تتطلب محولات الألياف الضوئية منافذ متخصصة

 

 

لقد عملت في البنية الأساسية للشبكة منذ ما يقرب من سبع سنوات حتى الآن، وإذا كان هناك شيء واحد لا يزال يفاجئ الناس-حتى العاملين في مجال تكنولوجيا المعلومات المتمرسين- فهو وضع المنافذ المتخصصة بالكامل مع الأليافمفاتيح بصرية. هل تعتقد أن المنفذ هو مجرد منفذ، أليس كذلك؟ التوصيل والتشغيل؟ ولا حتى قريبة.

 

 

مشكلة المنفذ لا أحد يتحدث عنها بما فيه الكفاية

 

إليك ما يحدث: قررت الشركة الترقية إلى الألياف لأنها "أسرع" (نعم، ولكن هذا ليس هو الهدف). يشترون هذه المفاتيح، وهي باهظة الثمن أيضًا، وبعد ذلك يقوم شخص ما-عادة ما يكون فنيًا مبتدئًا يرسم القشة القصيرة-يقوم بتوصيل كابلات الألياف ويدرك أن المنافذ لا تتطابق مع أي شيء رأوه من قبل. فتحات SFP فارغة. هناك لحظة الذعر هذه. لقد كنت هناك.

المشكلة هي أن محولات الألياف الضوئية لا تأتي مزودة بمنافذ-مدمجة بنفس الطريقة التي تعمل بها المحولات النحاسية. إنهم يستخدمون أجهزة الإرسال والاستقبال المعيارية هذه، وأكثر الأجهزة شيوعًا التي ستصادفها هي SFP (نموذج صغير - عامل قابل للتوصيل) ووحدات SFP+. يعد اصطلاح التسمية مزعجًا لأن SFP+ يبدو أنه يجب أن يكون مجرد إصدار أفضل من SFP، وهو كذلك من الناحية الفنية، ولكنها ليست قابلة للتبديل دائمًا، كما أن اختلافات السرعة مهمة أكثر مما تعتقد. يصل الحد الأقصى لسرعة SFP إلى 1 جيجابت في الثانية بينما يتعامل SFP+ مع 10 جيجابت في الثانية. ثم هناك QSFP بسرعة 40 جيجابت في الثانية، وQSFP28 بسرعة 100 جيجابت في الثانية، وبصراحة يستمر حساء الأبجدية.

 

لماذا توجد هذه النمطية (ولماذا هي رائعة ومحبطة)

 

 

يصبح النهج المعياري منطقيًا في الواقع بمجرد تجاوز الصداع الأولي. تحتاج أنواع الألياف المختلفة إلى بصريات مختلفة. لديك-ألياف ذات وضع واحد يمكن تشغيلها لمسافة كيلومترات-أي 40 كم، و80 كم، وبعضها يتجاوز 100 كم باستخدام المعدات المناسبة-ثم هناك وضع متعدد وهو أرخص ولكنه يصل إلى حوالي 550 مترًا لسرعات 10 جيجا. لا يمكنك استخدام نفس جهاز الإرسال والاستقبال لكليهما لأن الأطوال الموجية مختلفة تمامًا.

يعمل الوضع الفردي-عادةً عند أطوال موجية تبلغ 1310 نانومتر أو 1550 نانومتر. المتعدد؟ عادة 850 نانومتر. يجب أن تتطابق البصريات وإلا فإنك تقوم فقط بإطلاق الضوء على الكابل وتأمل في الأفضل، وهو ما لا ينجح. على الاطلاق. لقد رأيت الناس يحاولون.

ما يلفت انتباهي حقًا هو أنه حتى ضمن نفس الفئة، لديك اختلافات. خذ وحدات SFP+ للألياف ذات الوضع الفردي--هناك إصدارات مصنفة لـ 10 كم (LR)، و40 كم (ER)، و80 كم (ZR)، وحتى مسافات أطول. يستخدم كل واحد تقنية ليزر مختلفة وميزانيات بصرية مختلفة. قد تكلف الوحدة التي يبلغ طولها 80 كيلومترًا خمسة أضعاف تكلفة النسخة التي يبلغ طولها 10 كيلومترات، وهي تبدو متطابقة من الخارج. يجب عليك قراءة الملصق الصغير الموجود على الجانب، ونتمنى لك حظًا سعيدًا في القيام بذلك في غرفة خادم سيئة الإضاءة.

