Switches de fibra óptica exigem portas especializadas

 

 

Trabalho com infraestrutura de rede há cerca de sete anos e se há algo que ainda pega as pessoas desprevenidas-até mesmo o pessoal de TI experiente-é toda a situação das portas especializadas com fibrainterruptores ópticos. Você pensaria que uma porta é apenas uma porta, certo? Plug and play? Nem perto.

 

 

O problema do porto sobre o qual ninguém fala o suficiente

 

Eis o que acontece: a empresa decide atualizar para fibra porque “é mais rápido” (é, mas isso não vem ao caso). Eles compram esses switches, também caros, e então alguém-geralmente o técnico júnior que tirou a palha-vai conectar os cabos de fibra e percebeu que as portas não correspondem a nada que eles já viram antes. Os slots SFP estão vazios. Há esse momento de pânico. Já estive lá.

O problema é que os switches de fibra óptica não vêm com portas-integradas da mesma forma que os switches de cobre. Eles usam esses transceptores modulares, e os mais comuns que você encontrará são módulos SFP (Small Form-factor Pluggable) e SFP+. A convenção de nomenclatura é irritante porque parece que SFP + deveria ser apenas uma versão melhor do SFP, o que tecnicamente é, mas nem sempre são intercambiáveis ​​​​e as diferenças de velocidade são muito mais importantes do que você imagina. O SFP atinge no máximo 1 Gbps enquanto o SFP+ lida com 10 Gbps. Depois, há QSFP para 40 Gbps, QSFP28 para 100 Gbps e, honestamente, a sopa de letrinhas continua.

 

Por que essa modularidade existe (e por que é brilhante e frustrante)

 

 

A abordagem modular realmente faz sentido quando você supera a dor de cabeça inicial. Diferentes tipos de fibra precisam de ópticas diferentes. Você tem fibra monomodo-que pode percorrer quilômetros-literalmente 40 km, 80 km, alguns até ultrapassam 100 km com o equipamento certo-e há o multimodo, que é mais barato, mas atinge cerca de 550 metros para velocidades de 10G. Você não pode usar o mesmo transceptor para ambos porque os comprimentos de onda são completamente diferentes.

O modo-único normalmente funciona em comprimentos de onda de 1310 nm ou 1550 nm. Multimodo? Geralmente 850nm. A ótica precisa ser compatível ou você estará apenas disparando luz em um cabo e esperando o melhor, o que não funciona. De forma alguma. Já vi pessoas tentarem.

O que realmente me incomoda é que mesmo dentro da mesma categoria, você tem variações. Use módulos SFP+ para fibra-de modo único-há versões classificadas para 10 km (LR), 40 km (ER), 80 km (ZR) e distâncias ainda maiores. Cada um usa tecnologia laser diferente, orçamentos ópticos diferentes. O módulo de 80 km pode custar cinco vezes mais que a versão de 10 km e parece idêntico por fora. Você tem que ler a pequena etiqueta ao lado e boa sorte fazendo isso em uma sala de servidores mal iluminada.

 

A realidade financeira

 

É aqui que as coisas ficam interessantes ou deprimentes, dependendo da sua situação orçamentária. Um chassi de switch de fibra de nível{1}}empresarial decente pode custar entre US$ 8.000 e US$ 15.000. Parece caro, mas espere-isso é apenas a caixa vazia. Esses transceptores SFP +? Cada um pode custar entre US $ 150 e US $ 800, dependendo da marca e das especificações. Precisa de 24 portas? Faça as contas. E Deus não permita que você precise de módulos de alcance estendido ou de material DWDM.

Algumas pessoas tentam economizar dinheiro comprando transceptores-de terceiros. Às vezes isso funciona bem. Às vezes, isso não acontece, e você está solucionando problemas de perda de pacotes fantasmas às 3 da manhã porque o firmware do switch não funciona muito bem com a óptica-de outra marca. A Cisco é conhecida por ser exigente quanto a isso-seus switches geralmente verificam o código do fornecedor no transceptor e emitem avisos se não for "aprovado". Geralmente, você pode ignorar esses avisos, mas anulará seu contrato de suporte. Tempos divertidos.

 

O jogo do conector

Depois, há toda a situação do conector, que merece seu próprio discurso retórico. Os conectores LC são praticamente padrão agora para aplicativos de{1}modo único-eles são pequenos, duplex e se encaixam com um clique satisfatório. Mas as instalações multimodo às vezes ainda usam conectores SC, que são coisas quadradas maiores que você precisa inserir e torcer. E se você estiver trabalhando com infraestrutura mais antiga, poderá encontrar conectores ST, que são redondos com uma trava estilo baioneta-. Tentar controlar quais patch cables você precisa para cada instalação é um tipo especial de desafio organizacional.

