SFP模块如何与工业网络交换机一起使用?

2023-06-05 15:12:02 来源:《国际线缆与连接》投稿人 冯文飞 作者:安泰拉科技公司现场应用工程师Henry Martel 点击:3428

回顾当今的工业网络交换机时,其中一个突出的特点是在标准RJ45端口的基础上内置SFP插槽。SFP是Small Form-factor Pluggable的缩写,近二十年来,它一直是行业的主力。

SFP

作为一种标准化的网络接口,SFP技术使带有SFP模块插槽和端口的交换机能够在长达160公里(99.4英里)的距离内以光学或电气方式连接到网络组件。要做到这一点,只需将正确的SFP模块(收发器)插入交换机的SFP端口,然后再与以太网或光纤电缆连接。将工业交换机、服务器、工业路由器、网卡或PC连接到电缆的另一端,就建立了高速数据通信连接。

SFP的优势

SFP于2001年首次推出,基本上已经取代了GBIC(千兆接口转换器),因为它的尺寸只有GBIC的一半,可以在非常狭小、密集的空间中使用,同时在工业交换机、路由器和其他网络设备和组件之间提供更快的长距离通信链接。在现代网络中,小的外形尺寸是一种持续的需要。

除了它的尺寸,另一个优势是SFP的热插拔功能模块。这使得网络管理员更容易建立在现有的网络上,而不必为重新设计整个铜缆基础设施而烦恼。大多数SFP还具有数字诊断显示器(DDM/DOM),对电压、温度、功率和激光偏置等参数进行实时监测。

然而,加分项中的另一项检查是,SFP允许用户连接聚合多个SFP端口。通过将一根光纤连接到多个工业交换机,其结果是更多的带宽、冗余和负载平衡,确保如果一条链路发生故障,它将立即进入第二条可用链路,速度更高,几乎没有数据包损失。然而,就在这之前,请将两台工业以太网交换机配置为链路聚合,否则,就会造成网络环路。

安泰拉LMP-1002G-10G-SFP-24工业千兆PoE+管理型以太网交换机嵌入了8个支持IEEE 802.3af/at的以太网端口,以及2个双速率SFP+插槽,用于高达10千兆的光纤连接。

如何选择SFP收发器

在你的网络上部署SFP链路,远远超出了将单个光纤收发器插入以太网交换机端口的范围。为了优化网络性能,你需要为你的工业交换机应用指定正确的单模光纤收发器类型。尽管市场上有许多类型的SFP模块,但名单可以缩小到五个形式因素: SFP、SFP+、SFP28、QSFP+和QSFP28。但在我们解决这些问题之前,让我们看看你在购买之前需要了解的一些基本信息。

SFP收发器

·操作温度:在生产环境中,你需要一个坚固的收发器,其温度范围为工业级(-40至85℃),而不是范围较小的商业级(0至70℃)。否则,收发器可能会在极热或极冷的情况下发生故障,使信号和网络连接也随之中断。

·电缆类型:将收发器与你计划使用的双模光纤或电缆相匹配,无论是光纤、铜缆、多模光纤(MMF),还是单、多模光纤(SMF)。

·端口速度:这应该是显而易见的,但还是要重复一下。始终将收发器的传输速度与端口支持的速度相匹配。收发器的速度范围从100Mbps(SFP)一直到112Gbps(QSFP28)。

·链接距离:选择一个支持交换机和你希望交换机连接的设备的接口之间的距离的收发器。收发器的距离可细分为:“T”用于Cat5的100米,“SX ”用于MMF的550米,“LX”用于SMF的10公里,“EX”用于SFM的40公里,“ZX”用于SFM的80公里。

·兼容性:一些制造商参与了 “供应商锁定”的做法,故意阻止第三方SFP收发模块在其设备中工作。多源协议(MSA)标准有助于创造一个开放的SFP收发模块市场。

SFP模块的类型

现在让我们来看看我们之前提到的五种SFP类型。这些类别可能看起来让人不知所措,这甚至不是一个详尽的清单。然而,好消息是,根据你的距离、环境和速度要求,有大量的选择供你使用。

SFP被广泛用于通过铜或光纤运行的100 BASE或1000 BASE应用。根据模块配置的不同,SFP模块的数据速率可以从155 Mbps到4.25 Gbps,通过铜、光纤或SMF的最大距离为160公里。SFP是基于SFP MSA标准的。

SFP+模块的尺寸与SFP模块相同,但速度为10G。虽然SFP+收发模块与标准的SFP端口接口不兼容,但SFP+端口可以接受速度降低的SFP模块。SFP+可以通过SMF传输数据达120公里,并基于IEE802.3ae、SFF-8431和SFF-8432标准。

QSDP+是“Quad Small Form-factor Pluggable ”的简称。QSFP+在每个方向有四个独立的10G bps数据线通道,支持40Gbps的速度。一个QSFP+有效地取代了4个标准的SFP+收发器,从而提高了端口密度并节省了成本,但它的工作距离较短,约为40公里。QSFP+被广泛用于40 GBASE-X以太网、数据中心聚合以及数据通信交换机和路由器连接。我们应该注意到,目前有九种不同类型的QSFP+收发器,所以你必须确定适合你的需求的那一种。QSFP+的标准是IEEE 802.3ba、QSFP+ MSA、SFF-8436和SFF-8636、InfiniBand和40G QDR。如果你不熟悉InfiniBand,它是一种开放标准的网络互连技术,具有高带宽、低延迟和高可靠性。今天,InfiniBand被许多人认为是分布式计算系统中以太网的一个利基替代方案。

SFP28是按照IEEE 802.3by标准为25G性能而设计的,使用单通道,而不是四通道,以支持25Gb/s。作为第三代SFP互连,SFP28具有与SFP+相同的外形尺寸和外观,而且与10G配接兼容,并向后兼容。除了增加带宽外,SFP28还提供更好的阻抗控制,并比其前身更少的串扰。正因为如此,再加上其能源效率,SFP28是数据中心网络从10G升级的一个流行选择。

QSFP28像QSFP+一样支持4个独立通道的光纤通道,然而每个模式的单根光纤速度为25Gb/s(有可能达到40Gb/s),可用于100G以太网网络、32G光纤通道和EDR InfiniBand,作为机架、交换机、数据中心、校园网或长途电信之间的互连。一个QSFP28模块可以将光纤通道分成4x 25G或4x 10G通道,这取决于所使用的收发器,因此虽然QSFP+可以在QSFP28端口上以较低的40G速度使用,但QSFP28模块不能在QSFP+端口上使用。

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