光ファイバースイッチには専用のポートが必要

 

 

私はこれまで約 7 年間、ネットワーク インフラストラクチャに携わってきましたが、{0}}熟練の IT 担当者でさえ-依然として人々を不意を突くようなことが 1 つあるとすれば、それは光ファイバーを使用した特殊なポート全体の状況です。光スイッチ。港は単なる港だと思いますよね？プラグアンドプレイですか？近くもない。

 

 

誰も十分に語らない港湾問題

 

何が起こるかというと、企業は「速度が速い」という理由で光ファイバーにアップグレードすることを決定しました (実際にはそうですが、それは重要ではありません)。彼らはこれらのスイッチを購入しますが、それも高価なものでした。その後、誰かが-たいていは短い藁をもむいた若手技術者-で、ファイバー ケーブルを差し込みに行き、ポートがこれまでに見たものと一致しないことに気づきました。 SFP スロットが空です。パニックの瞬間があります。そこに行ったことがある。

実は、光ファイバー スイッチには、銅線スイッチのようなポートが組み込まれていません。{0}}これらのモジュール式トランシーバーが使用されており、最も一般的なのは SFP (Small Form-factor Pluggable) モジュールと SFP+ モジュールです。 SFP+ は技術的には SFP のより優れたバージョンであるように聞こえるため、この命名規則は煩わしいものですが、SFP は常に互換性があるわけではなく、速度の違いは思っているよりもはるかに重要です。 SFP は最大 1 Gbps ですが、SFP+ は 10 Gbps を処理します。次に、40 Gbps の QSFP、100 Gbps の QSFP28 があり、正直なところ、アルファベットのスープはまだ続きます。

 

このモジュール性が存在する理由 (そして、それが優れていると同時にイライラする理由)

 

 

最初の頭痛の種を乗り越えれば、モジュール式のアプローチは実際に理にかなっています。ファイバーの種類が異なれば、必要な光学系も異なります。シングルモード ファイバーは数キロメートルにわたって走行できます。-文字通り 40 km、80 km、適切な機器を使用すれば 100 km を超えるものもあります-。さらに、より安価ですが 10G 速度の上限が約 550 メートルであるマルチモードもあります。波長が全く異なるため、両方に同じトランシーバーを使用することはできません。

シングル-モードは通常、1310nm または 1550nm の波長で動作します。マルチモード？通常は850nm。光学系が一致している必要があります。そうでない場合は、ケーブルに光を照射して最善の結果を期待しているだけですが、うまくいきません。まったく。人々が挑戦するのを見てきました。

私が本当に興味を惹かれるのは、同じカテゴリー内でもバリエーションがあるということです。シングルモード ファイバー用の SFP+ モジュールを例に挙げます。-モード ファイバー-には、10 km (LR)、40 km (ER)、80 km (ZR)、さらに長距離向けのバージョンがあります。それぞれが異なるレーザー技術、異なる光バジェットを使用しています。 80km モジュールの価格は 10km バージョンの 5 倍になる可能性があり、外から見ると同じように見えます。側面にある小さなラベルを読む必要がありますが、照明が不十分なサーバー ルームでそれを行うのは幸運です。

 

金融の現実

 

ここで、予算の状況に応じて、物事が面白くなったり、憂鬱になったりすることがあります。まともなエンタープライズ-グレードのファイバー スイッチ シャーシの場合、8,000 ドルから 15,000 ドルかかる場合があります。高価に聞こえますが、待ってください-それはただの空箱です。 SFP+ トランシーバーですか?ブランドや仕様に応じて、それぞれの価格は 150 ドルから 800 ドルになります。 24 ポートが必要ですか?計算してみましょう。そして、拡張範囲モジュールや DWDM が必要になることは絶対にありません。

サードパーティのトランシーバーを購入してお金を節約しようとする人もいます。{0}場合によってはこれでうまくいくこともあります。場合によってはまったくそうではなく、午前 3 時にスイッチのファームウェアが社外の光学系と適切に連携していないため、ファントム パケット損失のトラブルシューティングを行っています。- Cisco はこの点にうるさいことで有名です。-同社のスイッチはトランシーバー内のベンダー コードを頻繁にチェックし、「承認」されていない場合は警告をスローします。通常、これらの警告を無効にすることはできますが、サポート契約が無効になることになります。楽しい時間。

 

