Комплект гигабитных медиаконвертеров

Обзор второго устройства типа «Девайс бесполезный» из мира волоконно-оптической связи. Как и предыдущий раз, будут несколько отступлений в область сопутствующей теории. И заранее приношу извинения, что местами обзор будет отступать от серьезного изложения. Обзор по п.18 — я же должен хвалить это. Как могу, так и хвалю.

Обозреваемое устройство имеет довольно узкую область применения. И не потому, что оно плохое или дорогое — просто оно действительно узкоспециализированное. Поэтому вначале будет небольшой и поверхностный экскурс на тему оптических сетей. Постараюсь в минимальной степени повторять два (1,2) своих предыдущих обзора на сходную тему.

«Пара слов» об оптических сетях

Изначально оптические линии связи были очень простые — передатчик, оптическая жила, приемник. Если нужен двунаправленный обмен — ставится второй комплект (приемник, жила, передатчик), только в обратную сторону.
Эта схема продержалась достаточно долго, причин тому можно найти много. Более того, для коротких линий (до нескольких километров или внутри здания) такая схема жива и сейчас. Дешевле/проще проложить лишнее волокно, чем усложнять оборудование.

Необходимость пропуска все большего и большего трафика вызвала вложение денег в разработки, что, в свою очередь, обеспечило увеличение пропускной способности каналов. Это увеличение достигнуто двумя путями.

Во-первых, изменение технологии производства лазеров позволило увеличить скорость передачи данных. От изначальной сотни мегабит (а для первых, полуэкспериментальных линий — и того меньше) быстро пришли к гигабиту в секунду (с битовой частотой на линии в 1.25ГГц), а сейчас для средней магистрали наиболее распространен стандарт на 10 Гигабит/с. Также часто используется 40Г, но в большинстве реализаций это те же 4x10G, только собранные в одном устройстве. Уже есть свободно продаваемые решения и на 100Гигабит, но они дорогие. ОЧЕНЬ ДОРОГИЕ.

Во-вторых, вместо двух жил на один канал, на магистральных линиях теперь применяют технологии, позволяющие передавать несколько каналов через одну жилу.
Первая причина такого уплотнения, сразу приходящая в голову — «лишняя» жилка оптического волокна стоит денег. В реальности это сказывается только на действительно длинных линиях, поскольку увеличение стоимости нелинейно. Например, кабель на 16 волокон (в канализацию) всего раза в полтора дороже четырехволоконного. Если кабель рассчитан для прокладки в землю, то его оболочка еще дороже и удорожание за учетверение волокон составит всего процентов 20. Условно говоря, стоимость дополнительной оптической жилки будет в районе $20 за километр. Это при стоимости относительно дешевой оболочки в районе $300-$700.
Вторая причина — желание расширить существующие линии связи. Если кабель уже проложен, то «добавить» лишнюю жилку невозможно. Это как метро — в уже построенную линию практически невозможно внести изменения, не предусмотренные первоначальным проектом. Ни новую станцию не построить в середине, ни длину существующей станции не расширить. Только строить новую линию. А срок службы что метро, что хорошего кабеля — большой. За это время может смениться несколько поколений активного оборудования (вагонов — для метро или медиаконвертеров — для оптики). Я бы даже выдвинул несколько спекулятивную идею, что развитие оптических пассивных систем уплотнения возникло с некоторым запаздыванием именно в силу того, что впервые оно потребовалось тогда, когда уже построили довольно много линий связи и потребная пропускная способность начала массово превышать изначально расчетную. Впрочем, там сошлось много причин, например — первоначальная дороговизна лазеров на 1550нм и лазеров с узкой полосой излучения.

Понятно, что если в один носитель замешать много близких цветов, то разделить полученный результат на отдельные компоненты затруднительно:
В силу этого, первые системы использовали всего два цвета, которые разделить несложно:По этому принципу построено уплотнение типа WDM (wavelength-division multiplexing), которое обеспечивает передачу в обоих направлениях по одному волокну на очень разных длинах волн. Устроено это примерно так:Здесь можно провести практически прямую аналогию с радиоволнами, когда передатчик и приемник используют одну антенну. Одновременно излучать и принимать сигналы одной частоты (длины волны) сложно — мощный выходной сигнал обязательно наведётся на вход. Технически, для оптики не все так однозначно, поскольку сигнал имеет четко выраженное направление передачи. Есть решение, позволяющее работать в двух направлениях на одной длине волны — так называемый оптический циркулятор.Там используются всякие хитрые трюки с вращением поляризации, позволяющие уменьшить отражение до приемлемых величин. Внешне это устройство выглядит очень просто:Внутри корпуса залита небольшая стальная трубка: с достаточно сложной оптической системой. Все бы ничего, но эта конструкция вдвое дороже рассматриваемых медиаконвертеров и ее применяют относительно редко.

На одном канале по одному волокну прогресс не остановился. По мере развития и внедрения технологий (как оптических, так и в части производства лазеров) по одному волокну стало возможным передавать несколько каналов в каждом из направлений.
Более простой стандарт CWDM G.694.2 (мультиплексирования с разреженным спектральным разделением) на практике обеспечивает до 8 каналов по одному волокну. Теоретически, там 18 диапазонов длин волн (9 двунаправленных каналов):но обычно используются не все.
Несколько более дорогой DWDM G.694.1 (плотное спектральное мультиплексирование) предусматривает почти в 30 раз более плотное размещение каналов (через 0.8 нм, вместо 20нм).

Все эти стандарты используют единый принцип — несколько близких, но все-таки пригодных к разделению цветов в одном носителе. Если продолжить «кошачий» стиль:Чем длины волн «плотнее» упакованы в канал, тем дороже становятся излучатели и системы разделения.

Для сборки и разделения каналов используются специальные пассивные оптические мультиплексоры с зеркалами-фильтрами внутри, позволяющие в зависимости от конструкции либо поочередно выделять в отвод один сигнал с определенной длинной волны:несколькими коробочками подобного вида:либо сразу разделять на много жилок:с помощью большой коробки:
Как правило, такие устройства используются на внутриоператорских каналах связи — для конечного пользователя они дороговаты.

