale verbinding oplost, wordt het begrijpen van optische vermogensbudgetten van cruciaal belang. Je hebt een optische vermogensmeter nodig, die afhankelijk van de kenmerken nog eens $ 300 tot $ 2000 kost.

 

Het DWDM-konijnenhol

 

Dense Wavelength Division Multiplexing is waar dingen behoorlijk complex worden. In plaats van één golflengte per vezel te gebruiken, kunt u met DWDM meerdere golflengten-32, 48, 96 of zelfs meer gebruiken op één enkele vezelstreng. Elke golflengte is in wezen een afzonderlijk 10G- of 100G-kanaal.

De transceivers voor DWDM zijn afgestemd op specifieke golflengten op het ITU-raster. Er zijn 96 kanalen met een onderlinge afstand van 50 GHz in de C--band (1530 nm tot 1565 nm). Je moet bijhouden welke zendontvanger zich op welke golflengte bevindt, en ze zijn kleurgecodeerd-, maar de kleuren komen op geen enkele intuïtieve manier overeen met de golflengte. Kanaal 29 is paars. Kanaal 30 is roze. Waarom? Geen goede reden.

DWDM wordt gebruikt in langeafstandstoepassingen en datacenterverbindingen waar glasvezelkabels beperkt en duur zijn. De zendontvangers kosten meer, je hebt multiplexer/demultiplexerapparatuur nodig, en temperatuurstabiliteit wordt zelfs nog belangrijker omdat golflengteafwijking kanaaloverspraak kan veroorzaken.

 

Softwareconfiguratie is niet altijd eenvoudig

Zelfs nadat u de juiste fysieke transceiver hebt geïnstalleerd, bent u nog niet klaar. Bij veel switches moet je de poortsnelheid en duplexmodus configureren (die vol zou moeten zijn voor glasvezel, maar ik heb rare bugs gezien) en soms de poort handmatig inschakelen. Sommige leveranciers schakelen poorten standaard uit.

Als u voor korte afstanden DAC-kabels (Direct Attach Copper) gebruikt in plaats van optische transceivers-wat gebruikelijk is bij switch-naar-switch-verbindingen in hetzelfde rek-, dan zijn er in beide uiteinden van de kabel transceivers ingebouwd. Maar de switch ziet deze nog steeds als SFP+ poorten en die moet je nog configureren. DAC-kabels zijn goedkoper dan glasvezel plus twee transceivers, maar ze zijn beperkt tot ongeveer 5 meter en ze zijn dik en inflexibel. Kabelbeheer met DAC-kabels is geen pretje.

 

Leveranciersvergrendeling- en compatibiliteit

 

De grote leveranciers van switches-Cisco, Juniper, Arista, HPE- willen allemaal dat je hun merktransceivers koopt. Dit zijn vaak gewoon modules met een nieuwe merknaam van echte optiekfabrikanten zoals Finisar, Lumentum of Avago, maar met leverancier-specifieke EEPROM-programmering. De toeslag kan 300% of meer bedragen.

Optica van derden- van bedrijven als fs.com of 10Gtek werken meestal prima. De sleutel is om gecodeerde modules te krijgen die zichzelf op de juiste manier identificeren bij de schakelaar. Sommige leveranciers maken dit gemakkelijker dan andere. Arista is behoorlijk open over optica van derden-. Cisco... minder. Er is eigenlijk een huisindustrie van optiekbedrijven die gespecialiseerd zijn in "compatibele" modules die door de leverancierscontroles komen.

Het echt frustrerende is wanneer je een installatie van meerdere-leveranciers uitvoert en de optica van elke leverancier enigszins verschillende specificaties gebruikt, zelfs voor dezelfde nominale snelheid en afstand. Je kunt eindigen met links die werken maar een hoog foutpercentage vertonen, of links die in eerste instantie prima werken, maar sneller verslechteren dan verwacht.

 

Reiniging en onderhoud

 

Niemand praat graag over het reinigen van vezels, maar het is absoluut cruciaal. Eén enkel stofdeeltje op het uiteinde van een glasvezelconnector kan een aanzienlijk signaalverlies of een volledige verbindingsfout veroorzaken. De eindvlakken zijn klein-ongeveer 9 micron voor een single-vezelkerndiameter. Een stofdeeltje is in vergelijking enorm groot.

Het is de bedoeling dat je elke glasvezelverbinding elke keer schoonmaakt. Realiteit? Dat gebeurt niet altijd in productieomgevingen waar u zich haast om de service te herstellen. Maar het zou moeten gebeuren. Gebruik de juiste vezelreinigingshulpmiddelen-gespecialiseerde doekjes en schoonmaakstokjes, niet uw shirt. Inspecteer met een vezelmicroscoop. Blaas de poorten uit met perslucht.