コネクタ ゲーム

次に、コネクタ全体の状況についても、それ自体が暴言を吐くに値します。 LC コネクタは現在、シングルモード アプリケーションのほぼ標準となっています-。小型で二重で、満足のいくクリック感で所定の位置にロックされます。-ただし、マルチモードのインストールでは、依然として SC コネクタが使用されることがあります。SC コネクタは、押し込んでねじる必要がある大きな四角いものです。また、古いインフラストラクチャを使用している場合は、銃剣-形式のロックが付いた丸い ST コネクタに遭遇する可能性があります。どの設置にどのパッチ ケーブルが必要かを追跡することは、組織上特有の課題です。

以前、誰かがコネクタの種類ではなく色別にケーブル管理クローゼットを「整理」していたため、データセンターで LC{0}}-- 間のファイバー パッチ ケーブルを探すのに午後丸々費やしたことがあります。ケーブルはオレンジ色でした。シングルモードの場合、すべてのファイバーがオレンジか黄色、または場合によっては青色になります。-とても役に立ちます。

 

 

極性と 2 つのファイバーの現実-

 

ほとんどのドキュメントでは十分に説明されていませんが、ファイバーは単方向です。 2 つのストランドが必要です。-1 つは送信用、もう 1 つは受信用です。トランシーバーには TX 側と RX 側があり、極性を絶対に正しくする必要があります。 TX を TX に、RX を RX に接続しているのに、なぜリンクが表示されないのか不思議に思っているでしょう。どうやって知っているのか聞いてください。

BiDi (双方向) 光のような一部の新しいテクノロジーは、異なる波長を使用して 1 本のファイバー ストランド上で両方向に伝送できます。これは本当に賢い機能です。しかし、これらは特殊で高価であり、互換性を確認せずに標準構成に置き換えることはできません。ファイバー内のあらゆるものに互換性のチェックが必要です。疲れるよ。

極性の問題全体は、40G および 100G アプリケーションで使用される MPO/MTP コネクタではさらに複雑になります。これらは 1 つのプラグに 12 または 24 のファイバを備えたリボン コネクタで、3 つの異なる極性規格があります-メソッド A、メソッド B、およびメソッド C。24- ファイバ トランクの極性を間違えると、1 つのリンクを修正するだけでなく、ケーブル全体を再終端することになる可能性があります。どれくらい時間がかかるかについては話したくない。

 

スピードマッチングと自動ネゴシエーション（またはその欠如）

 

銅線イーサネットには自動ネゴシエーションがあります。完璧ではありませんが、ほとんどの場合機能します。 2 つのデバイスがハンドシェイクし、共通の最速速度を割り出して、出発します。ファイバ？はー。ファイバー トランシーバーは固定速度です。- SFPモジュールは1Gです。 SFP+モジュールは10Gです。スイッチがサポートしていて手動で設定すると、10G モジュールを 1G 速度で実行できる場合がありますが、これは自動ではなく、確実に保証されません。

これにより、速度が混在する環境では実際の問題が発生します。{0} 10G ファイバー NIC を備えたサーバーを 1G SFP モジュールを備えたスイッチ ポートに接続しただけで、物理的にコネクタがうまく適合したとしても、動作することを期待することはできません。光学系は同期しません。リンクはダウンしたままです。次に、別のモジュールを購入するか、ネットワーク トポロジを再構成します。

 

温度定格は思っている以上に重要です

産業用グレードのトランシーバーには理由があります。{0}標準的な市販の光学素子の定格は、おそらく 0 度から 70 度です。気候管理されたデータセンターではこれで問題ありません。-ただし、倉庫や携帯電話基地局の敷地など、実際に暑かったり寒かったりする場所にスイッチを設置する場合は、-40 度から 85 度の定格の産業用温度モジュールが必要です。-これらの費用は大幅に高くなります。

私は、商用グレードの SFP+ モジュールを屋外キャビネットに設置するプロジェクトに取り組みました。{0}春にはうまくいきました。夏が到来し、キャビネット内部の温度が 75 度を超え、トランシーバーがランダムに故障し始めました。断続的な障害は、温度の問題であることに気づくまでにトラブルシューティングに何日も費やすため、最悪の種類です。最終的に 32 個のモジュールを交換することになりました。拡張一時バージョンのコストはユニットあたり約 40% 高くなります。{9}}

 

 

電力バジェットと光損失

 

これは専門的な話になりますが、基本的な考え方は、すべてのファイバー接続で損失が発生するということです。コネクタごとに約 0.5 dB の損失が追加されます。スプライスにより 0.1 ～ 0.3 dB が追加されます。ファイバー自体の減衰は、-通常、シングルモードでは 1310nm で約 0.5 dB/km ですが、1550nm ではそれより小さくなります。{8}}これらすべてを合計すると、合計のリンク損失が得られます。