Ранее перечисленные устройства дают возможность передать по одному волокну больше данных. Но бывают случаи, когда достаточно получить больше отдельных каналов, пусть даже и без увеличения суммарной пропускной способности. Для простых пользователей интернет есть более дешевые устройства, позволяющие просто разделять одну жилу на много отводов (как разветвитель телевизионной антенны), без фильтрации по длинам волн. Они в разы дешевле, чем мультиплексоры с фильтрами. Такие устройства позволяют разнообразить варианты подключения конечных пользователей в зависимости от потребностей и кошелька.
Классический вариант А с предоставлением волокна каждому потребителю очень дорогой и используется редко или на короткие расстояния.
Вариант B очень часто используется интернет-провайдерами, только в большинстве случаев оконечное подключение выполняется медью.
Вариант C — это классический вариант подключения интернет пользователей по технологии PON (пассивные оптические сети). Система использует временнОе разделение полосы (примерно как в GSM-телефонии), с главным передатчиком (прячется в домике CO и называется OLT, Optical Line Terminal) и кучкой пользовательских точек доступа(ONT, optical network terminal или ONU, optical network unit), которые излучают в строго определенные моменты времени. Для разделения направлений (к провайдеру/к пользователю) используются две разные длины волны. В такой схеме могут использоваться несколько пассивных мультиплексоров. Например, у меня в доме одно волокно приходит на парадную, где делится на 8 жилок, которые одним кабелем такого типа :идут по стояку. На каждом втором этаже установлена коммутационная коробка с делителем на 8.
Могут быть и хитрые случаи с несимметричным делением волокна:
Обычно на одно волокно от серверной оператора до дома подключают до 64 пользователей (но технически можно и до 128). Сами делители бывают на произвольное число отводов, от двух:до 64:с вполне демократичной ценой от $10 до $150.
К сожалению, PON тоже имеет свои минусы. Главных два:
Во-первых, терминал, устанавливаемый у пользователя это уже не просто маршрутизатор, он должен уметь взаимодействовать с OLT и передавать блоки данных в строго отведенные моменты времени. Разумеется, оператор обычно покупает такие устройства вагонами, в силу чего они обходятся дешевле. Но все равно заметно дороже обычного sfp-модуля и, тем более, розетки под обычную витую пару.
Во-вторых, на всех пользователей одного волокна типично приходится 2 Гбит/сек полосы пропускания нисходящего канала. Если вдруг подключено все 64 пользователя и все они начинают что-то скачивать, на каждого придется менее 30 Мбит/сек. Что, впрочем, не так и мало.

Устройства для сопряжения оптики и активного оборудования

В отличие от медных сетей, где стоимость сопрягающих трансформаторов относительно невелика, оптические приемопередатчики стоят заметно дороже даже сейчас. Поэтому они практически всегда выполнены в виде отдельных устройств или модулей. Наиболее распространены такие варианты:
1) модуль для коммутаторов/маршрутизаторов. Первые модули были ориентированы на какое-то конкретное устройство или, в лучшем случае, на группу устройств одного производителя. Вот, например, модуль для Avaya Cajun P330R:
20 лет назад такой коммутатор стоил как моя тогдашняя зарплата лет за 10. ;) А сейчас этот модуль от него только как сувенир годится, не более. А выкинуть жалко.
Позднее начали выпускать универсальные модули. Но, к сожалению, стандартизация тут пока не совсем абсолютна. Мало того, что существует огромное количество конструктивно разных модулей (GBIC, SFP, SFP+, XFP, XENPAK, X2, QSFP, QSFP+, QSFP28, CFP, CFP2, CFP4, CSFP....), так и многие именитые производители любят блокировать использование «чужих» модулей. Наиболее распространен и дешев сейчас модуль типа SFP, обеспечивающий соединение на 100 Мбит/с или на 1ГБит/с. При наличии в устройстве соответствующего разъема, применение встраиваемого модуля обычно обходится дешевле всего. Кроме того, в случае применения модулей с функцией мониторинга (DOM/DDM), на «умных» устройствах обычно можно посмотреть мощности приема/передачи и температуру модуля. Последнее тоже бывает полезно, т.к. кондиционеры имеют свойство ломаться, а тут бесплатное отслеживание температуры, легко прикручиваемое к системе автоматического мониторинга по SNMP. Как ни странно, но многие очень недешевые коммутаторы Cisco не имеют встроенного датчика или он выдает показания в стиле OK/FAIL.

2) отдельная «коробочка», обеспечивающая стык медной сети с оптической — медиаконвертор. Именно такое устройство и будет тестироваться. С одной стороны, такое решение достаточно универсально и независимо — можно подключить хоть к коммутатору, хоть к любому компьютеру. Иногда это бывает полезно, если на коммутаторе нет свободных слотов для модулей расширения или подключение локальной сети производится через какое-нибудь опечатанное устройство типа такого:
или такого:
С другой стороны, медиаконвертер дороже встраиваемого модуля и не дает доступа к параметрам сигнала. Также он занимает больше места и требует отдельную розетку.
Кроме монолитного медиаконвертера, сейчас есть и вариант для использования со сменным модулем:
Но такие устройства уже не получится однозначно классифицировать — с точки зрения начинки, это двухпортовый коммутатор, как ни бредово это звучит. По стоимости выходит незначительно дешевле многопортового коммутатора — только за счет отсутствия лишних разъемов, светодиодов и трансформаторов. В случае если требуется покупать и коммутатор, проще и дешевле сразу подыскать коммутатор с SFP-слотом.

Существенно реже (и, в основном, для коротких соединений внутри здания или серверной) применяются сетевые карты с оптическим выходом, типа такой:или такой:Первые карты были с намертво вмонтированными оптическими модулями. Сейчас более распространены карты-переходники, в которых оптики нет, но есть слот под модули, как для коммутаторов:


Подводя итог, можно сказать, что текущая тенденция — использование отдельных более-менее универсальных оптических модулей. Устройства с намертво вмонтированным оптическим выходом постепенно отмирают.