Ik heb problemen met "slechte transceivers" opgelost die eigenlijk gewoon vuile verbindingen waren. Reinig de vezel, probleem opgelost. Maar u kunt het vuil niet met uw blote oog zien, dus u verspilt tijd met het verwisselen van modules en het uitvoeren van diagnoses.

 

Toekomstige-Hoofdpijnbestrijding

Wanneer u een glasvezelnetwerk ontwerpt, wordt u verondersteld na te denken over groei en toekomstige bandbreedtebehoeften. Oké, prima. Maar hoe ver in de toekomst? SFP+ bij 10G leek tien jaar geleden overdreven. Nu wordt het de basislijn voor serververbindingen. Gebruikt u OM3 multimode glasvezel die goed is voor 10G, of geeft u meer uit aan OM4 die 40G en 100G over redelijke afstanden aankan?

Single{0}}mode-glasvezel is 'toekomst-proof' in de zin dat de glasvezel zelf alle mogelijke snelheden aankan-de beperkende factor zijn de transceivers en switch-poorten. Maar de single--modus kost meer om te installeren, vereist duurdere zendontvangers en je betaalt voor mogelijkheden die je misschien al jaren niet meer nodig hebt. Of misschien heb je het volgend jaar nodig. Wie weet?

Het probleem met het aantal poorten houdt hiermee verband. Je koopt een switch met 48 poorten. Je vult er aanvankelijk 30. Lijkt prima. Twee jaar later heb je 52 poorten nodig en installeer je nog een switch, waardoor je te maken krijgt met stapel- of fabric-configuraties, wat de complexiteit vergroot. Had je de grotere schakelaar vooraf moeten kopen? Misschien, maar het kostte 50% meer en er is geen garantie dat je er daadwerkelijk in zou groeien.

 

Als er dingen misgaan

Het oplossen van glasvezelproblemen is zijn eigen vaardigheden. De link is uitgeschakeld. Waarom? Zou kunnen zijn:

Vuile connectoren (reinigen en opnieuw controleren)

Verkeerd transceivertype (controleer specificaties)

Beschadigde vezels (voer een OTDR-test uit als je die hebt, veel succes als je die niet hebt)

Overschreden afstandswaarde (meet de werkelijke kabellengte)

Golflengte komt niet overeen (controleer beide uiteinden)

Poort niet geconfigureerd (controleer switchconfiguratie)

Defecte transceiver (verwisselen en testen)

Polariteit omgekeerd (controleer TX/RX-verbindingen)

Stroombudget overschreden (optisch vermogen meten)

Softwarefout in switchfirmware (updaten en bidden)

Het probleem is dat deze fouten er van buitenaf vaak identiek uitzien. "Geen link" is alles wat u krijgt. Je begint door de lijst te werken en componenten uit te wisselen, totdat iets werkt. Het is niet elegant.

Tijdelijke problemen zijn erger. Fladderende verbindingen, pakketverlies dat komt en gaat, fouten die pieken onder belasting. Deze kunnen worden veroorzaakt door marginaal optisch vermogen, temperatuurschommelingen, trillingen die de plaatsing van de connectoren beïnvloeden, EMI als u in de buurt van elektrische apparatuur loopt, of een tiental andere dingen.

 

Wat ik wou dat iemand mij had verteld

Begin met een goed documentatiesysteem. Volg welke transceivers zich in welke poorten bevinden, welke firmwareversies actief zijn, welke kabeltypen en -lengtes zijn geïnstalleerd. Gebruik de juiste etiketten. Houd reserveonderdelen bij de hand, want zendontvangers falen en wachten op verzending als de productie is gestopt, is niet leuk.

Koop bij gerenommeerde leveranciers, ook al kost het meer. De goedkoopst mogelijke optica kan in eerste instantie geld besparen, maar het oplossen van rare compatibiliteitsproblemen is niet gratis. Jouw tijd heeft waarde.

Test alles vóór implementatie. Optische vermogensniveaus, foutpercentages, snelheidstests. Ga er niet vanuit dat het werkt alleen maar omdat de link verschijnt.

En misschien wel het allerbelangrijkste: gespecialiseerde poorten zijn geen bug, maar een feature. De modulariteit geeft u de flexibiliteit om voor elke verbinding het exacte vezeltype, de afstand en de snelheidsvereisten aan te passen. Het is alleen zo dat de leercurve steiler is dan iemand op voorhand toegeeft.

De technologie werkt. Als u eenmaal begrijpt waar u mee te maken heeft, zijn glasvezelkabels betrouwbaar en snel en kunnen ze beter dan wat dan ook omgaan met de bandbreedtevereisten van moderne netwerken. Maar dat 'als je het eenmaal begrijpt'-gedeelte? Dat kost tijd, fouten en waarschijnlijk een paar late avonden waarin je naar onverlichte poort-LED's staart en je afvraagt ​​wat je verkeerd hebt gedaan.

Het is prima. Iedereen gaat er doorheen.