 

الواقع المالي

 

هذا هو المكان الذي تصبح فيه الأمور مثيرة للاهتمام أو محبطة، اعتمادًا على وضع ميزانيتك. قد يكلفك هيكل محول الألياف اللائق-للمؤسسات مبلغًا يتراوح بين 8000 دولار إلى 15000 دولار. يبدو الأمر مكلفًا، ولكن انتظر-هذا مجرد صندوق فارغ. تلك أجهزة الإرسال والاستقبال SFP +؟ يمكن أن يتراوح سعر كل واحدة من 150 دولارًا إلى 800 دولارًا اعتمادًا على العلامة التجارية والمواصفات. هل تحتاج إلى 24 منفذًا؟ قم بالحسابات. ولا سمح الله أن تحتاج إلى وحدات النطاق الممتد أو عناصر DWDM.

يحاول بعض الأشخاص توفير المال عن طريق شراء أجهزة إرسال واستقبال تابعة لجهات خارجية. في بعض الأحيان هذا يعمل بشكل جيد. في بعض الأحيان لا يحدث ذلك على الإطلاق، وأنت تقوم باستكشاف أخطاء فقدان الحزمة الوهمية وإصلاحها في الساعة 3 صباحًا لأن البرنامج الثابت للمحول لا يعمل بشكل جيد مع بصريات العلامة التجارية غير العاملة-. تشتهر شركة Cisco بكونها انتقائية بشأن هذا الأمر-فإن محولاتها غالبًا ما تتحقق من رمز البائع في جهاز الإرسال والاستقبال وتلقي تحذيرات إذا لم يكن "معتمدًا". يمكنك عادةً تجاوز هذه التحذيرات، ولكنك قمت بعد ذلك بإبطال عقد الدعم الخاص بك. أوقات ممتعة.

 

لعبة الموصل

ثم هناك حالة الموصل بأكملها، والتي تستحق صخبًا خاصًا بها. أصبحت موصلات LC قياسية إلى حد كبير الآن بالنسبة إلى-تطبيقات الوضع الفردي-فهي صغيرة ومزدوجة اللون ويمكن تثبيتها في مكانها بنقرة مرضية. لكن التركيبات متعددة الأوضاع في بعض الأحيان لا تزال تستخدم موصلات SC، وهي عبارة عن أشياء مربعة أكبر يجب عليك دفعها ولفها. وإذا كنت تستخدم بنية أساسية قديمة، فقد تواجه موصلات ST، والتي تكون دائرية بقفل على شكل حربة-. إن محاولة تتبع كبلات التصحيح التي تحتاجها للتثبيت هي نوع خاص من التحدي التنظيمي.

لقد أمضيت فترة ما بعد الظهيرة بأكملها في البحث عن كبل توصيل ألياف LC-إلى-SC في مركز البيانات لأن أحد الأشخاص "قام بتنظيم" خزانة إدارة الكابلات حسب اللون بدلاً من نوع الموصل. كان الكابل برتقاليًا. يكون كل شيء من الألياف باللون البرتقالي أو الأصفر أو الأزرق في بعض الأحيان إذا كان الوضع -مفردًا. مفيدة جدا.

 

 

القطبية والحقيقة-الألياف

 

إليك شيء لم يتم شرحه جيدًا في معظم الوثائق: الألياف أحادية الاتجاه. أنت بحاجة إلى خيطين-واحد للإرسال والآخر للاستقبال. يحتوي جهاز الإرسال والاستقبال على جانب TX وجانب RX، وعليك بالتأكيد الحصول على القطبية الصحيحة. قم بتوصيل TX إلى TX وRX إلى RX، وأنت تجلس هناك وتتساءل عن سبب عدم ظهور الرابط. اسألني كيف أعرف.

يمكن لبعض التقنيات الأحدث مثل بصريات BiDi (ثنائية الاتجاه) تشغيل كلا الاتجاهين على شريط ألياف واحد باستخدام أطوال موجية مختلفة، وهو أمر ذكي حقًا. لكن هذه البرامج متخصصة وأكثر تكلفة، ولا يمكنك استبدالها بتكوين قياسي دون التحقق من التوافق. كل شيء في الألياف يتطلب التحقق من التوافق. إنه أمر مرهق.