Теперь вернемся к обозреваемым устройствам.

Комплект медиаконвертеров HTB-4100A и HTB-4100B

Сначала возьмем описание со странички товара и разберем его по пунктам

Сompatible: Intel,Huawei,Transition Networks,Alcatel-lucent,Planet,TP-link,Extreme,Supermicro,Moxa,Ericsson,Brocade,Cisco,Aruba,Foundry,Mikrotik,HP,Ubiquiti,Enterasys,Zyxel,Trendnet,Netgear,IBM,F5 Networks,H3C,Avago,Customized Brands,Arista,Mellanox,Avaya,Dell Force10,Dell,Hirschmann,Open Switch,Finisar,Ciena,Juniper,SMC,Linksys,Allied,D-Link

«Я знаю карате, айкидо, дзюдо… и еще много других страшных слов» ©. Достаточно странный набор производителей. Исходя из этого списка — в сетевые карты realtek не подключать? Думаю, что можно смело игнорировать данный пункт.

Model Number: HTB-4100AB

Точнее сказать — комплект из HTB-4100A и HTB-4100B

Fiber Type: Single Mode
Рассчитан на обычное одномодовое волокно. Это понятно, другого на 20км и не бывает.

Transmission Distance: 20KM
Теоретически, «прошибет» двадцатикилометровое волокно. Так это, или нет — зависит от многих причин, будем тестировать. Впрочем, в подавляющем большинстве случаев такие устройства применяются на существенно более коротких линиях.

Fiber Connector: SC
На текущий момент самый распространенный тип соединителя.

Power: Built in power
Это сразу видно.

Main Features:
Complies with IEEE 802.3, IEEE 802.3u, IEEE802.3z, IEEE802.3ab, IEEE 802.3x
IEEE 802.3 — это основа стандартов на Ethernet. Зачем указывать групповое имя не вполне понятно, т.к. там чего только нет, от коаксиала до 100Gb линий, от оптики до POE.

IEEE 802.3u — стомегабитный ethernet по витой паре и оптике.
IEEE 802.3z — гигабит, как правило — по оптике. Из-за кодирования 8b/10b фактическая скорость в линии 1.25битГ/с.
IEEE 802.3ab — гигабит по витой паре
IEEE 802.3x — управление потоком в полнодуплексном режиме.
Собственно, если устройство несовместимо с вышеприведенными стандартами, то его использовать будет… сложно.

Auto negotiation function allows UTP port to auto select 10M, 100M or 1000M
Автовыбор скорости на порту витой пары. Это, кстати, бывает важно. Первые гигабитные медиаконвертеры иногда бывали рассчитаны только на гигабит, без поддержки низких скоростей. Современные устройства несут на борту маленький коммутатор (на два порта), что позволяет независимо согласовывать скорость и другие параметры обмена.

Ethernet port supports MDI/MDI-X auto crossover
Мне казалось, что гигабита без MDI-X не встретить. Это хоть и опциональная часть стандарта, но по факту есть везде. Сейчас даже 100 без MDI-X найти практически невозможно.

Extends distances up to 20km (single mode fiber)
По сути — повтор предыдущих пунктов, подчеркивающий дальнобойность.

Auto MDI/MDI-X support on RJ-45 port
Опять дубль. Интересно, а на каком еще порту (кроме «RJ-45») может быть Auto MDI/MDI-X?

Support Full Duplex and Half Duplex
Поддержка полудуплексного и полнодуплексного обмена. Теоретически может пригодиться для старых устройств на низких скоростях.

Status LED's for TX,FX LINK/ACT, POWER,FDX to easily monitor network status

Не все светодиоды указаны.

1Mbit RAM for data buffer
Supports jumbo frame size 9K bytes
Скопировали из описания чипа коммутатора.

LED Indicators:
FX, TX, Link/Act(Left/Right), FDX, PWR
FX: Light on when fiber speed is 1000Mbps, else light off
TX: Light on when TP speed is 1000Mbps,else light off
Link/ACT: Left side is indicate for fiber port link/act and right side for TP,light flashing when data transmitting and receiving
FDX: Light on when TP full-duplex mode is active,light off when TP half-duplex mode is active
PWR: Light on when DC power on, else light off

Перечислены разнообразные лампочки.

Output voltage: AC 100-250V, 50-60Hz
Output??? Места, где оно бы выдавало 220В я не нашел.

Power dissipation: ≤3 watts
Судя по измерениям — правда.

Housing: Metal enclosure
Да. Металл.

Dimensions: 93 x 70 x 26mm
Размеры, примерно похоже. Только нужно учитывать здоровенную вилку стандартного электрошнура.

Weight: 0.5kg/Pair
Грешен, не взвешивал.

Operating Temperature: 0°C to 60°C
Теоретически и, скорее всего, недолго. По факту, в нагруженном режиме перегрев (при открытом корпусе!) составляет более 20 градусов. При закрытом корпусе и при +60, внутри будет за 80, а на лазере и микросхеме коммутатора и того выше.

Storage Temperature: -20°C to 70°C
Еще одно подтверждение, что предыдущий параметр излишне оптимистичен. Дополнительный нагрев в рабочем режиме в разы выше указанной разницы в 10 градусов. Скорее всего, температура хранения верная, а реальная рабочая температура окружающей среды должна быть не более 45-50 градусов.

Подводя итог, я бы назвал описание вполне обычным, не несущем какой-то особо ценной информации, слегка противоречивым, но и не имеющем особо страшных ошибок или проблем.

Верхняя часть коробки вполне стандартна для подобных устройств, серый картон с «типа заботой» об экологии:


С одного бока список возможных устройств:

Ни одно не отмечено, да и по названиям не сходится.

