www.SAMURAJ-cz.com 

15.12.2017 Radana a Radan Translate to English by Google     VÍTEJTE V MÉM SVĚTĚ

Články

Konektory a Transceivery pro sítě LAN a SAN

Úterý, 18.04.2017 21:29 | Samuraj - Petr Bouška |
Navážeme na minulý článek, který popisoval používané typy kabelů pro telekomunikační sítě LAN a datové (Storage) sítě SAN, a popíšeme si používané konektory, Transceivery (převodníky) a Direct Attach (přímé propojovací) kabely. Opět se budeme věnovat metalickým médiím (kroucená dvojlinka) a optickým médiím (optické vlákno).

Pozn.: V článku jsem se pokusil stručně sepsat aktuálně používané konektory pro síťové kabely, Transceiver moduly a zmínku o Direct Attach kabelech. Popis jsem se snažil udělat stručný, aby obsahoval pouze důležité údaje (takže rozhodně není vyčerpávající), a věnoval se pouze vybraným typům. Vycházím ze své praxe a různé teoretické oblasti jsem dohledával na internetu. Také jsem nedávno navštívil seminář na toto téma, ve společnosti Alef vedený Janem Snížkem, kde byl pěkný a obsáhlý přehled. Což mi pomohlo uspořádat si některé informace, takže velice děkuji.

Síťové konektory

Jak jsme si popsali minule, tak sítě s metalickou kabeláží (kroucená dvojlinka - Twisted Pair) jsou dnes založeny na technologii Ethernet a mohou být určeny jak pro telekomunikační sítě (třeba LAN), tak pro datové sítě (Storage, SAN). V běžné praxi nezáleží na provozované rychlosti Ethernetu ani kategorii kabeláže a vždy se používá konektor 8P8C lidově označovaný jako RJ45. S kabeláží kategorie 7 nebo 8, kde se používají jiné konektory, jsem se dosud nesetkal.

Když použijeme optickou kabeláž (optická vlákna - Optical Fiber), tak můžeme identicky použít technologii Ethernet a vytvořit sítě LAN i SAN. Nebo můžeme použít speciální technologii Fibre Channel, která je určena pro datové sítě SAN. V obou případech opět nezáleží, zda jsou optická vlákna Single mode (jednovidová) nebo Multi mode (vícevidová), jejich třídě a provozované rychlosti. Dnes se nejvíce používá konektor LC, já jsem se v praxi setkal ještě se starším konektorem SC a to je vše.

Metalické konektory

Když se podíváme na počítačové sítě s metalickou kabeláží, tak jde v současnosti vždy o kroucenou dvojlinku (Twisted Pair) a využívá se Ethernet over Twisted Pair. Používaný kabel obsahuje čtyři páry vodičů (wire), které jsou po celé délce pravidelným způsobem zkroucené. Kabel může být nestíněný nebo různým způsobem stíněný.

Konektor 8P8C - RJ45

Ve všech těchto případech (stíněná i nestíněná kroucená dvojlinka) se využívá konektor 8P8C, který se běžně označuje jako RJ45 (či RJ-45). 8P8C je modulární konektor, označení znamená 8 position 8 contact (8 pozic 8 vodičů), tedy, že konektor má 8 pozic a všechny jsou osazené vodičem (mohou být varianty, kde jsou některé pozice neosazené). Konektor je popsán ve standardu ANSI/TIA-1096-A a ISO-8877.

Konektor 8P8C (RJ45) kategorie 6

Modulární konektor byl navržen již v sedmdesátých létech a používal se v telefonii. Byl využíván ve standardizovaném Registration Interface System, kde se používá označení Registered Jack (RJ). Tato specifikace definuje zapojení vodičů, ale ne geometrii konektoru. V telefonii byl nejrozšířenější RJ11, kde se využíval konektor 6P2C. Protože RJ45 využívalo jako první konektor 8P8C, tak se vžilo toto označení i pro konektor. A zůstalo tak, i když se začal používat v Ethernetových sítích, kde nemá nic společného se standardem RJ45. Já zůstanu nadále také v používání označení RJ45 pro konektor 8P8C.