تصبح مشكلة القطبية بأكملها أكثر تعقيدًا مع موصلات MPO/MTP المستخدمة في تطبيقات 40G و100G. هذه عبارة عن موصلات شريطية تحتوي على 12 أو 24 أليافًا في قابس واحد، وهناك ثلاثة معايير قطبية مختلفة-الطريقة أ، والطريقة ب، والطريقة ج. إذا أخطأت في القطبية على قناة ألياف مكونة من 24-، فأنت لا تقوم فقط بإصلاح رابط واحد، بل من المحتمل أن تعيد إنهاء تشغيل الكابل بالكامل. لا أريد أن أتحدث عن المدة التي سيستغرقها ذلك.

 

مطابقة السرعة والتفاوض التلقائي (أو عدم وجودهما)

 

تتمتع شبكة Copper Ethernet بالتفاوض الذاتي. إنها ليست مثالية، ولكنها تعمل في معظم الأوقات. قم بمصافحة جهازين، واكتشف السرعة المشتركة الأسرع، ثم انطلق. الفيبر؟ ها. أجهزة الإرسال والاستقبال الليفية ذات سرعة ثابتة-. وحدة SFP هي 1G. وحدة SFP + هي 10 جيجا. يمكنك أحيانًا تشغيل وحدة 10G بسرعات 1G إذا كان المحول يدعمها وقمت بتكوينها يدويًا، ولكنها ليست تلقائية وهي بالتأكيد غير مضمونة.

يؤدي هذا إلى حدوث مشكلات حقيقية في البيئات ذات السرعة المختلطة-. لا يمكنك فقط توصيل خادم مزود ببطاقة NIC من الألياف 10G بمنفذ محول مزود بوحدة 1G SFP وتوقع أن يعمل، على الرغم من أن الموصل مناسب فعليًا. لن تتم مزامنة البصريات. الرابط يبقى معطلاً ثم تقوم بشراء وحدات مختلفة أو إعادة تكوين طوبولوجيا الشبكة الخاصة بك.

 

تقييمات درجة الحرارة مهمة أكثر مما تعتقد

أجهزة الإرسال والاستقبال الصناعية-توجد لسبب ما. يتم تصنيف البصريات التجارية القياسية ربما من 0 إلى 70 درجة. وهذا جيد بالنسبة لمركز بيانات يتم التحكم في مناخه-. ولكن إذا كنت تقوم بتركيب محولات في أحد المستودعات، أو موقع برج اتصالات، أو في أي مكان يصبح ساخنًا أو باردًا بالفعل، فأنت بحاجة إلى وحدات درجة حرارة صناعية- مصنفة من -40 درجة إلى 85 درجة . هذه تكلف أكثر بكثير.

لقد عملت في مشروع حيث استخدم أحد الأشخاص وحدات SFP+‎ من الفئة التجارية- في تركيب خزانة خارجية. عملت بشكل جيد في الربيع. حل الصيف، وتجاوزت درجة حرارة الخزانة الداخلية 75 درجة، وبدأت أجهزة الإرسال والاستقبال بالفشل بشكل عشوائي. تعتبر حالات الفشل المتقطعة هي أسوأ الأنواع لأنك تقضي أيامًا في استكشاف الأخطاء وإصلاحها قبل أن تدرك أنها مشكلة في درجة الحرارة. لقد انتهى الأمر باستبدال 32 وحدة. تكلف الإصدارات المؤقتة-الموسعة حوالي 40% أكثر لكل وحدة.

 

 

ميزانيات الطاقة والخسارة البصرية

 

يصبح هذا الأمر تقنيًا سريعًا، لكن الفكرة الأساسية هي أن كل اتصال ألياف يؤدي إلى الخسارة. تضيف الموصلات حوالي 0.5 ديسيبل من الخسارة لكل منها. تضيف التوصيلات 0.1 إلى 0.3 ديسيبل. تتميز الألياف نفسها بتوهين-عادةً حوالي 0.5 ديسيبل/كم للوضع الفردي-عند 1310 نانومتر، وأقل عند 1550 نانومتر. يمكنك إضافة كل هذا، وستحصل على إجمالي خسارة الارتباط.