С другой стороны более правильная этикетка, совпадающая с наклейкой на корпусе:

Устройства зеркально-симметричны, поэтому маркировка отличается. Подозреваю, что последовательность цифр — это дата выпуска. Если так, то весьма свежее.
По всей видимости, при изготовлении данной этикетка не использовался непроизводительный человеческий труд, ведь использование современных интеллектуальных систем сканирования и распознавания текста позволяет существенно оптимизировать затраты и уменьшить время вывода продукта на рынок. Да и какой нормальный пользователь будет читать этот мелкий шрифт?

Внутри коробки сам преобразователь и кабель питания с вилкой для любителей сетевых разветвителей от Xiaomi:


Также в коробке имеется документация для знатоков китайского:


Если Вы уже успели ее прочитать и перевести, то имейте в виду — она положена в рекламных целях или в заботе о расширения вашего кругозора. Она не от поставляемой модели.

В отличие от мелкого шрифта на этикетке, надпись на верхней части корпуса сразу дает понять потребителю, что это не какая-то подделка из япотайванокореи, а настоящее китайское качество, из глубинки:

Вот только я так и не решил, как правильнее перевести на русский — это преобразователь носителя интернет или преобразователь носителя для входа в сеть? Впрочем, для обзора это не важно, можно при тесте просто преобразовать носитель интернет для входа в сеть.

Передняя панель радует пользователя своими плавными изгибами:

Специально для пользователей, желающих кастомизировать изгибы под свои эстетические представления, производитель выполнил корпус из легко изгибающегося железа для консервных банок высочайшего качества, с толщиной, местами доходящей до 0.6 мм (если считать толщину краски и небольшие изгибы на краях). Толщина чистого металла — около 0.5 мм. Снаружи покрашено вполне нормально, внутри… скажем так — следы краски есть.
Для оптимизации стоимости и поддержания единого дизайнерского решения корпус унифицирован под разные модели, в том числе — двухволоконные. Это не должно затруднить пользователя, поскольку в данном одноволоконном конвертере гнездо над меткой физически RX отсутствует, кабель можно вставить только в гнездо TX.

С левой стороны корпуса пломба
была

Когда я заказывал устройства со встроенными блоками питания, то рассчитывал на что-то похожее:

Это относительно старый медиаконвертер на 100 мегабит, брошенный ВестКолл'ом при отступлении после завершения контракта.

Раскрываем корпус и видим следующее:

Налицо явно современно модульное решение. В подтверждение этого могу обратить внимание на крепеж: обе платы имеют крепежные точки, рассчитанные не только на данное конкретное решение. На плате с электроникой это верхнее правое отверстие — под ним нет крепежной опоры. Аналогичным образом сконструировано правое нижнее отверстие платы питания. Также видна работа технолога — он вовремя успел внести рацпредложение о том, что использование третьего винта для крепления платы питания (верхний левый, рядом с датой) не имеет смысла и только повысит стоимость и вес устройства. К сожалению, корпуса уже были изготовлены, поэтому третья крепежная букса на этом месте таки осталась.

Дизайн входного разъема питания также представляет определенный интерес:

Хорошо известно, что для прохождения электричества вполне достаточно двух проводов. Поэтом третий провод (заземление) можно не использовать, при этом улучшается вентиляция внутри корпуса.

Далее можно открутить по два винта с каждой из плат и снять крышку приемопередатчика:


Нижняя часть корпуса:

Видны винтовые буксы для крепления плат. Для резьбовых отверстий под корпусные винты применено более технологичное решение — штамповка.

Букса, теоретически должна заземлять разъем ethernet на корпус:

Т.к. мы уже ранее выяснили, что без заземления вполне можно обойтись, нет никакого смысла снимать краску с опоры.

Плата блока питания сверху:

Основой платы является гетинакс с односторонним фольгированием. Не уверен, можно ли назвать работу технолога превосходной или только хорошей. Он успешно вычеркнул из списка монтажа совершенно ненужный варистор RV1, но зачем-то оставил конденсатор CY1. Остальные ненужные элементы (типа входных фильтров) видимо были устранены еще в предыдущих ревизиях платы. На плате вида забота о пользователе — его предупреждают о необходимости заменять предохранитель на тот же тип. В противном случае будет страшный писк огня («pisk of fire»). Роль предохранителя FR1 возложена на резистор. Перед использованием устройства нужно обязательно списать его номинал, поскольку когда он перегорит, маркировку можно и не прочитать.

Плата блока питания снизу:

Схемотехника стандартна для маломощных преобразователей. На входе используется диодный мост MB10F, обеспечивающий ток в 0.5-0.7А (зависит от температуры) при напряжении до 700V. Далее установлен электролитический конденсатор С1 (4.7мФ, 400V).

Микросхема преобразователя:

Что такое DP3773 я не нашел, но схема совершенно прозрачна:
1 — Регулятор от второй обмотки и делителя R3/R4
3 — Питание (обеспечивается конденсатором С2 — 4.7мФ, 50V)
5,6 — выход ключа.

R2, C3, D2 — гасящая цепочка (снаббер). Вроде бы даже полярность диода не перепутана.

На выходе однополупериодный выпрямитель, два конденсатора (керамика и электролит) и резистор.

Y-конденсатор «имени Кирича»:

В маркировке формально присутствует Y1.

Встроенная в корпус плата питания по дизайну сходна с платами внешних источников питания от других медиаконвертеров:

Но встроенная плата несколько оптимизирована — удалены всякие ненужные элементы типа входного фильтра.

Основная плата:
Справа внизу расположены входные фильтры и линейный стабилизатор на основе ASM1117. Все компоненты используют питание 3.3В. Слева внизу — разъем локальной сети и трансформатор. Слева сверху виден открытый оптический приемопередатчик. Можно заметить две дифференциальные линии, связывающие его с основным чипом.
Основные компоненты, крупно:

«Сердце» медиаконвертера — микросхема четырехпортового гигабитного свитча QCA8334 от Qualcomm/Atheros. Чип имеет много функций, большинство из которых в рассматриваемом продукте никак не используются. Подробно его рассматривать можно долго, только в его основном даташите почти 300 страниц. Теоретически, стоит менее $4. В подобных устройствах применяется нередко, например в Mikrotik RBFTC11.
Мелкая 14-ногая микросхема тоже не просто логика — это 8-битный однократно программируемый микроконтроллер. Занимается настройкой свитча, а также управляет светодиодами.
С точки зрения сети устройство прозрачно, оно никак не управляется и не видится в сети.