トランシーバーには、送信電力と受信感度の差である電力バジェットがあります。{0}一般的な 10G LR モジュールの場合、送信電力は -1 dBm、受信感度は -14.4 dBm となり、電力バジェットは 13.4 dB になります。時間の経過による劣化を考慮して、リンク損失をそれよりも小さくする必要があります。

実際には、信頼できるモジュール製造元のドキュメントに定格距離が記載されているため、これらの計算を手動で行うことはほとんどなくなりました。しかし、距離を限界に近づける場合、または限界リンクのトラブルシューティングを行う場合には、光パワー バジェットを理解することが重要になります。光パワー メーターが必要です。機能に応じてさらに 300 ドルから 2000 ドルかかります。

 

DWDM のウサギの穴

 

高密度波長分割多重では、物事がかなり複雑になります。 DWDM では、ファイバーごとに 1 つの波長を使用する代わりに、1 つのファイバー ストランドで複数の波長を実行できます-32、48、96、さらにそれ以上。各波長は基本的に個別の 10G または 100G チャネルです。

DWDM 用のトランシーバーは、ITU グリッド上の特定の波長に調整されています。 C- バンド (1530nm ～ 1565nm 領域) には 50 GHz の間隔で 96 個のチャネルがあります。どのトランシーバーがどの波長を使用しているかを追跡する必要があります。トランシーバーは色分けされていますが、色は直感的に波長に対応していません。-チャンネル 29 は紫色です。チャンネル 30 はピンクです。なぜ？正当な理由はありません。

DWDM は、ファイバー ストランドが限られており高価な長距離アプリケーションやデータセンターの相互接続で使用されます。{0}トランシーバのコストは高く、マルチプレクサ/デマルチプレクサ機器が必要です。また、波長ドリフトによってチャネル クロストークが発生する可能性があるため、温度安定性がさらに重要になります。

 

ソフトウェア構成は必ずしも単純ではありません

適切な物理トランシーバーをインストールした後でも、これで完了ではありません。多くのスイッチでは、ポート速度、デュプレックス モード (ファイバー用にフルにする必要がありますが、奇妙なバグを見たことがあります) を設定し、場合によってはポートを手動で有効にする必要があります。一部のベンダーはデフォルトでポートを無効にしています。

光トランシーバーの代わりに DAC (Direct Attach Copper) ケーブルを短距離の配線に使用している場合、-これはスイッチ-で-同じラック内のリンクを切り替える-のに一般的ですが、ケーブルの両端にトランシーバーが組み込まれています。ただし、スイッチはこれらを SFP+ ポートとして認識するため、設定する必要があります。 DAC ケーブルはファイバーと 2 つのトランシーバーよりも安価ですが、長さは約 5 メートルに制限されており、太くて柔軟性がありません。 DAC ケーブルのケーブル管理は楽しくありません。

 

ベンダー ロックインと互換性-

 

大手スイッチ ベンダー -Cisco、Juniper、Arista、HPE- はいずれも、自社ブランドのトランシーバーを購入してもらいたいと考えています。これらは多くの場合、Finisar、Lumentum、Avago などの実際の光学メーカーのブランドを変更したモジュールですが、ベンダー固有の EEPROM プログラミングが使用されています。{3}マークアップは 300% 以上になる場合があります。

fs.com や 10Gtek などの企業が提供するサードパーティの光学系は、ほとんどの場合正常に動作します。{0}重要なのは、スイッチに対して自身を適切に識別するコード化されたモジュールを取得することです。一部のベンダーはこれを他のベンダーよりも簡単に行っています。 Arista はサードパーティの光学部品についてかなりオープンです。-シスコ... それほどではありません。実際には、ベンダーのチェックに合格した「互換性のある」モジュールを専門とする光学会社の家内工業が存在します。

本当にイライラするのは、複数のベンダーによる設置を行っており、公称速度と距離が同じであっても、各ベンダーの光学系がわずかに異なる仕様を使用している場合です。{0}最終的に、リンクは機能してもエラー率が高くなったり、リンクは最初は正常に機能しても、予想よりも早く劣化したりする可能性があります。

 

清掃とメンテナンス

 

誰もファイバーのクリーニングについて話したがりませんが、これは絶対に重要です。ファイバ コネクタの端面に塵が 1 つあると、重大な信号損失や完全なリンク障害が発生する可能性があります。端面は非常に小さく、-シングルモード ファイバのコア直径は約 9 ミクロンです-。それに比べて塵の粒子は巨大です。

毎回、すべてのファイバー接続を掃除する必要があります。現実？サービスの復元を急いでいる実稼働環境では、必ずしもこのようなことが起こるわけではありません。しかし、それは起こるはずです。シャツではなく、適切な繊維クリーニング ツール-専用のワイプやクリーニング スティックを使用してください。ファイバー顕微鏡で検査します。ポートを圧縮空気で吹き飛ばします。

