ماژول فیبر نوری چیست؟ آشنایی با انواع ماژول SFP و کاربرد آن‌ها

ماژول‌های فیبر نوری یکی از اجزای حیاتی شبکه‌های ارتباطی مدرن هستند که برای انتقال داده‌ها با سرعت و کیفیت بالا طراحی شده‌اند. این ماژول‌ها، که در انواع مختلفی عرضه می‌شوند، نقش مهمی در ایجاد ارتباطات سریع و پایدار در سیستم‌های شبکه، به ویژه در دیتاسنترها و زیرساخت‌های شبکه‌ای ایفا می‌کنند. ماژول SFP (Small Form-factor Pluggable) یکی از پرکاربردترین انواع ماژول‌های فیبر نوری است که در تجهیزات مختلف شبکه، به ویژه تجهیزات سیسکو، استفاده می‌شود. در این مقاله به معرفی ماژول فیبر نوری و انواع مختلف آن می‌پردازیم.

ماژول فیبر نوری چیست؟

ماژول‌های نوری که به نام ماژول‌های انتقال نوری یا فیبر نوری نیز شناخته می‌شوند، دستگاه‌های استاندارد و قابل اتصال داغ هستند که در پیاده‌سازی‌های ارتباطات داده با پهنای باند بالا استفاده می‌شوند. ماژول‌های نوری مانند مبدل‌های فتو الکتریکی عمل می‌کنند، به این صورت که سیگنال‌های الکتریکی را به نور و بالعکس تبدیل می‌کنند. ماژول‌های ترنسیور معمولاً دارای یک رابط الکتریکی هستند که به داخل سیستم متصل می‌شود و یک رابط فیبر نوری در طرف مقابل دارند که به دستگاه‌های مختلف از طریق کابل فیبر نوری متصل می‌شود. برای کاربردهای ارتباطی، انواع مختلفی از ماژول‌های ترنسیور وجود دارد. ما از طراحی‌ها و مشخصات مختلف به‌طور گسترده برای برآوردن نیازهای متغیر طراحان استفاده می‌کنیم.

ماژول‌های فیبر نوری نقش حیاتی در ارتباطات دیتاسنترها ایفا می‌کنند. با توجه به اینکه دیتاسنترها به طور معمول نیاز به انتقال داده‌های حجیم و با سرعت بالا دارند، استفاده از ماژول‌های فیبر نوری این امکان را می‌دهد که اطلاعات در فواصل دور با کیفیت بالا و تاخیر کم منتقل شوند. این ماژول‌ها همچنین برای سرورهای اختصاصی ایران که معمولا نیاز به اتصال‌های سریع و پایدار دارند، بسیار مناسب هستند.

مروری بر پیدایش انواع ماژول‌های فیبر نوری

GBIC اولین ماژول IG است. پس از توسعه رابط GBIC، رابط SFP پدید آمد و به دلیل اندازه کوچکتر SFP، گاهی اوقات آن را Mini-GBIC نیز می‌نامیم. ماژول‌های SFP تجاری قادر به دستیابی به نرخ داده‌های 100M و 1000M/1G هستند.

در سال 2001، نسخه 10Gbps استاندارد XENPAK توسعه یافت. با این حال، پیشرفت‌های تکنولوژی منجر به ایجاد فرم فاکتورهای کوچک‌تر برای کاربردهای 10GbE شد. در زمانی کوتاه پس از سال 2001، شاهد ظهور دو استاندارد مشابه به نام‌های X2 و XPAK بودیم. سپس فروشندگان کم کم به ماژول‌های XFP از راه دور و ماژول‌های SFP با چگالی بالا روی می‌آوردند.

دستگاه‌های نوری 25GbE مانند ماژول‌های SFP28، دستگاه‌های نوری 40 گیگابیت اترنت مانند ماژول‌های QSFP+/QSFP و دستگاه‌های نوری 100 گیگابیت اترنت مانند ماژول‌های QSFP28 و ترنسیورهای CFP به دلیل افزایش تقاضا برای پهنای باند و سرعت بالا، در حال محبوبیت بیش‌تر هستند.

ماژول‌های SMF در مقابل MMF

ماژول‌های ترنسیور معمولا به صورت ماژول‌های چند حالته (MMF) یا تک حالته (SMF) در دسترس هستند. شما می‌توانید بین این دو نوع ماژول انتخاب کنید. با این حال، قبل از این انتخاب، باید چندین عامل را در نظر بگیرید.