يتمتع جهاز الإرسال والاستقبال بميزانية طاقة-وهي الفرق بين طاقة الإرسال وحساسية جهاز الاستقبال. بالنسبة لوحدة 10G LR نموذجية، قد يكون لديك طاقة إرسال -1 ديسيبل ميلي واط وحساسية جهاز استقبال -14.4 ديسيبل ميلي واط، مما يمنحك 13.4 ديسيبل من ميزانية الطاقة. يجب أن تكون خسارة الرابط الخاص بك أقل من ذلك، مع بعض هامش التدهور بمرور الوقت.

من الناحية العملية، نادرًا ما تقوم بهذه الحسابات يدويًا بعد الآن لأن الوثائق الواردة من الشركات المصنعة للوحدات ذات السمعة الطيبة تخبرك بالمسافة المقدرة. ولكن عندما تدفع مسافات قريبة من الحد الأقصى، أو عندما تقوم باستكشاف أخطاء رابط هامشي وإصلاحها، يصبح فهم ميزانيات الطاقة الضوئية أمرًا بالغ الأهمية. أنت بحاجة إلى مقياس طاقة بصري، وهو ما يتراوح بين 300 إلى 2000 دولار أخرى حسب الميزات.

 

حفرة الأرنب DWDM

 

تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي الكثيف هو المكان الذي تصبح فيه الأمور معقدة بشكل صحيح. بدلاً من استخدام طول موجي واحد لكل ألياف، يتيح لك DWDM تشغيل أطوال موجية متعددة -32، 48، 96، وأكثر من ذلك على شريط ألياف واحد. كل طول موجي هو في الأساس قناة 10G أو 100G منفصلة.

يتم ضبط أجهزة الإرسال والاستقبال الخاصة بـ DWDM على أطوال موجية محددة على شبكة الاتحاد الدولي للاتصالات. توجد 96 قناة متباعدة بمسافة 50 جيجاهرتز في النطاق C- (منطقة من 1530 نانومتر إلى 1565 نانومتر). أنت بحاجة إلى تتبع جهاز الإرسال والاستقبال الموجود على الطول الموجي، ويتم ترميزها بالألوان- ولكن الألوان لا تتوافق مع الطول الموجي بأي طريقة بديهية. القناة 29 باللون الأرجواني. القناة 30 باللون الوردي. لماذا؟ لا يوجد سبب وجيه.

يتم استخدام DWDM في -التطبيقات طويلة المدى والوصلات البينية لمراكز البيانات حيث تكون خيوط الألياف محدودة ومكلفة. تكلف أجهزة الإرسال والاستقبال أكثر، وتحتاج إلى معدات مضاعفة/إزالة تعدد الإرسال، ويصبح استقرار درجة الحرارة أكثر أهمية لأن انحراف الطول الموجي يمكن أن يسبب تداخل القنوات.

 

تكوين البرنامج ليس دائمًا واضحًا

حتى بعد تثبيت جهاز الإرسال والاستقبال الفعلي المناسب، فإنك لم تنته بعد. تتطلب العديد من المحولات منك تكوين سرعة المنفذ، والوضع المزدوج (الذي يجب أن يكون ممتلئًا بالألياف، لكنني رأيت أخطاء غريبة)، وفي بعض الأحيان تمكين المنفذ يدويًا. يقوم بعض البائعين بتعطيل المنافذ بشكل افتراضي.

إذا كنت تستخدم كابلات DAC (النحاس المباشر) للتشغيل القصير بدلاً من أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية-وهو أمر شائع للتبديل-إلى-تبديل الروابط في نفس الحامل-يحتوي الكبل على أجهزة إرسال واستقبال مدمجة في كلا الطرفين. لكن المحول لا يزال يرى هذه المنافذ على أنها منافذ SFP+ ولا يزال يتعين عليك تكوينها. تعد كابلات DAC أرخص من الألياف بالإضافة إلى جهازي إرسال واستقبال، ولكنها تقتصر على حوالي 5 أمتار وهي سميكة وغير مرنة. إدارة الكابلات باستخدام كابلات DAC ليست ممتعة.

