Tìm hiểu các loại Module SFP (Small Form-Factor Pluggable) trong hệ thống mạng (Networking)

Cổng SFP trên bộ chuyển mạch mạng là Giao diện Ethernet được thiết kế để cho phép lắp một mô-đun nhỏ (chứa đầu nối và bảng mạch nhỏ) vào bộ chuyển mạch (Switch). Thiết bị này được gọi là Mô-đun SFP.

​

Có nhiều loại mô-đun SFP và cổng SFP khác nhau và mục đích chính của chúng là cho phép kết nối cáp quang với bộ chuyển mạch mạng (một số loại cổng SFP cũng hỗ trợ cáp đồng UTP)

Các loại cáp được sử dụng với Cổng SFP

Cáp quang thường được sử dụng thay vì cáp đồng RJ45 vì sợi quang cho phép dữ liệu được truyền với tốc độ và khoảng cách lớn hơn nhiều so với các cổng Ethernet đồng tiêu chuẩn cho phép và thường được sử dụng trong các lớp Core và Distribution của mạng để kết nối các bộ định tuyến(Routers) và thiết bị chuyển mạch(Switches).

​

Trong các tòa nhà công nghiệp, nhà máy các khu vực có mức độ nhiễu điện từ cao, cáp sợi quang thường được sử dụng thay vì cáp đồng RJ45 vì sợi quang sử dụng ánh sáng chứ không phải dòng điện để truyền dữ liệu và miễn nhiễm với bất kỳ nhiễu điện nào.

Module SFP và GBIC

Nhiều kỹ sư mạng vẫn gọi các mô-đun SFP bằng tên cũ hơn là GBIC (Gigabit Interface Card).

​

GBIC là phiên bản kế thừa cũ hơn của mô-đun SFP và chúng thực hiện cùng một chức năng nhưng có kích thước lớn hơn một chút so với SFP, có nghĩa là giao diện GBIC ít dùng hơn và ít phù hợp với một thiết bị chuyển mạch.

SFP là loại tương đương có kích thước nhỏ hơn Gbic. Mô-đun SFP còn được gọi là bộ thu phát (transceivers) và Cisco IOS xem SFP như một Mô-đun thu phát (Transceiver Module).

Module SFP cho cáp đồng RJ45

Không thể cắm trực tiếp cáp RJ45 tiêu chuẩn vào cổng SFP nếu không lắp đúng mô-đun SFP dùng cho cáp đồng.

​

Nhiều thiết bị chuyển mạch Cisco được thiết kế để hoạt động ở lớp Lõi của mạng có giao diện chỉ là SFP quang và không có kết nối cho cáp RJ45 tiêu chuẩn.

Có những trường hợp mà Quản trị viên mạng cần kết nối cổng Ethernet đồng với bộ chuyển mạch chỉ toàn cổng SFP quang, chẳng hạn như khi kết nối Máy chủ hoặc thiết bị không có đầu nối cáp quang trực tiếp với bộ chuyển mạch SFP quang.

Vì lý do này, Module SFP cổng đồng được gọi là GLC-T có đầu nối đồng RJ45 (Cisco 1000BASE-T Copper SFP) được sử dụng.

Một Switch duy nhất có thể có sự kết hợp của các loại mô-đun SFP khác nhau được kết nối với nó, tuy nhiên mô-đun ở đầu kia của kết nối sẽ cần phải phù hợp.

Ví dụ: mô-đun SFP + 10Gbps có thể không chuyển xuống được và truyền ở tốc độ 1Gbps nếu tất cả các mô-đun ở đầu kia của liên kết không có khả năng.

Các Module và cổng SFP trên thiết bị Cisco

Thiết bị chuyển mạch Cisco và các thiết bị mạng khác có các yêu cầu phần cứng khác nhau, vì vậy điều quan trọng là phải kiểm tra xem mô-đun SFP cụ thể có tương thích với Thiết bị chuyển mạch hay không.

Cisco cung cấp một công cụ tương thích hữu ích có thể tìm thấy tại đây : https://tmgmatrix.cisco.com.

Các mô-đun SFP chính hãng của Cisco có giá khá cao, vì vậy nhiều người chọn mua và sử dụng các mô-đun SFP được bán bởi các nhà sản xuất bên thứ ba (third party).

Theo mặc định, thiết bị chuyển mạch của Cisco sẽ không cho phép sử dụng các mô-đun không chính hãng này. Mô-đun khi được chèn vào sẽ bị lỗi vô hiệu hóa giao diện hoặc đơn giản là Switch sẽ không phát hiện được.

Dưới đây là đầu ra có thể được nhìn thấy trong ghi log nội bộ trên bộ chuyển mạch Cisco khi bộ thu phát(module) của bên thứ 3 đã được lắp vào.