Нижняя часть платы интереса не представляет

Для охлаждения приемопередатчика в плате сделан вырез:

Сквозь вырез можно видеть две микросхемы — усилитель приемника и формирователь передатчика.
Кстати, такой форм-фактор (иногда называемый 9x1) встроенного оптического приемопередатчика весьма распространен и не менее древен. На ранее приведенной картинке от модуля Avaya Cajun P330R можно заметить практически идентичные, только в металлическом корпусе и с двужильным подключением.

Питание, потребление

Тестирование показало, что плата по характеристикам очень похожа на обычные 5-вольтовые внешние блоки питания от аналогичных устройств. На выходе блока питания в режиме холостого хода 5.4В, под нагрузкой напряжение падает до 5.2. От степени нагруженности устройства практически не меняется. Требования к качеству этого блока минимальные, поскольку на основной плате стоит дополнительный стабилизатор на 3.3В. Для нормальной работы AMS1117 достаточно резерва в 1.3В, т.е. все, что выше 4.6В — допустимо.
Проверка показала, что ток при включении составляет около 0.45А, но при неподключенном ethernet через несколько секунд падает до 0.28А. При подключении ethernet — 0.4A.
Наличие/отсутствие оптики не влияет. Это понятно, поскольку у оптического трансивера физически отсутствуют цепи управления мощностью, и он всегда светит одинаково.
Таким образом, в большинстве случаев AMS1117 работает почти с двукратным запасом по предельному току.

Тестирование обмена данными

Для тестирования медиаконвертеров из подручных материалов был собран стенд. Он изначально не был предназначен для достижения каких-то рекордных показателей, наоборот я старался приблизить его к жизни.



В качестве серверов для обмена информацией были задействованы две одинаковые машинки Supermicro 6016 с процессорами E5630 (по 2 шт. в каждой) и набортной сетевой картой Intel 82576 Gigabit Dual Port. Сервера используются в работе, но слабонагруженные по части сети. В одном был задействован свободный интерфейс, в другом — малонагруженный. Впрочем, дополнительный трафик на уровне килобит в секунду для тестирования гигабитного интерфейса не важен.

На одном сервере установлен Windows Server 2003, в сетевую карту вбиты следующие настройки:

IP-адрес  . . . . . . . . . . . . :  192.168.20.211
Маска подсети . . . . . . . . . . : 255.255.255.0

Также добавлен постоянный маршрут к второму серверу:
route add 192.168.0.0 mask 255.255.0.0 192.168.20.254 -p

Второй сервер работает под управлением старичка-fedor'ы с ядром Linux2.6.35.14-106.fc14.x86_64

eth1      Link encap:Ethernet  HWaddr 00:25:xx:xx:xx:xx
          inet addr:192.168.10.125  Bcast:192.168.10.255  Mask:255.255.255.0

Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags   MSS Window  irtt Iface
192.168.10.0      0.0.0.0         255.255.255.0   U         0 0          0 eth1
192.0.0.0        192.168.10.1      255.0.0.0       UG        0 0          0 eth1

Кроме серверов, задействованы коммутатор среднего уровня Cisco 3750G и маршрутизатор средне-начального уровня Eltex ESR-200. Как это часто бывает в реальном мире (где квадратное катят, а круглое таскают) на коммутатор возложена маршрутизация, а в маршрутизаторе собран мост. Мне так удобнее, а железо позволяет.

Вырезка из конфига коммутатора с двумя VLAN и маршрутизацией между ними:

ip routing

vlan 20
 name test
vlan 2
 name native

interface GigabitEthernet1/0/5
 description test_media_conv
 switchport trunk encapsulation dot1q
 switchport trunk allowed vlan 20
 switchport mode trunk
 spanning-tree portfast
!

interface GigabitEthernet1/0/14
 description linux
 switchport access vlan 2
 switchport mode access
!
interface Vlan2
 ip address 192.168.10.1 255.255.255.0
!
interface Vlan20
 ip address 192.168.20.254 255.255.255.0
!

На маршрутизаторе ESR-200 собран мост между портами Gi1/0/3 и Gi1/0/6.

Интерфейс к медиаконвертеру/sfp:

interface gigabitethernet 1/0/3
  description "mc_test"
  security-zone trusted
  switchport mode trunk
  switchport trunk allowed vlan add 20
exit

Интерфейс к серверу W2003:

interface gigabitethernet 1/0/6
  description "test_server"
  security-zone trusted
  switchport access vlan 20
exit

Сервера подключены в access-ные порты коммутатора и маршрутизатора, в сторону медиаконвертеров идет уже тегированный трафик с VLAN 20. Заодно проверим функционирование встроенного в медиаконвертеры коммутатора в режиме пропуска тегированного трафика. Иногда с этим бывают проблемы.

Если кому интересно, можно посмотреть всякие версии прошивок и аппаратуры используемых устройств:


Дальнейшие тесты будут производиться с помощью утилиты iperf. На Windows она запущена в режиме сервера, на линуксе — клиентом. Можно и наоборот — на результат не влияет.
Тест производился следующим образом
1) Подключались нужные провода/устройства
2) iperf запускался пару раз в холостую для достижения повторяемости результата
3) iperf запускался 3 раза на 30 секунд с небольшими паузами между запусками
В отчетах сначала идет протокол от linux-сервера, потом от windows.

