Дальность работы SFP модулей: расчеты и значения
В этой статье мы поговорим о дальности работы модулей SFP. К мысли написать этот материал нас привело отношением многих заказчиков, которые понимают цифры на этикетке трансивера слишком буквально.
Что знает SFP модуль о длине оптической линии?
Ответ лаконичен: ничего. Никаких средств измерения расстояния внутри трансивера нет. Чисто теоретически, можно было бы узнать расстояние по мощности входящего сигнала. Предположив, что передатчик на другом конце идентичен, можно примерно вычислить расстояние. Но такой расчет будет далек от действительности, и от него не будет практической пользы.
Для точного определения длины оптического волокна требуется оборудование, сильно превосходящее SFP трансивер по размерам и по стоимости.
Самый простой подобный прибор вы можете увидеть на фото справа. Такой измерительный инструмент покажет вам длину оптической линии и много всего еще.
Цены на подобные устройства начинаются от 3 000 американских долларов и закачиваются …… они вообще не закачиваются. Для сравнения, самый дешевый трансивер SFP стоит около 10 USD.
Вдобавок, внутри модулей SFP, SFP+ и XFP не очень много места и уместить туда еще и точную измерительную аппаратуру нет никакой возможности.
Возникает вопрос: “Из каких соображений производители модулей SFP ставят на этикетках своих изделий те или иные цифры?” и “Чем модуль 3км от 20-километрового?”
Действительно, откуда берется километраж на этикетках SFP?
Не стоит думать, что на заводах-производителях устроены огромные лаборатории или сидят многочисленные отделы инженеров, считающие эти расстояния. Вовсе нет. Конечно, инженеры и лаборатории на фабриках есть, но расчетами максимальных расстояний передачи данных они не занимаются.
Цифры берутся по принципу “так сложилось исторически”. Уже давно существует практика ассоциировать расстояния с определенным оптическим бюджетом. Традиционно, на оптических трансиверах WDM с бюджетом 7дБ ставят надпись 3км, на модулях с бюджетом 14дБ пишут 20км и так далее.
Кратко о том, что такое оптический бюджет
Внутри каждого модуля SFP находится лазер, который излучает свет определенной мощности. Свет проходит сквозь оптическое волокно и, конечно, теряет свою мощность.
На другой стороне линии находится приемник, и его возможности по детектированию сигнала ограничены, слишком слабый сигнал он определить просто не может.
Оптический бюджет SFP трансивера – это разница между мощностью передатчика и той минимальной мощностью, на которой возможен прием сигнала.
Эта величина измеряется в децибелах. Часто ее указывают в описании трансивера или пишут на этикетке. Даже если она не указано явно, то ее можно легко вычислить самостоятельно. Возьмите спецификацию модуля и найдите значения в таблице, как это сделано на картинке слева.
В нашем случае, минимальная гарантированная мощность лазера равна -1 дБм. Чувствительность приемника имеет значение -22дБм. Отнимаем одно от другого и получим 21 дБ – это оптический бюджет этого SFP модуля.
Расстояния и оптические бюджеты для SFP 1G
Типичные значения дальности на этикетке трансивера и его оптического бюджета разные для скоростей 1G и 10G, поэтому мы будем разбирать два этих случая отдельно. Начнем с самых распространенных модулей SFP со скоростью работы 1 гигабит в секунду.
Самые распространенные значения расстояния передачи и бюджетов приведены в таблице ниже.
Эти цифры не являются каким-либо стандартом, просто они чаще всего встречаются у производителей SFP. Если у приобретаемого вами модуля значение оптического бюджета будет чуть больше или меньше, то в этом нет ничего страшного.
Расстояния и оптические бюджеты для SFP+ и XFP 10G
В этом случае цифры немного отличаются в меньшую сторону. С этим связаны довольно частые случаи в практике операторов связи, когда в оптическую линию устанавливают трансивер 10G и связь не работает, хотя на скорости 1G все было просто замечательно.
Ниже в таблице приведены самые распространенные значения.
Не стоит забывать, что на разных расстояниях передача осуществляется на различных длинах волн. На небольших дистанциях предпочтение отдается свету с длиной волны 1310 нанометров, а “дальнобойные” трансиверы используют 1550 нм. Поэтому, строгой линейной зависимости в обоих случаях не наблюдается.
Как понять, заработает ли на вашей линии нужный модуль SFP
Самый верный способ – это измерить свою линию специальным прибором. Вы получите значение затухания в оптическом волокне. Если оно меньше, чем оптический бюджет трансивера, то можете смело его устанавливать.
Если прибора нет в наличии (гораздо более частая ситуация в российских условиях работы операторов связи), то задача усложняется.
Есть интересный способ замерить затухание, хотя он не очень точный. Можно подключить к линии с двух сторон коммутаторы с модулями, которые поддерживают функцию DDM.
По данным DDM вы узнаете о том, какова мощность передатчика с одной стороны и какой сигнал на приемнике с другой. Вычитаете одно от другого и получите фактическое затихание линии.
К примеру, DDM на трансивере с передатчиком показывает -1 дБм, а на приемнике сигнал -11 дБм. В результате фактическое затухание линии равно 10 дБ. Очень простой и дешевый способ, но, к сожалению, не очень точный. Им пользуются по принципу: “Лучше так, чем никак”.
Затухание можно посчитать самостоятельно, хотя такой метод расчета будет очень “грубым”. Каждый километр оптического волокна имеет затухание около 0,25 дБ для света 1310 ни и около 0,2 дБ для света 1550 нм. Умножайте это значение на длину вашей трассы.
На концах линии находятся оптические кроссы и шнуры, и можно смело прибавлять еще 2 дБ. На протяжении трассы волокно имеет сварки, которые добавляют дополнительные потери сигнала.
Лучше для каждого сварного соединения добавлять 0,3 дБ и рассчитывать, что сварка встречается каждые 2 километра. Оптический кабель всегда стараются прокладывать как можно более длинными кусками, чтобы сварок было меньше, даже если это физически тяжело.
Для примера, линия длиной 20 километров будет иметь расчетное затухание = 20*0,25 + 2 + 10*0,3 = 10 Дб. А трансивер 1G на дальность 20км имеет оптический бюджет 14 дБ. Такая линия для него вполне “по зубам”.