Switch s porty (zásuvkami) RJ45 a připojenými patch kabely

Konektor může být zástrčka (plug), která ukončuje kabel, označuje se jako samec (male), nebo zásuvka (socket nebo jack) na pevném umístění na povrchu (na zdi, panelu, zařízení), označuje se jako samice (female).

Síťová karta 10GBase-T se dvěma porty

Zapojení vodičů u konektoru RJ45

Pro Ethernet je zapojení vodičů, z kabelu s kroucenou dvojlinkou, na modulární konektor popsáno v TIA/EIA-568 (spolu s definicí kabeláže). Kabely se dříve zapojovaly ve dvou variantách:

  • křížený kabel (crossover cable) - na koncích má přehozené zapojení a používal se pro přímé propojení počítačů (aby se vysílání dostalo na příjem a naopak), dnes již je (od používání 1000Base-T) na všech síťových kartách a zařízeních podpora Auto MDI-X, kdy dojde automaticky rekonfiguraci vysílání a příjmu, takže není potřeba křížený kabel
  • přímý kabel (patch cable nebo straight through) - má oba konce zapojené identicky, slouží k propojení zařízení různých typů (třeba připojení počítače k přepínači)

Zapojení kabelů je popsáno v TIA/EIA-568 a jsou zde dvě možné varianty T568A a T568B. Může se zdát, že je jedno, jak se kabel zapojí, pokud je to na obou stranách stejně. Ale při vyšších rychlostech správné zapojení minimalizuje rušení.

RJ45 keystone do zásuvky

Připevnění konektoru na kabel (se správným zapojením vodičů) se označuje jako krimpování. Používáme kabeláž určité kategorie (jako Cat 5e, Cat 6) a buď nestíněnou či stíněnou (připojujeme i zemnění). Tomu by měly odpovídat i všechny pasivní prvky (jako jsou konektory, keystony - zásuvky, patch panely). Platí klasické pravidlo, že nejslabší článek systému určuje kvalitu celého systému. Jak jsme si popsali minule, tak kabely jsou buď typu drát nebo lanko/licna a tomu také musí odpovídat konektor, aby šel správně nakrimpovat.

Optické konektory

Počítačové sítě s optickou kabeláží (kde budeme používat optické konektory) využívají kabel s jedním optickým vláknem, v praxi se většinou použijí dva kabely v páru jako duplex (po jednom se vysílá a po druhém přijímá). Používá se Ethernet over Optical Fiber nebo Fibre Channel.

U optických sítí je situace složitější, než u metalických, kde se na kroucené dvojlince používá stále stejný konektor. U optiky se v minulosti objevilo velké množství různých konektorů (řada z nich byla užívána pouze zřídka), ale nejvíce se používají pouze dva konektory SC a LC. Setkat se můžeme ještě třeba s konektorem ST (Straight Tip), MTRJ (Mechanical Transfer Registered Jack) nebo novým MPO (Multi-Fiber Push On) pro Ribbon kabely, ale tyto zde nebudeme popisovat.

Srovnání optického konektoru LC a SC Optický konektor MPO

Optické konektory zajišťují mechanické spojení a zarovnání jádra vláken, aby světlo mohlo procházet. Většinou konektory využívají pružinu, takže se plochy vláken přitlačí těsně k sobě, aby mezi nimi nebyla vzduchová mezera, což by způsobovalo ztráty. Připevňování konektoru na optické vlákno je také mnohem náročnější procedura a u optiky se mnohem více projevují ztráty a řeší se útlum a odraz.

Pozn.: Pro spojení optických vláken se také používá svařování nebo mechanické spojování (splicing). Jde o trvalé spojení, které má lepší vlastnosti než použití konektorů (nižší ztráty).