ماژول‌های SMF مسافت‌ها و سرعت‌های انتقال بیش‌تری نسبت به ماژول‌های MMF پشتیبانی می‌کنند. ماژول‌های MMF دارای طول موج کوتاه‌تری (حدود 850 نانومتر) در مقایسه با ماژول‌های تک حالته (حدود 1260 نانومتر تا 1650 نانومتر) هستند. با این حال، در محیط انتقال داده، ماژول‌های تک حالته و چند حالته می‌توانند سرعت‌هایی تا 50G را مانند امروز پشتیبانی کنند. و به دلیل “آسیب‌پذیری” سیستم‌های نوری SMF، ماژول‌های SMF معمولا گران‌تر از ماژول‌های MMF هستند.

بنابراین، هنگام انتخاب بین این دو نوع، توپولوژی ارتباطی، دسترسی مورد نظر، هزینه کلی و سرعت پورت باید معیارهای تصمیم‌گیری اساسی باشند.

ماژول‌های SFP

قبل از اینکه به توضیح ماژول SFP بپردازیم، ابتدا باید توضیح دهیم که SFP چیست. حرف “S” در SFP به معنی Small، حرف “F” به معنی Form-factor و حرف “P” به معنی Pluggable است. بنابراین، SFP = Small Form-factor Pluggable به‌طور رسمی توسط توافق‌نامه چندمنبعی تعریف شده است. کمیته SFF ابتدا آن را در توافق‌نامه INF-8074i تعریف کرد.

ماژول SFP یک ترانسیور نوری کوچک و قابل اتصال است که در پورت SFP سوئیچ شبکه یا سایر دستگاه‌ها قرار می‌گیرد. گاهی اوقات به آن Mini-GBIC (مبدل رابط گیگابیتی) یا ترانسیور SFP نیز گفته می‌شود.

ماژول SFP (Small Form-factor Pluggable) یکی از محبوب‌ترین انواع ماژول‌های فیبر نوری است که در تجهیزات شبکه استفاده می‌شود. این ماژول‌ها با طراحی کوچک، انعطاف‌پذیری زیادی به شبکه‌ها می‌دهند. ماژول‌های SFP برای اتصالات فیبر نوری و برخی دیگر از انواع اتصالات شبکه طراحی شده‌اند و به‌طور معمول در سوئیچ‌ها، روترها و سرورها مورد استفاده قرار می‌گیرند. با توجه به نوع و نیاز شبکه، انواع مختلفی از ماژول‌های SFP در دسترس هستند که می‌توانند عملکرد متفاوتی در سرعت انتقال داده و فاصله ارسال داشته باشند.

یک ماژول فیبر SFP معمولی از یک cage، برد مدار چاپی PCBA، چیپ و TOSA+ROSA (گاهی اوقات ممکن است BOSA برای ترانسیور BiDi باشد) تشکیل شده است.

چرا ماژول SFP مهم است؟

تصور کنید که سوئیچ شما بدون ماژول نوری باشد. چگونه می‌توانید سرعت بالا را بدست آورید؟ پاسخ ممکن است از طریق کابل مسی باشد. با این حال، این روش به دلیل ضخامت، هزینه و محدودیت‌های مسافت کوتاه قابل اجرا نیست.

در اینجا است که ماژول SFP وارد عمل می‌شود. قرار دادن یک ترانسیور در پورت سوئیچ به شما این امکان را می‌دهد که ارتباطی با سوئیچ دیگری برقرار کنید و این ارتباط می‌تواند از ده‌ها تا صدها کیلومتر فاصله داشته باشد. ماژول SFP یک واسطه تبدیل اساسی برای برقراری اتصال بین تقریبا تمام سوئیچ‌ها و روترهای شبکه است.

برای مثال، با ماژول 1G SFP SX، حداکثر فاصله انتقال از طریق فیبر چندحالته OM2 به 550 متر می‌رسد. در حالی که با ماژول 1G SFP LX، حداکثر فاصله می‌تواند تا 20 کیلومتر بر روی فیبر تک حالته باشد.

انواع ماژول SFP

با توجه به اینکه ماژول‌های SFP زیادی در بازار موجود هستند، بسیاری از افراد معمولا نیاز دارند که انواع مختلف آن‌ها را بشناسند. انتخاب ماژول صحیح می‌تواند چالش‌برانگیز باشد.

در ادامه، سعی خواهیم کرد که ماژول‌های SFP را بر اساس استانداردهای مختلف دسته‌بندی کنیم.

