بالنظر إلى الطبيعة الديناميكية للبنية التحتية للشبكة، ظهرت الوحدات النمطية الصغيرة القابلة للتوصيل (SFP) متعددة الأوضاع كعنصر حاسم لتحسين عرض النطاق الترددي وقابلية التوسع والأداء العام للشبكة. تم تصميم هذه الأجهزة الصغيرة الحجم القابلة للتبديل السريع خصيصًا لتطبيقات الاتصالات ونقل البيانات، مما يوفر حلولاً مرنة يمكنها دعم معدلات البيانات العالية والعديد من اتصالات الشبكة في بيئات الشبكات المعقدة. والغرض من هذه المقالة هو إعطاء لمحة كاملة عن متعدد الأوضاع SFP الوحدات، وتسليط الضوء على وظائفها وفوائدها واستخدامها الاستراتيجي في تصميمات الشبكات اليوم. عندما تستخدم الشركات هذه الوحدات بشكل جيد، فإنها تساعدها على تحسين كفاءة شبكاتها واعتماديتها وقدراتها على تأمين المستقبل مع ظهور تقنيات جديدة.
تعد الوحدة الصغيرة القابلة للتوصيل (SFP) هي الجيل الجديد من أجهزة الإرسال والاستقبال المعيارية البصرية. وهي تهدف إلى دعم معايير الاتصالات المختلفة، بما في ذلك Ethernet والقنوات الليفية وغيرها. يصف الجزء "متعدد الأوضاع" نوع كابل الألياف الضوئية الذي يمكن استخدامه مع SFP. لا تحمل الألياف متعددة الأوضاع الضوء مباشرة من خلالها كما تفعل الألياف أحادية الوضع، ولكن يمكنها نقل مسارات أو أوضاع ضوئية متعددة قد ترتد عن جدران الألياف. وهذا يجعل من الممكن نقل البيانات عبر مسافات أقصر (تصل إلى 550 مترًا في حالة Ethernet)، مما يجعل وحدات SFP متعددة الأوضاع قابلة للتطبيق داخل مراكز البيانات أو الاتصالات داخل الحرم الجامعي حيث تكون معدلات نقل البيانات عالية السرعة مطلوبة ولكن في فترات قصيرة نسبيًا المسافات. نظرًا لتوافقها ودعمها لمعايير الشبكات المختلفة بالإضافة إلى السرعات، تعمل وحدات SFP متعددة الأوضاع كوحدات بناء للبنى التحتية للشبكة المرنة والقابلة للتطوير.
يعتمد تصميم شبكات الألياف الضوئية الحديثة بشكل كبير على وحدات SFP متعددة الأوضاع لأنها تسمح بنقل البيانات بسرعة عالية عبر مسافات قصيرة. تستفيد مراكز البيانات ومباني المكاتب وشبكات الحرم الجامعي بشكل خاص من هذه الوحدات، والتي توفر اتصالات شبكة سريعة وسلسة بين الخوادم والمحولات وأجهزة التخزين. تعمل وحدات SFP متعددة الأوضاع على تحسين سعة عرض النطاق الترددي بشكل كبير دون الحاجة إلى بنية تحتية جديدة تمامًا للشبكة من خلال استغلال قدرة الألياف متعددة الأوضاع على حمل عدة إشارات ضوئية في وقت واحد. ويمكن نشرها بسهولة وتوسيع نطاقها على الفور للسماح لأنظمة الشبكات بمواكبة متطلبات البيانات المتزايدة بالإضافة إلى التقنيات المتقدمة مع الحفاظ على فعاليتها من حيث التكلفة وكفاءة استخدام الطاقة بسبب تصميمات التوصيل والتشغيل الخاصة بها.