Certa vez, passei uma tarde inteira procurando um patch cable de fibra LC-para{1}}SC em um data center porque alguém havia "organizado" o armário de gerenciamento de cabos por cor em vez de tipo de conector. O cabo era laranja. Toda fibra é laranja ou amarela ou ocasionalmente azul se for modo-único. Muito útil.

 

 

Polaridade e a realidade das duas{0}}fibras

 

Aqui está algo que não é bem explicado na maioria das documentações: a fibra é unidirecional. Você precisa de duas cadeias-uma para transmissão e outra para recepção. O transceptor tem um lado TX e um lado RX, e você absolutamente precisa acertar a polaridade. Conecte TX a TX e RX a RX e você ficará aí se perguntando por que o link não aparece. Pergunte-me como eu sei.

Algumas tecnologias mais recentes, como a óptica BiDi (bidirecional), podem operar em ambas as direções em um único fio de fibra usando comprimentos de onda diferentes, o que é genuinamente inteligente. Mas esses são especializados, mais caros e você não pode simplesmente trocá-los por uma configuração padrão sem verificar a compatibilidade. Tudo em fibra requer verificação de compatibilidade. É exaustivo.

Toda a questão da polaridade fica ainda mais complexa com os conectores MPO/MTP usados ​​em aplicações 40G e 100G. Esses são conectores de fita com 12 ou 24 fibras em um único plugue e existem três padrões de polaridade diferentes -Método A, Método B e Método C. Se errar a polaridade em um tronco de 24-fibras e você não estará apenas consertando um link, você estará potencialmente reterminando todo um lance de cabo. Não quero falar sobre quanto tempo isso leva.

 

Correspondência de velocidade e negociação automática (ou falta dela)

 

Copper Ethernet possui negociação automática. Não é perfeito, mas funciona na maioria das vezes. Aperto de mão de dois dispositivos, descubra a velocidade comum mais rápida e pronto. Fibra? Ah. Os transceptores de fibra têm velocidade-fixa. Um módulo SFP é 1G. Um módulo SFP+ é 10G. Às vezes, você pode executar um módulo 10G em velocidades de 1G se o switch suportar e configurá-lo manualmente, mas não é automático e definitivamente não é garantido.

Isso cria problemas reais em ambientes-de velocidade mista. Você não pode simplesmente conectar um servidor com uma NIC de fibra 10G a uma porta de switch com um módulo SFP 1G e esperar que funcione, mesmo que fisicamente o conector se encaixe perfeitamente. A óptica não sincroniza. O link permanece inativo. Então você está comprando módulos diferentes ou reconfigurando sua topologia de rede.

 

As classificações de temperatura são mais importantes do que você imagina

Os transceptores-de nível industrial existem por um motivo. As ópticas comerciais padrão são classificadas para talvez 0 graus a 70 graus. Isso é bom para um data center-com clima controlado. Mas se você estiver instalando switches em um armazém, ou em uma torre de celular, ou em qualquer lugar que fique muito quente ou muito frio, você precisará de módulos de temperatura-industriais classificados para -40 graus a 85 graus . Estes custam significativamente mais.

Trabalhei em um projeto em que alguém usou módulos SFP+ de{0}}nível comercial em uma instalação de gabinete externo. Funcionou bem na primavera. O verão chegou, a temperatura interna do gabinete excedeu 75 graus e os transceptores começaram a falhar aleatoriamente. Falhas intermitentes são o pior tipo porque você passa dias solucionando problemas antes de perceber que é um problema de temperatura. Acabamos substituindo 32 módulos. As versões-temporárias estendidas custam cerca de 40% mais por unidade.

 

 

Orçamentos de energia e perda óptica

 

Isso se torna técnico rapidamente, mas a ideia básica é que toda conexão de fibra apresenta perdas. Os conectores adicionam cerca de 0,5 dB de perda cada. As emendas adicionam 0,1 a 0,3 dB. A fibra em si tem atenuação-geralmente em torno de 0,5 dB/km para modo único-em 1310nm, menos em 1550nm. Você soma tudo isso e obtém a perda total de links.