بر اساس سرعت SFP

• 100BASE SFP: معمولا برای سرعت‌های 100Mbps و 155Mbps طراحی شده است و به طور گسترده در Ethernet سریع، SDH/SONET و ATM استفاده می‌شود. بیشتر دستگاه‌ها به سرعت‌های 1G یا بالاتر ارتقا یافته‌اند، بنابراین تعداد کمی از تولیدکنندگان هنوز این نوع را ارائه می‌دهند.

• 622M SFP: مختص تجهیزات SDH/SONET است. مشابه نوع قبلی، تعداد کمی از تولیدکنندگان این نوع را ارائه می‌دهند.

• 1000BASE SFP: که به عنوان 1G یا گیگابیت شناخته می‌شود، پرطرفدارترین ماژول در ارتباطات داده است و گزینه‌های تامین‌کننده متعددی دارد.

• 2G SFP: شامل کانال فیبر 2G و سرعت 2.5G است، مناسب برای سوئیچ FC SAN 2x و دستگاه‌های SDH/SONET.

• 3G SFP: شامل سرعت‌های 2.97G و 3.07G است، مناسب برای انتقال ویدئو، CPRIو OBSAI.

• 4G SFP: سرعت خاص 4.25G، مناسب برای سوئیچ FC SAN 4x.

• 6G SFP: سرعت خاص 6.14G، مناسب برای کاربردهای CPRI یا OBSAI.

• 8G SFP: سرعت خاص 8.5G، مناسب برای سوئیچ FC SAN 8x.

بر اساس نوع رسانه SFP

• Copper SFP: سیگنال را با استفاده از کابل‌های مسی سنتی منتقل می‌کند، مانند کابل شبکه یا کابل DAC.

• Multimode SFP: که به عنوان MM SFP نیز شناخته می‌شود، از کابل‌های OM1، OM2، OM3، OM4 و OM5 پشتیبانی می‌کند. هرچه درجه فیبر بالاتر باشد، عملکرد بهتری فراهم می‌شود.

• Single mode SFP: گاهی اوقات به آن SM SFP گفته می‌شود، برای کابل‌کشی فیبر تک حالته 9/125 (SMF) مناسب است و حداکثر فاصله لینک را فراهم می‌کند. فاصله معمول آن 10 کیلومتر یا 20 کیلومتر است، اما در برخی موارد می‌تواند حتی به 180 کیلومتر برسد.

بر اساس فاصله SFP

• SFP T: شامل 100BASE-T، 1000BASE-T، 2.5GBASE-T، 5GBASE-T است. فاصله معمول آن 100 متر بر روی کابل Cat5.

• SFP SX: که به معنای دسترسی کوتاه است. در استاندارد IEEE 802.3z تعریف شده است؛ 1000BASE-SX می‌تواند 550 متر بر روی فیبر چندحالته برسد. طول موج معمول 850nm است.

• SFP LX: که به معنای دسترسی توسعه‌یافته است. در استاندارد IEEE 802.3z تعریف شده است؛ 1000BASE-LX می‌تواند 10 کیلومتر بر روی فیبر تک حالته برسد. طول موج معمول 1310nm است.

• SFP EX: که به معنای دسترسی توسعه‌یافته است. در استاندارد IEEE 802.3z تعریف شده است؛ 1000BASE-EX می‌تواند 40 کیلومتر بر روی فیبر تک حالته برسد. طول موج معمول 1310nm است.

• SFP ZX: همچنین به معنای دسترسی توسعه‌یافته است. در استاندارد IEEE 802.3z تعریف شده است؛ 1000BASE-ZX می‌تواند 70 کیلومتر (یا 80 کیلومتر) بر روی فیبر تک حالته برسد.

• SFP EZX: نوع استاندارد نیست، اما توسط برخی تولیدکنندگان تعریف شده و توسط اکثر مشتریان پذیرفته شده است. “E” به معنای Extend (توسعه‌یافته) است، که به یک ماژول با دسترسی طولانی توسعه‌یافته اشاره دارد. با طول موج 1550 نانومتر، حداکثر فاصله می‌تواند به 120 کیلومتر یا حتی 160 کیلومتر برسد.