 

قفل المورد-وتوافقه

 

كبار موردي المحولات-Cisco، وJuniper، وArista، وHPE-يريدون منك شراء أجهزة الإرسال والاستقبال ذات العلامات التجارية الخاصة بهم. غالبًا ما تكون هذه مجرد وحدات معاد تسميتها من الشركات المصنعة للبصريات الفعلية مثل Finisar، أو Lumentum، أو Avago، ولكن مع برمجة EEPROM- خاصة بالمورد. يمكن أن تكون العلامات 300٪ أو أكثر.

تعمل عناصر -الطرف الثالث من شركات مثل fs.com أو 10Gtek بشكل جيد في معظم الأوقات. المفتاح هو الحصول على وحدات مشفرة تحدد نفسها بشكل صحيح للمحول. بعض البائعين يجعلون هذا الأمر أسهل من غيرهم. أريستا منفتح جدًا فيما يتعلق بعناصر-الطرف الثالث. سيسكو... أقل من ذلك. هناك في الواقع صناعة منزلية لشركات البصريات المتخصصة في الوحدات "المتوافقة" التي تجتاز اختبارات البائع.

الأمر المحبط حقًا هو عندما تقوم بإجراء تثبيت لعدة-موردين وتستخدم بصريات كل بائع مواصفات مختلفة قليلاً حتى مع نفس السرعة الاسمية والمسافة. يمكن أن ينتهي بك الأمر إلى روابط تعمل ولكنها تظهر معدلات خطأ عالية، أو روابط تعمل بشكل جيد في البداية ولكنها تتدهور بشكل أسرع من المتوقع.

 

التنظيف والصيانة

 

لا أحد يحب التحدث عن تنظيف الألياف، لكنه أمر بالغ الأهمية. يمكن أن يتسبب وجود جسيم غبار واحد على الواجهة النهائية لموصل الألياف في فقدان كبير للإشارة أو فشل كامل في الارتباط. الواجهات النهائية صغيرة جدًا-حوالي 9 ميكرون لقطر قلب الألياف أحادي الوضع-. جسيم الغبار ضخم بالمقارنة.

من المفترض أن تقوم بتنظيف كل وصلات الألياف في كل مرة. الواقع؟ لا يحدث هذا دائمًا في بيئات الإنتاج التي تسارع فيها لاستعادة الخدمة. ولكن يجب أن يحدث. استخدم أدوات تنظيف الألياف المناسبة-المناديل المبللة وعصي التنظيف المتخصصة، وليس قميصك. فحص مع مجهر الألياف. تفجير المنافذ بالهواء المضغوط.

لقد قمت باستكشاف أخطاء "أجهزة الإرسال والاستقبال السيئة" التي كانت في الواقع مجرد اتصالات قذرة. تنظيف الألياف، وحل المشكلة. لكن لا يمكنك رؤية الأوساخ بالعين المجردة، لذا فإنك تضيع الوقت في تبديل الوحدات وتشغيل التشخيصات أولاً.

 

المستقبل-تخفيف الصداع

عندما تقوم بتصميم شبكة ألياف، من المفترض أن تفكر في النمو واحتياجات النطاق الترددي المستقبلية. حسنًا، حسنًا. ولكن إلى أي مدى في المستقبل؟ بدا SFP + بسرعة 10G وكأنه مبالغة قبل عشر سنوات. لقد أصبح الآن خط الأساس لاتصالات الخادم. هل تقوم بتشغيل ألياف متعددة الأوضاع OM3 مناسبة لـ 10G، أو تنفق المزيد على OM4 الذي يمكنه التعامل مع 40G و100G على مسافات معقولة؟

تعتبر الألياف ذات الوضع الواحد-"مثبتة للمستقبل-" حيث أن الألياف نفسها يمكنها التعامل مع أي سرعات تأتي بعد ذلك-والعامل المحدد هو أجهزة الإرسال والاستقبال ومنافذ التبديل. لكن الوضع الفردي-يكلف التثبيت المزيد، ويتطلب أجهزة إرسال واستقبال أكثر تكلفة، كما أنك تدفع مقابل الإمكانية التي قد لا تحتاج إليها لسنوات. أو قد تحتاجها في العام المقبل. من يعرف؟

ترتبط مشكلة عدد المنافذ. يمكنك شراء مفتاح به 48 منفذًا. قمت بملء 30 منهم في البداية. يبدو بخير. وبعد مرور عامين، ستحتاج إلى 52 منفذًا وتقوم بتثبيت محول آخر، للتعامل مع عمليات التكديس أو تكوينات القماش، مما يزيد من التعقيد. هل كان يجب عليك شراء المفتاح الأكبر مقدمًا؟ ربما، لكنه يكلف 50% أكثر وليس هناك ما يضمن أنك ستنمو فيه بالفعل.