O transceptor tem um orçamento de energia-a diferença entre a potência de transmissão e a sensibilidade do receptor. Para um módulo LR 10G típico, você pode ter potência de transmissão de -1 dBm e sensibilidade do receptor de -14,4 dBm, proporcionando 13,4 dB de orçamento de energia. A perda de link precisa ser menor que isso, com alguma margem para degradação ao longo do tempo.

Na prática, você raramente faz esses cálculos manualmente porque a documentação de fabricantes de módulos confiáveis ​​informa a distância nominal. Mas quando você está aproximando as distâncias do limite ou solucionando problemas em um link marginal, compreender os orçamentos de energia óptica torna-se fundamental. Você precisa de um medidor de potência óptica, que custa outros US$ 300 a US$ 2.000, dependendo dos recursos.

 

A toca do coelho DWDM

 

A multiplexação por divisão de comprimento de onda densa é onde as coisas ficam adequadamente complexas. Em vez de usar um comprimento de onda por fibra, o DWDM permite executar vários comprimentos de onda-32, 48, 96 e até mais em um único fio de fibra. Cada comprimento de onda é essencialmente um canal separado de 10G ou 100G.

Os transceptores para DWDM são sintonizados em comprimentos de onda específicos na rede ITU. Existem 96 canais espaçados de 50 GHz na banda C-(região de 1530 nm a 1565 nm). Você precisa rastrear qual transceptor está em qual comprimento de onda, e eles são codificados por cores, mas as cores não correspondem ao comprimento de onda de forma intuitiva. O canal 29 é roxo. O canal 30 é rosa. Por que? Nenhuma boa razão.

O DWDM é usado em aplicações-de longa distância e interconexões de data centers onde os fios de fibra são limitados e caros. Os transceptores custam mais, você precisa de equipamento multiplexador/demultiplexador e a estabilidade da temperatura se torna ainda mais crítica porque o desvio do comprimento de onda pode causar diafonia no canal.

 

A configuração do software nem sempre é simples

Mesmo depois de instalar o transceptor físico correto, você ainda não terminou. Muitos switches exigem que você configure a velocidade da porta, o modo duplex (que deve estar completo para fibra, mas já vi bugs estranhos) e, às vezes, habilite a porta manualmente. Alguns fornecedores desativam as portas por padrão.

Se você estiver usando cabos DAC (Direct Attach Copper) para trechos curtos em vez de transceptores ópticos-o que é comum para links de switch-para{2}}switch no mesmo rack-o cabo tem transceptores integrados em ambas as extremidades. Mas o switch ainda as vê como portas SFP+ e você ainda precisa configurá-las. Os cabos DAC são mais baratos que os de fibra mais dois transceptores, mas são limitados a cerca de 5 metros e são grossos e inflexíveis. O gerenciamento de cabos com cabos DAC não é divertido.

 

Confidencialidade e compatibilidade do fornecedor-

 

Os grandes fornecedores de switches-Cisco, Juniper, Arista, HPE-todos querem que você compre seus transceptores de marca. Muitas vezes, são apenas módulos renomeados de fabricantes de óptica reais, como Finisar, Lumentum ou Avago, mas com programação EEPROM específica do fornecedor. A marcação pode ser de 300% ou mais.

Óticas-de terceiros de empresas como fs.com ou 10Gtek funcionam bem na maioria das vezes. A chave é obter módulos codificados que se identifiquem adequadamente no switch. Alguns fornecedores tornam isso mais fácil do que outros. A Arista é bastante aberta em relação à óptica-de terceiros. Cisco... nem tanto. Na verdade, existe uma indústria artesanal de empresas ópticas especializadas em módulos "compatíveis" que passam nas verificações dos fornecedores.

O que é realmente frustrante é quando você faz uma instalação de vários-fornecedores e a óptica de cada fornecedor usa especificações ligeiramente diferentes, mesmo para a mesma velocidade e distância nominais. Você pode acabar com links que funcionam, mas mostram altas taxas de erro, ou links que funcionam bem no início, mas degradam mais rápido do que o esperado.

 

Limpeza e Manutenção

 

Ninguém gosta de falar em limpeza de fibras, mas é absolutamente fundamental. Uma única partícula de poeira na extremidade de um conector de fibra pode causar perda significativa de sinal ou falha completa do link. As extremidades são minúsculas-cerca de 9 mícrons para o diâmetro do núcleo da fibra-monomodo. Uma partícula de poeira é enorme em comparação.