Části optického konektoru

Optický konektor se obecně skládá z několika částí:

  • ferrule - dosedací plocha konektoru, ochranný kroužek, je vyrobena z keramiky, kovu nebo vysoce kvalitního plastu, uprostřed je otvor kam se vloží samotné optické vlákno, konec vlákna končí s koncem ferrule a leští se do hladka
  • tělo konektoru - plastová nebo kovová konstrukce okolo ferrule, zpevňuje napojení na optické vlákno
  • kryt konektoru - spojeno s tělem konektoru, drží konektor na místě při spojení s jiným zařízením (zasunutí do zásuvky), obsahuje spojovací mechanismus
Části optického konektoru

Ferulle v konektoru může mít několik tvarů či způsobu broušení:

  • Flat PC - Flat Physical Contact - rovné broušení, ztráty 0,3 dB, odrazivost minimálně -30 dB
  • PC - Physical Contact - lehce zakřivené broušení, takže se konektory dotýkají pouze v centru, ztráty 0,3 dB, odrazivost minimálně -40 dB
  • APC - Angled Physical Contact - šikmé broušení pod úhlem 8 stupňů, odrazivost minimálně -60 dB
Typy Ferulle optického konektoru

Pozn.: V Transceiveru se vždy používá PC, takže nemůžeme napřímo zapojit APC konektor, ale musíme využít kabel, který má na jedné straně APC a na druhé PC.

Zástrčka, zásuvka, patch kabel

Optický konektor pro optické vlákno je zástrčka (plug), tedy ukončení optického kabelu. Pro spojení dvou optických vláken můžeme použít optickou spojku (mating sleeve). Zásuvka (socket nebo jack) se používá tam, kam připojujeme optický kabel. Buď může jít o rozvody strukturované kabeláže, a tedy patch panel (optická vana). Nebo o připojení do nějakého zařízení (jako síťová karta serveru, port přepínače), tam se ve většině případů nepoužívá přímo optický port, ale šachta pro určitý typ Transceiveru (který teprve má zásuvku daného typu).

Optický patch panel se zásuvkami SC a zapojenými konektory

Optické propojovací kabely (patch kabel) mohou mít na každé straně jiný typ konektoru. Každý konektor je vybaven určitým typem spojovacího mechanismu, jako je šroubování, bayonet a nejčastěji zacvaknutí (snap).

Optické konektory často používají určitou barvu pro určení vlákna a Ferulle:

  • béžová (Beige) či šedá (Grey) - nejčastější konektor, multimode fiber, Ferrule PC
  • modrá (Blue) - singlemode fiber, Ferrule PC
  • zelená (Green) - Ferrule APC

Konektor SC - Subscriber Connector

Také se označuje jako Standard Connector nebo Square Connector. Velikost Ferrule je 2,5 mm. Používá se na Transceiverech GBIC, XENPAK, X2, CFP, CPAK. Před lety značně populární konektor pro gigabitové i 10 gigabitové rychlosti.

Optický konektor SC X2 Transceiver 10GBASE-SR s konektorem SC a zapojeným kabelem

Konektor LC - Lucent Connector

Momentálně asi nejpoužívanější typ konektoru, označuje se také Little Connector. Jde o zmenšenou verzi SC konektoru, Ferrule má průměr 1,25 mm. U duplexního kabelu je kryt konektoru spojený pro obě vlákna, takže se zapojuje najednou. Používá se na Transceiverech SFP, SFP+, XFP, QSFP+, takže pro všechny aktuální rychlosti Ethernetu i Fibre Channel.

Optický konektor LC Transceiver SFP pro Fibre Channel s konektorem LC

Transceivery (převodníky)

Termín Transceiver vznikl složením slov TRANSmitter (vysílač) a reCEIVER (přijímač). V dnešní době se jedná o kompaktní moduly, které slouží k převodu signálů (mezi základní deskou síťového zařízení a síťovým kabelem). Jsou napájené ze zařízení, můžeme je za běhu připojovat a odpojovat, používají se pro telekomunikační i datové sítě. Existuje řada výrobci specifikovaných (Multi-Source Agreement - MSA) typů Transceiverů, kdy se dnes převážně používají SFP, SFP+ a QSFP+.