• SFP BX: به یک ماژول بی‌جهتی (BiDi) SFP اشاره دارد؛ فاصله انتقال معمول آن می‌تواند از 10 کیلومتر تا 80 کیلومتر باشد. این تکنولوژی از فناوری WDM برای ارسال دو طول موج در یک فیبر استفاده می‌کند. BX معمولا شامل BX-U (بالا به پایین) و BX-D (پایین به بالا) است و هر جهت از طول موج‌های مخالف استفاده می‌کند، مانند 1310nm-TX/1490nm-RX و 1490nm-TX/1310nm-RX.

ماژول‌های SFP چگونه کار می‌کنند؟

ماژول‌های SFP دستگاه‌های الکترونیکی کوچک و مستقل هستند که شامل یک جفت فرستنده و گیرنده می‌باشند. این ماژول‌ها برای تبدیل سیگنال‌های الکتریکی از یک فرم به فرم دیگر استفاده می‌شوند. در ارتباطات فیبر نوری، ماژول‌های SFP با دریافت پالس‌های نوری از طریق کابل فیبر نوری و تبدیل آن‌ها به سیگنال‌های الکتریکی که می‌توانند از طریق سیم مسی یا دیگر رسانه‌ها ارسال شوند، کار می‌کنند.

ماژول به این صورت عمل می‌کند که نور را از طریق کابل فیبر نوری دریافت کرده و آن را به مجموعه‌ای از پالس‌های الکتریکی تبدیل می‌کند. سپس این پالس‌ها به‌طور لازم از طریق سیم مسی یا دیگر رسانه‌ها ارسال می‌شوند. ماژول SFP دستگاهی کوچک است که پالس‌های نوری ورودی را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند. این ماژول با دریافت نور از طریق کابل فیبر نوری و تبدیل آن به پالس‌های الکتریکی عمل می‌کند. سپس این پالس‌ها به‌طور لازم از طریق سیم مسی یا دیگر رسانه‌ها ارسال می‌شوند.

ماژول‌های SFP در بسیاری از کاربردها مانند اترنت گیگابیتی، کانال فیبر، اترنت 10 گیگابیتی، اینفینی‌بند و SONET/SDH استفاده می‌شوند. ماژول‌های فیبر نوری SFP دستگاه‌های الکترونیکی کوچک و مستقل هستند که پالس‌های نوری را از طریق کابل‌های فیبر نوری ارسال و دریافت می‌کنند. این ماژول‌ها در سیستم‌های ارتباطات فیبر نوری برای تبدیل سیگنال‌های الکتریکی به پالس‌های نوری استفاده می‌شوند که سپس می‌توانند از طریق فیبرهای شیشه‌ای یا پلاستیکی مسافت‌های طولانی را طی کنند. اگر به دنبال نصب یک راه‌حل مناسب هستید، می‌توانید مدل RG-NBS3200-24SFP/8GT4XS از Ruijie Networks را امتحان کنید. این مدل یک سوئیچ لایه 2 مدیریتی با 24 پورت گیگابیتی SFP و 8 پورت ترکیبی RJ45 است که از عملکرد بالا پشتیبانی می‌کند و همچنین از شناسایی دوربین‌های IP پشتیبانی می‌کند و ارزش منحصر به فردی به شبکه‌های CCTV می‌دهد.

ماژول فیبر نوری سیسکو

یکی از برترین برندهای موجود در بازار ماژول‌های فیبر نوری، برند سیسکو است. ماژول‌های فیبر نوری سیسکو برای اتصال‌های سریع و پایدار در شبکه‌های بزرگ و دیتاسنترها طراحی شده‌اند. این ماژول‌ها با کیفیت ساخت بالا، پایداری و سازگاری با انواع مختلف دستگاه‌ها، انتخابی ایده‌آل برای استفاده در شبکه‌های سازمانی و دیتاسنترها محسوب می‌شوند. علاوه بر این، ماژول‌های فیبر نوری سیسکو از امنیت بالا و پشتیبانی از سرعت‌های متنوع انتقال داده برخوردارند.

انواع ماژول فیبر نوری سیسکو

ماژول‌های فیبر نوری سیسکو به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که هر کدام برای کاربرد خاصی طراحی شده‌اند. برخی از انواع پرکاربرد ماژول‌های فیبر نوری سیسکو عبارتند از:

• ماژول SFP سیسکو: همان‌طور که اشاره شد، ماژول‌های SFP سیسکو یکی از انواع پرطرفدار ماژول‌های فیبر نوری هستند که در بسیاری از شبکه‌ها به کار می‌روند. این ماژول‌ها معمولاً برای اتصال‌های فیبر نوری با مسافت‌های مختلف استفاده می‌شوند.