До тестирования медиаконвертеров я проверил стенд на обычном 20-метровом медном проводе:

[root@asterisk asterisk]# iperf -c 192.168.20.211 -t 30
Client connecting to 192.168.20.211, TCP port 5001
TCP window size: 16.0 KByte (default)
[  3] local 192.168.10.125 port 40986 connected with 192.168.20.211 port 5001
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  3]  0.0-30.0 sec  3.09 GBytes   886 Mbits/sec
[root@asterisk asterisk]# iperf -c 192.168.20.211 -t 30
Client connecting to 192.168.20.211, TCP port 5001
TCP window size: 16.0 KByte (default)
[  3] local 192.168.10.125 port 40987 connected with 192.168.20.211 port 5001
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  3]  0.0-30.0 sec  3.08 GBytes   883 Mbits/sec
[root@asterisk asterisk]# iperf -c 192.168.20.211 -t 30
Client connecting to 192.168.20.211, TCP port 5001
TCP window size: 16.0 KByte (default)
[  3] local 192.168.10.125 port 40988 connected with 192.168.20.211 port 5001
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  3]  0.0-30.0 sec  3.08 GBytes   882 Mbits/sec

[1828] local 192.168.20.211 port 5001 connected with 192.168.10.125 port 40986
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[1828]  0.0-30.0 sec  3.09 GBytes   885 Mbits/sec
[1848] local 192.168.20.211 port 5001 connected with 192.168.10.125 port 40987
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[1848]  0.0-30.0 sec  3.08 GBytes   883 Mbits/sec
[1832] local 192.168.20.211 port 5001 connected with 192.168.10.125 port 40988
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[1832]  0.0-30.0 sec  3.08 GBytes   882 Mbits/sec

Исключительно на всякий случай произведена проверка на коротком патч-корде (3метра):

Client connecting to 192.168.20.211, TCP port 5001
TCP window size: 16.0 KByte (default)
[  3] local 192.168.10.125 port 40991 connected with 192.168.20.211 port 5001
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  3]  0.0-30.0 sec  3.09 GBytes   884 Mbits/sec
[root@asterisk asterisk]# iperf -c 192.168.20.211 -t 30
Client connecting to 192.168.20.211, TCP port 5001
TCP window size: 16.0 KByte (default)
[  3] local 192.168.10.125 port 40993 connected with 192.168.20.211 port 5001
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  3]  0.0-30.0 sec  3.06 GBytes   877 Mbits/sec
[root@asterisk asterisk]# iperf -c 192.168.20.211 -t 30
Client connecting to 192.168.20.211, TCP port 5001
TCP window size: 16.0 KByte (default)
[  3] local 192.168.10.125 port 40994 connected with 192.168.20.211 port 5001
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  3]  0.0-30.0 sec  3.09 GBytes   884 Mbits/sec

[1840] local 192.168.20.211 port 5001 connected with 192.168.10.125 port 40991
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[1840]  0.0-30.0 sec  3.09 GBytes   884 Mbits/sec
[1848] local 192.168.20.211 port 5001 connected with 192.168.10.125 port 40993
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[1848]  0.0-30.0 sec  3.06 GBytes   877 Mbits/sec
[1832] local 192.168.20.211 port 5001 connected with 192.168.10.125 port 40994
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[1832]  0.0-30.0 sec  3.09 GBytes   884 Mbits/sec

Как видно, уменьшение длины провода не приводит к увеличению скорости.

Тест на медиаконвертерах:

Client connecting to 192.168.20.211, TCP port 5001
TCP window size: 16.0 KByte (default)
[  3] local 192.168.10.125 port 40997 connected with 192.168.20.211 port 5001
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  3]  0.0-30.0 sec  2.98 GBytes   853 Mbits/sec
[root@asterisk asterisk]# iperf -c 192.168.20.211 -t 30
Client connecting to 192.168.20.211, TCP port 5001
TCP window size: 16.0 KByte (default)
[  3] local 192.168.10.125 port 40998 connected with 192.168.20.211 port 5001
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  3]  0.0-30.0 sec  2.98 GBytes   854 Mbits/sec
[root@asterisk asterisk]# iperf -c 192.168.20.211 -t 30
Client connecting to 192.168.20.211, TCP port 5001
TCP window size: 16.0 KByte (default)
[  3] local 192.168.10.125 port 40999 connected with 192.168.20.211 port 5001
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  3]  0.0-30.0 sec  2.98 GBytes   852 Mbits/sec

[1848] local 192.168.20.211 port 5001 connected with 192.168.10.125 port 40997
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[1848]  0.0-30.0 sec  2.98 GBytes   853 Mbits/sec
[1828] local 192.168.20.211 port 5001 connected with 192.168.10.125 port 40998
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[1828]  0.0-30.0 sec  2.98 GBytes   854 Mbits/sec
[1840] local 192.168.20.211 port 5001 connected with 192.168.10.125 port 40999
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[1840]  0.0-30.0 sec  2.98 GBytes   851 Mbits/sec

Сразу видна просадка примерно на 30 Mbits/sec. Это результат введения в магистраль двух дополнительных коммутаторов (в каждом из медиаконвертеров). К сожалению, любой, даже самый наилучший коммутатор вызовет дополнительную задержку. Причина этого проста — блок начинает передаваться только после завершения приема и проверки контрольных сумм.

Для проверки совместимости с другим оборудование и тестирования влияния встроенного коммутатора, в ESR-200 вставляется SFP модуль на 10 км, заменяющий один из двух медиаконвертеров:

Interface 'gi1/0/3':
 SFP present:       Yes
 Connector Type:    LC
 Type:              SFP/SFP+
 Compliance code:   BASE-BX 10
 Laser wavelength:  1550 nm
 Transfer distance: 10.00 km
 Vendor OUI:        --
 Vendor name:       Carelink
 Vendor PN:         CLSFPWDM1055DD
 Vendor SN:         GSxxxxxxxxxx
 Vendor date:       25.04.14
 Vendor revision:   1.0
 DDM supported:     Yes
 Temperature:       35.430 C
 Voltage:           3.3868 V
 Current:           19.620 mA
 RX Power:          0.1851 mW / -7.3259 dBm
 TX Power:          0.3135 mW / -5.0376 dBm
 RX LOS:            No

Данный модуль обладает функцией DOM/DDM, позволяющей получать дополнительную информацию об уровнях мощности, потреблении и т.п. Уровень приема на коротком соединителе имеет относительно большой запас — при типичной чувствительности в 20 дБ, допустимо потерять на кабеле еще десяток децибел. Впрочем, для линии в 20 километров это будет уже на грани — в зависимости от качества и количества сварок и соединителей.