% PHY-4-UNSUPPORTED_TRANSCEIVER: Bộ thu phát không được hỗ trợ hoặc không được tìm thấy trong Gi1 /0/0

% GBIC_SECURITY_CRYPT-4-VN_DATA_CRC_ERROR: GBIC trong cổng 65538 có lỗi crc

Điều này không có nghĩa là không thể sử dụng bộ thu phát của bên thứ 3 trên thiết bị Cisco vì có một lệnh ẩn có thể được sử dụng để cho phép sử dụng SFP của bên thứ ba.

Việc sử dụng lệnh này không được Cisco khuyến nghị hoặc hỗ trợ và bất kỳ sự cố nào gặp phải khi sử dụng SFP bên thứ 3 sẽ không được Cisco TAC hỗ trợ, vì vậy trong môi trường sản xuất, bạn luôn nên sử dụng các mô-đun SFP chính hãng do Cisco sản xuất thay vì loại thứ 3 rẻ tiền hơn các mô-đun bên.

Lệnh ẩn để bật các mô-đun SFP không phải của Cisco:

Switch(config)# service unsupported-transceiver

Chú ý: Khi Cisco xác định rằng một lỗi hoặc khiếm khuyết có thể do việc sử dụng bộ thu phát của bên thứ ba do khách hàng hoặc người bán lại cài đặt, Cisco có thể từ chối hỗ trợ hoặc bảo hành sản phẩm do việc sử dụng bên thứ 3 gây nên. Cisco có thể yêu cầu người dùng cuối cài đặt lại bộ thu phát Cisco nếu Cisco xác định rằng việc loại bỏ các thiết bị của bên thứ ba sẽ hỗ trợ Cisco chẩn đoán nguyên nhân của sự cố.

Lệnh tiếp theo sẽ ngăn giao diện không bị vô hiệu hóa khi mô-đun của bên thứ 3 được chèn vào Switch.

Switch(config)# no errdisable detect cause gbic-invalid

Thiết bị mạng nào hỗ trợ cổng SFP

Cổng SFP không chỉ được tìm thấy trên Thiết bị chuyển mạch của Cisco mà còn có thể được tìm thấy trên Tường lửa, Bộ định tuyến, Bộ điều khiển mạng LAN không dây và Thiết bị máy chủ.

Một cổng SFP thường chỉ được bao gồm với các thiết bị được thiết kế để xử lý lượng lớn lưu lượng mạng với nhiều máy clients.

Ví dụ: Bộ điều khiển Lan không dây Catalyst 9800-L có tùy chọn Giao diện Ethernet đồng hoặc cổng SFP nhưng không có cả hai vì thiết bị này được thiết kế để sử dụng trong mạng nhỏ hơn.

Mặt khác, Bộ điều khiển Lan không dây Catalyst 9800-40 hoặc C9800-80 chỉ có cổng SFP vì các thiết bị này dự kiến sẽ hoạt động trong một mạng rất lớn và yêu cầu tốc độ trên 1Gbps.

Cổng SFP đường lên(Uplink) là gì?

Một Switch Cisco tiêu chuẩn sẽ có 24 hoặc 48 giao diện Ethernet RJ45 Chuẩn với tốc độ lên đến 1 Gigabit mỗi giây (Gbps) và sau đó là một mô-đun riêng biệt ở phía bên phải của thiết bị có hỗ trợ cổng SFP.

Switch gồm 24 đến 48 cổng giao diện được sử dụng để kết nối trực tiếp với các thiết bị đầu cuối.

Module SFP ở phía bên phải của Switch tổng hợp dữ liệu từ các giao diện 1Gbps tiêu chuẩn trên Switch và các giao diện SFP đó được kết nối với các thiết bị chuyển mạch khác trong mạng.

Điều này cho phép tốc độ nhanh hơn nhiều và tránh tắc nghẽn vì mỗi SFP sợi quang có thể đạt tốc độ 10 Gbps, 40 Gbps hoặc thậm chí 100 Gbps tùy thuộc vào kiểu chuyển mạch và loại SFP được sử dụng.

Bằng cách nhóm các cổng SFP này thành các ether-channel, các liên kết có thể cung cấp thêm băng thông và dự phòng.

Do đó, cổng SFP Uplink thường được sử dụng để kết nối các bộ chuyển mạch với nhau bằng “uplink” và tổng hợp tất cả lưu lượng đến cổng đường lên này.

Các loại Module SFP và cáp

Có nhiều loại mô-đun thu phát (transceiver modules) và việc dùng loại nào phụ thuộc vào nhà sản xuất và kiểu Switch được dùng.

SFP+ 10Gbps Module​

Cisco thường chia các mô-đun SFP thành 5 loại:

SFP – Speeds of up to 1Gbps

GLC-T = Copper RJ45 Connector for 1Gbps.

SFP+ – For speeds of up to 10Gbps

SFP28 – For speeds of up to 25Gbps

QSFP – For speeds of 40Gbps or 100Gbps

QSPF-DD – For speeds of 400Gbps

Mỗi nhóm mô-đun này bao gồm các loại mô-đun khác nhau và phụ thuộc vào khoảng cách mà chúng có khả năng truyền qua.