 

عندما تسوء الأمور

إن استكشاف مشكلات الألياف وإصلاحها هو مجموعة مهارات خاصة بها. الرابط معطل. لماذا؟ يمكن أن يكون:

الموصلات القذرة (تنظيف وإعادة فحص)

نوع جهاز الإرسال والاستقبال غير صحيح (تحقق من المواصفات)

الألياف التالفة (قم بإجراء اختبار OTDR إذا كان لديك واحد، ونتمنى لك حظًا سعيدًا إذا لم يكن لديك)

تجاوز تصنيف المسافة (قياس طول الكابل الفعلي)

عدم تطابق الطول الموجي (التحقق من كلا الطرفين)

لم يتم تكوين المنفذ (تحقق من تكوين المحول)

جهاز إرسال واستقبال معيب (التبديل والاختبار)

تم عكس القطبية (تحقق من اتصالات TX/RX)

تم تجاوز ميزانية الطاقة (قياس الطاقة الضوئية)

خطأ برمجي في البرامج الثابتة للمحول (التحديث والصلاة)

المشكلة هي أن هذه الإخفاقات غالبًا ما تبدو متطابقة من الخارج. "لا يوجد رابط" هو كل ما تحصل عليه. تبدأ العمل من خلال القائمة، وتبديل المكونات، حتى يعمل شيء ما. انها ليست أنيقة.

القضايا المتقطعة هي أسوأ. ترفرف الارتباط، وفقدان الحزمة الذي يأتي ويذهب، والأخطاء التي ترتفع تحت التحميل. يمكن أن يكون سبب ذلك الطاقة الضوئية الهامشية، أو تقلبات درجات الحرارة، أو الاهتزاز الذي يؤثر على مكان جلوس الموصل، أو التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) إذا كنت تعمل بالقرب من معدات الطاقة، أو حوالي عشرة أشياء أخرى.

 

ما أتمنى أن يخبرني به أحد

ابدأ بنظام توثيق جيد. تتبع أجهزة الإرسال والاستقبال الموجودة في المنافذ، وإصدارات البرامج الثابتة التي تعمل، وأنواع الكابلات والأطوال المثبتة. استخدم التسميات المناسبة. احتفظ بقطع الغيار في متناول اليد لأن أجهزة الإرسال والاستقبال تفشل، كما أن انتظار الشحن عندما ينخفض ​​الإنتاج ليس أمرًا ممتعًا.

قم بالشراء من البائعين ذوي السمعة الطيبة حتى لو كان الثمن أكثر. قد توفر أرخص العناصر البصرية الممكنة المال في البداية، لكن استكشاف مشكلات التوافق الغريبة وإصلاحها ليس مجانيًا. وقتك له قيمة.

اختبار كل شيء قبل النشر. مستويات الطاقة الضوئية، معدلات الخطأ، اختبارات السرعة. لا تفترض أنه يعمل لمجرد ظهور الرابط.

وربما الأهم من ذلك: المنافذ المتخصصة ليست خطأ، بل هي ميزة. تمنحك الوحدة المرونة لتتوافق مع متطلبات نوع الألياف والمسافة والسرعة الدقيقة لكل اتصال. إن الأمر مجرد أن منحنى التعلم أكثر حدة مما يعترف به أي شخص مقدمًا.

تعمل التكنولوجيا. بمجرد أن تفهم ما تتعامل معه، تصبح الألياف الضوئية موثوقة وسريعة وتتعامل مع متطلبات عرض النطاق الترددي للشبكات الحديثة بشكل أفضل من أي شيء آخر. ولكن هذا الجزء "بمجرد أن تفهم"؟ يستغرق ذلك وقتًا، وأخطاء، وربما تقضي بعض الليالي في التحديق في مصابيح LED غير المضاءة للمنافذ وتتساءل عن الخطأ الذي ارتكبته.

لا بأس. الجميع يمر بها.