• ماژول SFP+ سیسکو: این نوع ماژول‌ها به‌ویژه برای انتقال داده‌ها با سرعت‌های بالا طراحی شده‌اند و معمولاً در دیتاسنترها و سرورهای اختصاصی ایران کاربرد دارند.

• ماژول QSFP: این نوع ماژول‌ها برای شبکه‌های با سرعت بسیار بالا طراحی شده‌اند و می‌توانند سرعت انتقال داده‌ها را تا 100 گیگابیت بر ثانیه نیز پشتیبانی کنند.

• ماژول‌های BiDi سیسکو: این نوع ماژول‌ها برای ارتباطات فیبر نوری تک حالته استفاده می‌شوند و امکان ارسال و دریافت داده‌ها را از یک فیبر نوری واحد فراهم می‌کنند. این ویژگی به کاهش هزینه‌ها و پیچیدگی‌های کابل‌کشی کمک می‌کند.

چگونه ماژول SFP مناسب برای شبکه خود را انتخاب کنیم؟

ما به بیش از 1400 مشتری کمک کرده‌ایم تا به سرعت ماژول ترانسیور مناسب خود را انتخاب کنند. در اینجا نکات ضروری برای انتخاب ماژول SFP آورده شده است:

1. پورت‌های سوئیچ (یا سایر دستگاه‌های شبکه) خود را بررسی کنید: سرعت پشتیبانی‌شده پورت سوئیچ خود را بررسی کنید و اطمینان حاصل کنید که با ماژول SFP مناسب هماهنگ است.

2. نوع کابل‌کشی شبکه خود را بشناسید: اگر ساختار کابل‌کشی فیبر نوری شما چندحالته (multimode) است، ماژول SFP چندحالته را انتخاب کنید. اگر ساختار کابل‌کشی شما تک‌حالته (single-mode) است، تنها گزینه مناسب، ماژول SFP تک‌حالته خواهد بود.

3. فاصله لینک هدف و بودجه لینک خود را بشناسید: اما یادتان باشد که ماژولی را انتخاب کنید که از مسافت‌های انتقال طولانی‌تر از حد انتظار پشتیبانی کند. در غیر این صورت، کابل فیبر نوری ضعیف یا سطح انتهایی فیبر کثیف ممکن است منجر به شکست لینک شود.

4. دمای عملیاتی را در نظر بگیرید: برای محیط‌های داخلی معمولی، یک ترانسیور تجاری کافی است. در کاربردهای سخت و محیط‌های بیرونی، باید از ترانسیور صنعتی استفاده کنید.

5. سازگاری با تأمین‌کننده را بررسی کنید: قبل از سفارش، حتماً سازگاری ماژول را با تأمین‌کننده خود بررسی کنید. زیرا اگر سوئیچ قادر به شناسایی ترانسیور ناسازگار باشد، هم پول شما هدر رفته و هم وقت شما تلف می‌شود. بنابراین، همیشه ترانسیورهای سازگار و اثبات‌شده را انتخاب کنید.

کد رنگ ماژول SFP

برای شناسایی سریع ماژول SFP، تولیدکنندگان صنعتی از کدهای رنگی عمومی بر اساس طول موج استفاده می‌کنند. جدول زیر کدگذاری عمومی برای کانال‌های موجود را نشان می‌دهد. بیشتر تولیدکنندگان از همان کد رنگی استفاده می‌کنند، اما برخی دیگر ممکن است کدهای متفاوتی بر اساس کاربردهای خود داشته باشند.

این کد رنگ‌ها کمک می‌کنند تا تشخیص سریع و آسانی برای انتخاب و نصب ماژول‌های SFP بر اساس طول موج صورت گیرد.

جمع بندی

ماژول‌های فیبر نوری، به‌ویژه ماژول‌های SFP سیسکو، جزو اجزای ضروری شبکه‌های مدرن هستند که برای ایجاد ارتباطات سریع و پایدار در دیتاسنترها، شبکه‌های WAN و شبکه‌های محلی استفاده می‌شوند. این ماژول‌ها با قابلیت‌های متنوع خود، از جمله پشتیبانی از سرعت‌های مختلف و انتقال داده‌ها در مسافت‌های طولانی، نقش مهمی در زیرساخت‌های شبکه‌ای ایفا می‌کنند. استفاده از این ماژول‌ها به‌ویژه در سرورهای اختصاصی ایران، موجب بهبود عملکرد و افزایش سرعت انتقال داده‌ها می‌شود.