X2 slot s konvertorem na 2x SFP a metalickým SFP

Princip a výhoda Transceiverů je v tom, že v zařízení (přepínač, směrovač, síťová karta, apod.) se nachází pouze šachta (socket) pro určitý typ Transceiveru. Ty se vyrábí s různým konektorem (například metalický RJ45 nebo optický LC), různým standardem určujícím rychlost (třeba 1000Base-T Ethernet, 10GBase-SR Ethernet, 8G Fibre Channel) a různým principem vysílání a příjmu (výkon, metalika, optická vlákna Single mode nebo Multi mode, různá vlnová délka, Short Range či Long Range, FC Longwave nebo Shortwave, apod). Díky tomu můžeme, například do přepínače, připojovat na jednotlivé porty různé typy médií. Snižuje se cena základního systému (ale celková cena narůstá, protože většina typů Transceiverů není levná, ale můžeme využít Twinax kabely) a získává se flexibilita.

SFP modul 1000Base-T (Cisco GLC-T) zadní strana

Pozn.: V praxi bývá problém, že výrobci oficiálně podporují pouze své vlastní Transceivery, i když jiné často fungují, tak se mohou objevit problémy.

GBIC (GigaBit Interface Converter)

První typ Transceiveru, s kterým jsem se v praxi setkal již před 15 lety. A i když byl poměrně rychle vytlačen jeho nástupcem SFP, tak lidově se dlouho obecně pro Transceivery používalo označení GBIC (džejbik).

Používal se pro Gigabit Ethernet a Fibre Channel a poskytl standard (Small Form Factor Committee - SFF-8053 Specification for GBIC, první verze 1995) pro výměnné elektrické rozhraní, kdy jeden gigabitový port mohl podporovat různá fyzická média, od metalického (1000BaseT) po různé typy optiky (1000BaseSX, 1000BaseLX/LH) s SC konektorem. U Fibre Channel se používal pro první generaci 1GFC.

GBIC 1000Base-T GBIC GigaStack pro stohování

SFP (Small Form-factor Pluggable)

SFP se objevil jako značně menší nástupce pro GBIC, takže se někde označoval jako Mini-GBIC. Byl popsán v roce 2001 výborem SFP (Small Form Factor committee - INF-8074i Specification for SFP (Small Formfactor Pluggable) Transceiver).

SFP moduly jsou stále běžně používané a jsou dostupné pro rychlosti 100 Mbps (Fast Ethernet na optice) a primárně 1000 Mbps (metalika i optika). Na optice se využívá LC konektor. U Fibre Channel se může použít i pro první generaci 1GFC, dále pak druhou 2GFC a třetí 4GFC (rychlost 4,25 Gbps). Podle vzdálenosti máme FC varianty Shortwave SFP a Longwave SFP (a Extended Reach SFP+).

Pro přehled se můžeme podívat na nabídku Cisco SFP Modules for Gigabit Ethernet Applications Data Sheet.

SFP modul SW Fibre Channel 4G 850nm LC konektor SFP modul 1000Base-T (Cisco GLC-T) SFP šachty na switchi s SFP 1000Base-T

SFP+ (Enhanced Small Form-factor Pluggable)

Rozšíření populárního SFP na vyšší rychlosti okolo 10 Gbps (u FC se nedávno posunulo až na 32 Gbps) při zachování stejných rozměrů modulu. Specifikace byla publikována v roce 2006. Pro 10 Gigabit Ethernet se do té doby používaly jiné Transceivery (XENPAK, X2, XFP), ale byly v současnosti nahrazeny modulem SFP+.

SFP+ moduly se používají jako standard pro 10 Gigabit Ethernet (optika a, patrně ojediněle, metalika). U Fibre Channel se může použít pro čtvrtou generaci 8GFC, pátou 16GFC a také pro nejnovější šestou 32GFC (rychlost 28,05 Gbps). Na optice se využívá LC konektor.

Pro přehled se můžeme podívat na nabídku Ethernet Cisco 10GBASE SFP+ Modules Data Sheet nebo Fibre Channel Cisco MDS 9000 Family Pluggable Transceivers Data Sheet.

Optický Transceiver SFP+ pro 16G Fibre Channel

XENPAK, X2, XFP

MSA definovalo modul XENPAK již v roce 2001 jako první Transceiver pro 10 Gigabit Ethernet. Byl výrazně větší než SFP modul. V roce 2002 vznikl podobný modul XPAK a o rok později X2, který využívalo Cisco ve svých zařízeních.  Pak se objevil ještě menší modul XFP, který se již blížil velikosti SFP. Ale vše bylo v současnosti nahrazeno moduly SFP+. Na optice se využívá SC konektor.