Порт Gi1/0/3 комбинированный, поэтому можно переключать по-горячему и даже не меняя конфигурации. Достаточно только вынуть медный кабель и вставить модуль.

Тест связи между sfp-модулем и медиаконвертером:

[root@asterisk asterisk]# iperf -c 192.168.20.211 -t 30
Client connecting to 192.168.20.211, TCP port 5001
TCP window size: 16.0 KByte (default)
[  3] local 192.168.10.125 port 41001 connected with 192.168.20.211 port 5001
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  3]  0.0-30.0 sec  3.05 GBytes   874 Mbits/sec
[root@asterisk asterisk]# iperf -c 192.168.20.211 -t 30
Client connecting to 192.168.20.211, TCP port 5001
TCP window size: 16.0 KByte (default)
[  3] local 192.168.10.125 port 41002 connected with 192.168.20.211 port 5001
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  3]  0.0-30.0 sec  3.04 GBytes   871 Mbits/sec
[root@asterisk asterisk]# iperf -c 192.168.20.211 -t 30
Client connecting to 192.168.20.211, TCP port 5001
TCP window size: 16.0 KByte (default)
[  3] local 192.168.10.125 port 41003 connected with 192.168.20.211 port 5001
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  3]  0.0-30.0 sec  3.05 GBytes   875 Mbits/sec


[1836] local 192.168.20.211 port 5001 connected with 192.168.10.125 port 41001
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[1836]  0.0-30.0 sec  3.05 GBytes   874 Mbits/sec
[1832] local 192.168.20.211 port 5001 connected with 192.168.10.125 port 41002
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[1832]  0.0-30.0 sec  3.04 GBytes   871 Mbits/sec
[1848] local 192.168.20.211 port 5001 connected with 192.168.10.125 port 41003
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[1848]  0.0-30.0 sec  3.05 GBytes   875 Mbits/sec

Как можно заметить, результат ложится практически посередине между двумя предыдущими. Это и понятно — в цепи остался только один (из двух) дополнительный коммутатор. SFP модуль обеспечивает прямое соединение выхода сетевого контроллера ESR-200 c оптическим кабелем, в нем нет ни промежуточных буферов, ни интеллекта.

Во время тестов я снял показания загрузки центрального процессора маршрутизатора ESR-200 (он, бедняжка, подрабатывал коммутатором):

show cpu utilization
CPU   Last      Last      Last
      5 sec     1 min     5 min
0     5.29%     4.17%     4.26%
1     68.62%    18.36%    17.85%
2     4.26%     4.66%     12.37%
3     21.48%    5.50%     7.85%

CPU   Last      Last      Last
      5 sec     1 min     5 min
0     12.41%    5.63%     4.59%
1     4.50%     17.74%    18.54%
2     69.50%    11.92%    13.94%
3     22.13%    7.51%     8.52%

В режиме условного простоя (он немножко обрабатывает NAT от других интерфейсов) показания следующие:

show cpu utilization
CPU   Last      Last      Last
      5 sec     1 min     5 min
0     3.78%     4.31%     4.29%
1     4.06%     21.71%    18.52%
2     4.27%     4.61%     12.40%
3     0.40%     6.49%     8.05%

Как можно заметить, один загруженный гигабитный мост между портами кушает примерно четверть производительности устройства. В документации значений производительности в именно таком режиме я не нашел, но в режиме NAT обещаны 2.3Gbps.

Загрузка процессора Cisco 3750G не зависит от нагрузки:
В режиме бездействия:
CPU utilization for five seconds: 9%/2%; one minute: 9%; five minutes: 9%
Во время тестов:
CPU utilization for five seconds: 8%/2%; one minute: 9%; five minutes: 9%
Это закономерно, т.к. процессор 3750 не участвует в маршрутизации пакетов, для этого есть аппаратные блоки.

Сравнение мощностей

К сожалению, ненужной 20-километровой оптики на момент тестирования у меня под рукой не оказалось, а тестировать на двух-пяти километровых линиях не имеет смысла, даже если включить петлю (будет менее 10 км).
Поэтому я ограничусь замером мощности и сравнением с другими устройствами.
Мощность лазера на 1310нм:

Мощность лазера на 1550нм:

Как видно, мощности близки и составляют чуть менее -5дБ. Это нормальная мощность для 20-км устройств. Типичный интервал от -3 до -8 дБ.

Для сравнения я произвел замер нескольких других одножильных sfp-модулей на 10 и 20 км.


Картинки измерений вставлять не буду, приведу только текст.

 SFP present:       Yes
 Connector Type:    LC
 Type:              SFP/SFP+
 Compliance code:   BASE-BX 10
 Laser wavelength:  1550 nm
 Transfer distance: 10.00 km
 Vendor OUI:        --
 Vendor name:       Carelink
 Vendor PN:         CLSFPWDM1055DD
 Vendor SN:         GSxxxxxxxxxxxxx
 Vendor date:       25.04.14
 Vendor revision:   1.0
 DDM supported:     Yes
 Temperature:       35.844 C
 Voltage:           3.3856 V
 Current:           19.620 mA
 RX Power:          0.1846 mW / -7.3377 dBm
 TX Power:          0.3135 mW / -5.0376 dBm
 RX LOS:            No