LR or LX = Tầm xa, các mô-đun này hoạt động ở khoảng cách 10Km trở lên

SR or SX = Phạm vi ngắn, các mô-đun này hoạt động ở khoảng cách 300-500m

DAC = Cáp gắn trực tiếp, các mô-đun này đi theo cặp và được kết nối bằng cáp không thể tháo rời dài 3m hoặc 5m, bằng đồng hoặc sợi quang và thường được sử dụng để kết nối các thiết bị chuyển mạch trong cùng một tủ hoặc tủ liền kề.

Đối với khoảng cách ngắn hơn 550m, một Diode phát sáng được sử dụng làm nguồn sáng và thường được sử dụng cùng với Sợi quang đa chế độ (Multi-Mode Fiber).

Đối với Khoảng cách xa hơn lên đến 70Km, laser công suất cao được sử dụng làm nguồn sáng. Khi sử dụng tia laser công suất cao, điều quan trọng là chỉ vào phòng có các Switch này phải đeo kính bảo vệ mắt phù hợp.

Khi được sử dụng trong khoảng cách ngắn hơn, ánh sáng từ các tia laser này sẽ cần được làm suy giảm để tránh làm hỏng bộ thu, điều này đạt được bằng cách cuộn một lượng lớn sợi quang vào một cuộn để tăng khoảng cách mà ánh sáng phải truyền đi.

Multi-Mode Fiber (Cáp quang đa mode):

OM1 – Orange sleeve, 62.5µm core diameter

OM2 – Aqua Sleeve, 50µm core diameter

OM3 – Aqua Sleeve, Laser Optimised Multi-Mode Fiber (LOMMF) distances of up to 300m

OM4 – Violet Sleeve, Laser Optimised Multi-Mode Fiber (LOMMF) distances of up to 550m

Single Mode Fiber (Cáp quang đơn mode):

OS1 – Yellow sleeve, for distances up to 10Km (<10km)

OS2 – Yellow sleeve, for distances above 10Km (>10km)

Đối với các thiết bị Cisco, các mô-đun này được chia thành nhiều nhóm:

Cisco 1000BASE-T SFP

Loại mô-đun Cisco SFP này có đầu nối cho cáp RJ45 đồng loại 5 / 5e / 6a tiêu chuẩn. Mô-đun Cisco 1000BASE-T SFP hỗ trợ tốc độ tối đa 1Gbps trên khoảng cách tối đa 100 Mét.

Cisco 1000BASE-SX SFP

Loại mô-đun thu phát này chỉ dành cho sợi quang Multimode hoạt động trên bước sóng 850nm và tương thích với tiêu chuẩn IEEE 802.3z 1000BASE-SX.

Cáp sợi quang 50um cung cấp khoảng cách lên đến 550m và sợi quang Multimode 62,5um lên đến 220m.

Mô-đun này cũng có thể hỗ trợ lên đến 1Km khi được sử dụng cùng với sợi quang Multimode 50 um được tối ưu hóa bằng laser.

Cisco 1000BASE-LX/LH SFP

Loại Bộ thu phát của Cisco này được thiết kế để sử dụng trên cả khoảng cách ngắn và khoảng cách xa.

Bộ thu phát này có thể hỗ trợ cả sợi quang đơn mode(single mode) cho khoảng cách lên đến 10Km hoặc sợi quang đa mode(multi mode) cho khoảng cách lên đến 550m

Cisco 1000BASE-EX

Loại mô-đun Cisco SFP này được sử dụng cho các sợi đơn mode và có thể đạt khoảng cách lên đến 40Km.

Cisco 1000BASE-ZX

Loại mô-đun Cisco SFP này cũng được sử dụng cho các sợi đơn mode và có thể trải dài một khoảng cách rất xa lên đến 70Km.

1000BASE-BX10-D/U

Loại bộ thu phát SFP này thường được sử dụng trong các ứng dụng hai chiều sợi đơn. Ứng dụng của các mô-đun này yêu cầu một đầu 1000BASE-BX10-D SFP và 1000BASE-BX10-U ở đầu kia vì các mô-đun này sử dụng hai bước sóng khác nhau để gửi và nhận trên cùng một chiều dài của sợi quang.

Nếu mô-đun 1000BASE-BX10-D truyền ở bước sóng 1490nm và nhận được tín hiệu 1310nm thì tín hiệu trả về từ mô-đun khác sẽ ở bước sóng 1310nm và 1490nm để nhận.

 

Cisco Command để hiển thị chi tiết về SFP

Lệnh dưới đây được sử dụng để hiển thị chi tiết Module SFP đã được chèn vào Giao diện TenGigabit 5/1 (t5/1) trên Switch Cisco.

show int t5/1 transceiver detail