Pozn.: Cisco vyrábí i různé konvertory, například modul do X2 slotu, který obsahuje dva 1 Gbps SFP, nebo jeden SFP+.

X2 modul - konvertor na 2x SFP X2 modul 10GBase-SR SC konektor

QSFP a QSFP+ (Quad Small Form-factor Pluggable)

Rychlosti Ethernet sítí se stále posouvají vpřed. Dnes již není tak výjimečné používat 40 Gigabit Ethernet, pomalu se také začíná využívat 100 Gigabit Ethernet. Objevila se potřeba nového typu Transceiveru a v roce 2013 byl specifikován modul QSFP, který je o něco větší než SFP, a hlavně několik rozšířených variant obecně označovaných jako QSFP+ (QSFP10, QSFP14, QSFP28).

Slovo Quad v označení znamená, že jsou podporovány čtyři kanály o určité rychlosti, například QSFP+ 10 Gbps, a můžeme je kombinovat do jedné linky o rychlosti 40 Gbps. Vyrábí se také speciální breakout direct-attach kabely, které jeden port (40 Gigabit Ethernet nebo 100 Gigabit Ethernet) rozdělí na čtyři samostatné porty (10 Gigabit Ethernet nebo 25 Gigabit Ethernet). Na optice se využívá LC konektor nebo MPO konektor.

Pro přehled se můžeme podívat na nabídku Cisco 40GBASE QSFP Modules Data Sheet.

QSFP+ šachta na switchi s Direct Attach kabelem

Direct Attach či Twinax kabely

Spolu s SFP+ Transceivery se objevily přímé propojovací kabely Direct Attach Cable, také označované jako Twinax Cable, které na kratší vzdálenost propojí dva SFP+ sloty. Kabely mají napevno připevněné konektory, které se zasunou do SFP+ slotu. Výhodou je značně nižší cena.

Direct Attach kabely se vyrábí několika typů a tomu odpovídajících délek. Metalické pasivní kabely (Passive Copper Twinax) do 10 metrů, metalické aktivní kabely (Active Copper Twinax) do 20 metrů a optické aktivní kabely (Active Optical Twinax) i na desítky metrů.

Direct Attach kabel SFP+ 10GE 0,5m

Direct Attach kabely se vyrábí také pro sloty QSFP+. Zde se využívá i speciální varianta rozdělujících kabelů Breakout Direct-attach, kdy je na jedné straně QSFP+ a na druhé čtyři SFP+.

zobrazeno: 4743krát | Komentáře [0]

Autor:

Související články:

Počítačové sítě - Computer networks

Tento seriál se věnuje základům počítačových sítí. Jsou zde stručně popsány důležité praktické aspekty, které by měl znát každý, kdo se o sítě zajímá.

Computer Storage

Ukládání dat je v počítačovém světě rozsáhlá a komplexní problematika. Zde se nachází články, které se věnují sítím Storage Area Network (SAN), technologiím iSCSI, Fibre Channel, diskovým polím (Storage System, Disk Srray) i obecně ukládání dat a úložištím.

Pokud se Vám článek líbil, tak mne potěšíte, když uložíte odkaz na některý server:

Pokud se chcete vyjádřit k tomuto článku, využijte komentáře níže. Pokud chcete poradit s nějakým problémem či diskutovat na nějaké téma, tak použijte fórum.

Komentáře

Zatím tento záznam nikdo nekomentoval.

Přidat komentář

Vložit tag: strong em link

Vložit smajlík: :-) ;-) :-( :-O


Ochrana proti SPAMu, zdejte následující čtyři znaky image code

Nápověda:
  • maximální délka komentáře je 2000 znaků
  • HTML tagy nejsou povoleny (budou odstraněny), použít se mohou pouze speciální tagy (jsou uvedeny nad vstupním polem)
  • nový řádek (ENTER) ukončí odstavec a začne nový
  • pokud odpovídáte na jiný komentář, vložte na začátek odstavce (řádku) číslo komentáře v hranatých závorkách