Измеренная выходная мощность(дБ) : -7.4 db

SFP present:       Yes
 Connector Type:    SC
 Type:              SFP/SFP+
 Compliance code:   1000BASE-LX
 Laser wavelength:  1310 nm
 Transfer distance: 10.00 km
 Vendor OUI:        00:90:2E
 Vendor name:       OptiCin
 Vendor PN:         SFP-WDM.DDM.3.10
 Vendor SN:         PE9Gxxxxxx
 Vendor date:       23.09.14
 Vendor revision:   1.0
 DDM supported:     Yes
 Temperature:       35.656 C
 Voltage:           3.3104 V
 Current:           21.136 mA
 RX Power:          0.3016 mW / -5.2057 dBm
 TX Power:          0.2742 mW / -5.6193 dBm
 RX LOS:            No
 TX Fault:          No

Измеренная выходная мощность(дБ) : -6.16 dbm


Относительно фирменный D-Link:

Interface 'gi1/0/3':
 SFP present:       Yes
 Connector Type:    LC
 Type:              SFP/SFP+
 Compliance code:   1000BASE-LX
 Laser wavelength:  1310 nm
 Transfer distance: 10.00 km
 Vendor OUI:        --
 Vendor name:       D-Link
 Vendor PN:         DEM-330R
 Vendor SN:         BHCxxxxxxx
 Vendor date:       20.09.07
 Vendor revision:   0000
 DDM supported:     No

Измеренная выходная мощность(дБ) :  -7.4


Interface 'gi1/0/3':
 SFP present:       Yes
 Connector Type:    SC
 Type:              SFP/SFP+
 Compliance code:   1000BASE-LX
 Laser wavelength:  1550 nm
 Transfer distance: 20.00 km
 Vendor OUI:        --
 Vendor name:       OEM
 Vendor PN:         SFP-T-20-WDM
 Vendor SN:         SGxxxxxxxxxx
 Vendor date:       04.11.20 09
 Vendor revision:   1.00
 DDM supported:     No

Измеренная выходная мощность(дБ) : -6.1



Interface 'gi1/0/3':
 SFP present:       Yes
 Connector Type:    LC
 Type:              SFP/SFP+
 Compliance code:   1G SFP some fiber transceiver
 Laser wavelength:  1550 nm
 Transfer distance: 20.00 km
 Vendor OUI:        00:90:65
 Vendor name:       OEM
 Vendor PN:         SFPWDM1.25G-1550
 Vendor SN:         PBxxxxxxxxx
 Vendor date:       07.06.11
 Vendor revision:   A0
 DDM supported:     No

Измеренная выходная мощность(дБ) : -4.1

Как видно, для 10 километровых моделей мощность составляет не более -6 дБ, для 20 километровых -4..-6. Рассматриваемые 20-километровые медиаконвертеры попадают практически в центр диапазона.

Для сравнения, вот состояние рабочей линии (несколько километров):

Interface 'gi1/0/4':
 SFP present:       Yes
 Connector Type:    SC
 Type:              SFP/SFP+
 Compliance code:   1000BASE-LX
 Laser wavelength:  1310 nm
 Transfer distance: 20.00 km
 Vendor OUI:        00:FFFFFF90:65
 Vendor name:       OEM
 Vendor PN:         SFP-1SM-13-20SC
 Vendor SN:         U11072301304001
 Vendor date:       07.11.20
 Vendor revision:   A0
 DDM supported:     Yes
 Temperature:       42.328 C
 Voltage:           3.2682 V
 Current:           27.600 mA
 RX Power:          0.2369 mW / -6.2543 dBm
 TX Power:          0.3976 mW / -4.0055 dBm
 RX LOS:            No
 TX Fault:          No
 TX Disable:        No
 Soft TX Disable:   No

show int gi 2/0/10 transceiver
          Temperature  Voltage  Current   Tx Power  Rx Power
Port       (Celsius)    (Volts)  (mA)      (dBm)     (dBm)
---------  -----------  -------  --------  --------  --------
Gi2/0/10     34.1       3.19      27.2      -3.7      -9.4

Кстати, если диагностика не врет, то здесь уже заметна разница в ослаблении между 1310 и 1550. На одном и том же волокне 1310 нм ослабло на 5.4 дБ, а 1550нм только на 3.5 дБ.

Итоги

Обозреваемые железки оставляют противоречивые впечатления. С одной стороны, технические характеристики, касающиеся именно передачи данных, вполне адекватны как с точки зрения мощности (дальнобойности), так и с точки зрения совместимости с другими устройствами. Каких-либо проблем тут не выявлено. С другой стороны, область применения и отдельных медиаконвертеров вообще, и конкретно этого устройства, мала и с каждым годом уменьшается. Причина тому совсем не дополнительные задержки при передаче. Просто напросто любая отдельная коробка стоит денег и сейчас существенно проще купить оконечное устройство с встроенным SFP-портом (гигабитный микротик RB260GS c одним SFP и 5-ю медными портами можно купить за $40). Практически, только самые дешевые коммутаторы-«мыльницы» не имеют SFP. А любой «серьезный» коммутатор без слотов расширения просто не найти.
С обозреваемым устройством тоже не все однозначно:
— комплект нельзя назвать дешевыми. Цена оправдана, только если нужен именно гигабит, расстояние более 10 км и в коммутаторах нет свободных слотов SFP. Если на соединяемых коммутаторах есть свободный слот SFP, то лучше (и чуть дешевле) использовать SFP-модули. Комплект медиаконверторов на 100 Мбит будет вдвое дешевле. Гигабитные на более короткие расстояния можно найти и дешевле.
— сомневаюсь, что это можно сертифицировать по электробезопасности

Сюда также можно добавить практическую невозможность купить по безналичному расчету и с нужными сертификатами. В результате мы имеем устройство, которое частному пользователю не пригодится (или у кого-то есть в личном пользовании оптическая линия на десяток-другой километров?), а предприятию проще купить пусть и дороже, но имеющее все необходимые бумажки и по безналичному расчету. Лично я планирую использовать только для аварийной подмены, да и то на непродолжительное время. С точки зрения электробезопасности обычные китайские медиаконвертеры с отдельными блоками питания в пластиковых корпусах как бы не лучше.


Добавление магазина в любимые открывает дополнительные скидочные купоны.