実際には接続が汚いだけである「不良トランシーバー」のトラブルシューティングを行いました。ファイバーをクリーニングすると問題は解決しました。しかし、汚れは肉眼では見えないため、モジュールを交換したり、最初に診断を実行したりするのに時間を無駄にします。

 

将来を見据えた-頭痛

ファイバー ネットワークを設計するときは、成長と将来の帯域幅のニーズについて考慮する必要があります。わかりました、大丈夫です。しかし、どれくらい先の未来なのでしょうか？ 10G での SFP+ は、10 年前にはやり過ぎのように思えました。現在では、これがサーバー接続のベースラインになりつつあります。 10G に適した OM3 マルチモード ファイバーを実行しますか、それとも妥当な距離で 40G および 100G を処理できる OM4 にもっとお金をかけますか?

シングルモード ファイバーは、ファイバー自体が次にどのような速度に対応できるため、「将来性」を備えています。-制限要因はトランシーバーとスイッチ ポートです。しかし、シングルモードでは、インストールにさらに費用がかかり、より高価なトランシーバーが必要となり、何年も必要としない可能性のある機能にお金を払うことになります。あるいは来年必要になるかもしれません。知るか？

ポート数の問題が関係しています。 48 ポートを備えたスイッチを購入するとします。最初にそのうち 30 個を入力します。大丈夫のようです。 2 年後、52 個のポートが必要になり、別のスイッチを設置してスタッキングまたはファブリック構成を扱うことになり、さらに複雑になります。事前にもっと大きなスイッチを購入すべきでしたか?おそらくですが、コストは 50% 高くなりますし、実際に成長できるという保証はありません。

 

物事がうまくいかないとき

ファイバーの問題のトラブルシューティングは、独自のスキルセットです。リンクがダウンしています。なぜ？考えられるのは:

汚れたコネクタ (清掃して再検査)

トランシーバーのタイプが間違っています (仕様を確認してください)

ファイバーの損傷 (持っている場合は OTDR テストを実行します。持っていない場合は頑張ってください)

距離定格を超えています (実際のケーブル長を測定します)

波長の不一致 (両端を確認)

ポートが設定されていません (スイッチの設定を確認してください)

トランシーバーの故障 (交換してテスト)

極性が反転しています (TX/RX 接続を確認してください)

パワーバジェットを超えました（光パワーを測定）

スイッチファームウェアのソフトウェアバグ（更新して祈ります）

問題は、これらの障害は外から見ると同じように見えることが多いということです。 「リンクなし」だけが得られます。何かが機能するまで、コンポーネントを交換しながらリストの作業を開始します。エレガントではありません。

断続的な問題はさらに深刻です。リンクのフラッピング、行き来するパケット損失、負荷がかかると急増するエラー。これらは、わずかな光出力、温度変動、コネクタの装着に影響を与える振動、電力機器の近くで動作している場合の EMI、またはその他約 12 個の要因によって発生する可能性があります。

 

誰かに言ってほしかったこと

まずは優れた文書システムから始めましょう。どのトランシーバーがどのポートにあるか、どのファームウェアのバージョンが実行されているか、どのようなケーブルのタイプと長さが取り付けられているかを追跡します。適切なラベルを使用してください。トランシーバーは故障する可能性があり、生産が停止しているときに出荷を待つのは楽しくないため、スペアを手元に保管してください。

たとえ高くても、信頼できるベンダーから購入してください。可能な限り安価な光学系を使用すれば、最初はコストを節約できるかもしれませんが、奇妙な互換性問題のトラブルシューティングは無料ではありません。あなたの時間には価値があります。

導入前にすべてをテストします。光パワーレベル、エラー率、速度テスト。リンクが表示されたからといって、それが機能するとは思わないでください。

そしておそらく最も重要なことは、特殊なポートはバグではなく、機能であるということです。モジュール性により、各接続のファイバーの種類、距離、速度の要件を正確に一致させる柔軟性が得られます。ただ、学習曲線は誰もが最初に認めるよりも急であるというだけです。

テクノロジーは機能します。扱う内容を理解すれば、光ファイバーは信頼性が高く高速であり、現代のネットワークの帯域幅需要を他の何よりもうまく処理できることがわかります。しかし、その「理解したら」の部分はどうでしょうか？それには時間がかかり、間違いが発生し、おそらく夜遅くまで点灯していないポートの LED を見つめて、何が間違ったのか疑問に思うこともあるでしょう。

大丈夫です。誰もがそれを経験します。