Você deve limpar todas as conexões de fibra, sempre. Realidade? Isso nem sempre acontece em ambientes de produção onde você está correndo para restaurar o serviço. Mas isso deveria acontecer. Use ferramentas de limpeza de fibra adequadas-lenços e bastões de limpeza especializados, não sua camisa. Inspecione com um microscópio de fibra. Sopre as portas com ar comprimido.

Eu solucionei "transceptores ruins" que na verdade eram apenas conexões sujas. Limpe a fibra, problema resolvido. Mas você não consegue ver a sujeira a olho nu, então perde tempo trocando módulos e executando diagnósticos primeiro.

 

Preparando-dores de cabeça para o futuro

Ao projetar uma rede de fibra, você deve pensar no crescimento e nas necessidades futuras de largura de banda. Ok, tudo bem. Mas quão longe no futuro? SFP+ em 10G parecia um exagero há dez anos. Agora está se tornando a base para conexões de servidor. Você usa fibra multimodo OM3 que é boa para 10G ou gasta mais em OM4 que pode lidar com 40G e 100G em distâncias razoáveis?

A fibra-de modo único é "à prova de futuro"-, pois a própria fibra pode lidar com quaisquer velocidades que venham a seguir-o fator limitante são os transceptores e as portas do switch. Mas o modo-único custa mais para instalar, requer transceptores mais caros e você está pagando por recursos que talvez não precise por anos. Ou você pode precisar dele no próximo ano. Quem sabe?

O problema da contagem de portas está relacionado. Você compra um switch com 48 portas. Você preenche 30 deles inicialmente. Parece bem. Dois anos depois, você precisa de 52 portas e está instalando outro switch, lidando com configurações de empilhamento ou malha, aumentando a complexidade. Você deveria ter comprado o switch maior antecipadamente? Talvez, mas custou 50% mais e não há garantia de que você realmente cresceria.

 

Quando as coisas dão errado

A solução de problemas de fibra é um conjunto de habilidades próprio. O link está fora do ar. Por que? Poderia ser:

Conectores sujos (limpe e verifique novamente)

Tipo de transceptor errado (verifique as especificações)

Fibra danificada (execute o teste OTDR se tiver um, boa sorte se não tiver)

Classificação de distância excedida (meça o comprimento real do cabo)

Incompatibilidade de comprimento de onda (verifique ambas as extremidades)

Porta não configurada (verifique a configuração do switch)

Transceptor com defeito (troca e teste)

Polaridade invertida (verifique as conexões TX/RX)

Orçamento de energia excedido (medir a potência óptica)

Bug de software no firmware do switch (atualizar e rezar)

O problema é que essas falhas muitas vezes parecem idênticas quando vistas de fora. "Sem link" é tudo que você recebe. Você começa a trabalhar na lista, trocando componentes, até que algo funcione. Não é elegante.

Problemas intermitentes são piores. Flapping de link, perda de pacotes que vai e vem, erros que aumentam sob carga. Isso pode ser causado por potência óptica marginal, flutuações de temperatura, vibração que afeta o assentamento do conector, EMI se você estiver operando próximo a equipamentos de energia ou cerca de uma dúzia de outras coisas.

 

O que eu gostaria que alguém tivesse me contado

Comece com um bom sistema de documentação. Acompanhe quais transceptores estão em quais portas, quais versões de firmware estão em execução, quais tipos e comprimentos de cabos estão instalados. Use rótulos adequados. Mantenha peças sobressalentes à mão porque os transceptores falham e esperar pelo envio quando a produção diminui não é divertido.

Compre de fornecedores confiáveis, mesmo que custe mais. A ótica mais barata possível pode economizar dinheiro inicialmente, mas solucionar problemas estranhos de compatibilidade não é gratuito. Seu tempo tem valor.

Teste tudo antes da implantação. Níveis de potência óptica, taxas de erro, testes de velocidade. Não presuma que funciona só porque o link apareceu.

E talvez o mais importante: portas especializadas não são um bug, são um recurso. A modularidade oferece flexibilidade para atender aos requisitos exatos de tipo de fibra, distância e velocidade de cada conexão. Acontece que a curva de aprendizado é mais acentuada do que qualquer um admite inicialmente.

A tecnologia funciona. Depois de entender com o que está lidando, a fibra óptica é confiável e rápida e atende melhor às demandas de largura de banda das redes modernas do que qualquer outra coisa. Mas aquela parte “depois que você entender”? Isso leva tempo, erros e provavelmente algumas noites olhando para LEDs de portas apagados e se perguntando o que você fez de errado.

Está tudo bem. Todo mundo passa por isso.