بعض الخصائص والمزايا المهمة لوحدات SFP متعددة الأوضاع هي:
الفرق الرئيسي بين الألياف أحادية الوضع ومتعددة الأوضاع هو أحجامها الأساسية وكيفية مرور أشعة الضوء من خلالها. تحتوي الألياف أحادية الوضع على نواة صغيرة (يبلغ قطرها حوالي 9 ميكرومتر) تسمح فقط بوضع واحد من الضوء ينتشر مباشرة أسفل الألياف، مما يقلل من التشتت وبالتالي يسمح للبيانات بالانتقال لمسافات أبعد بعروض نطاق أكبر. من ناحية أخرى، تمتلك الألياف متعددة الأوضاع نوى أكبر (عادة 50 أو 62.5 ميكرومتر)، مما يسمح للعديد من أوضاع الضوء بالارتداد والانعكاس على طول المسار - وهذا مناسب للإرسال لمسافات قصيرة بسبب التشتت المشروط. تؤدي هذه الخصائص الفيزيائية إلى اختلافات تشغيلية؛ من الأفضل استخدام الألياف أحادية الوضع لأنظمة الاتصالات طويلة المدى بالإضافة إلى الروابط عالية السعة بينما يتم استخدام الألياف متعددة الأوضاع عبر مسافات قصيرة مثل مراكز البيانات أو الشبكات المحلية حيث يلزم المزيد من عرض النطاق الترددي على مسافة أقل.
يمكن لوحدات SFP أحادية الوضع التعامل مع احتياجات الاتصالات التي تتجاوز الكيلومترات، مثل اتصالات الشبكة واسعة النطاق (WAN) أو روابط شبكة المناطق الحضرية (MAN) أو حتى شبكات تلفزيون الكابل. وهي مناسبة لشركات الاتصالات والشركات الكبرى ذات التغطية الجغرافية الواسعة لأنها تستطيع إرسال البيانات عبر مسافات طويلة دون فقدان الكثير منها.
وفي الوقت نفسه، تم تصميم وحدات SFP متعددة الأوضاع لنقل البيانات عبر مسافات قصيرة، مما يجعلها مناسبة للاستخدام داخل مراكز البيانات، وشبكات المنطقة المحلية (LAN)، وتوصيل الخوادم بالمحولات، من بين أمور أخرى. وذلك لأن قلبها الأكبر يسمح لأوضاع الضوء المتعددة بالارتداد والانعكاس، مما يجعلها مناسبة بشكل أفضل لتطبيقات النطاق الترددي العالي عبر مسافات أقصر، تصل عمومًا إلى كيلومتر واحد، حيث تكون سرعة وحجم نقل البيانات أمرًا بالغ الأهمية، ولكن المسافة محدودة نسبيا.
يعتمد قرار استخدام وحدات SFP أحادية الوضع أو متعددة الأوضاع لشبكتك على المسافة والسرعة والميزانية. عندما يتعلق الأمر بعمليات الإرسال طويلة المدى حيث تكون المسافة أمرًا أساسيًا، يوصى باستخدام SFPs أحادية الوضع حيث يمكنها إرسال البيانات عبر عشرات الكيلومترات دون فقدان الكثير من جودة الإشارة. على العكس من ذلك، في المسافات القصيرة مثل تلك الموجودة داخل مركز البيانات أو إعداد الشبكة المحلية (LAN) وغيرها؛ تصبح برامج SFP متعددة الأوضاع أرخص وأكثر ملاءمة لأنها تسمح بمعدلات بيانات أعلى عبر روابط أقصر. ومن المهم أيضًا أن يعكس هذا الاختيار قابلية التوسع بما يتماشى مع المتطلبات المستقبلية الموضوعة على بنية شبكتك.
يتم تشغيل وحدات SFP متعددة الأوضاع عادةً بطول موجة يبلغ 850 نانومتر لأنها توفر أفضل توازن بين الأداء وفعالية التكلفة لتطبيقات نقل البيانات قصيرة المدى. أصبح النقل السريع للبيانات ممكنًا بفضل هذا الطول الموجي المحدد، وهو مثالي للاستخدام في بيئات مرور البيانات عالية الكثافة مثل مراكز البيانات أو الشبكات المحلية. بالإضافة إلى ذلك، تستخدم هذه الوحدات تقنية VCSEL (ليزر انبعاث سطح التجويف العمودي) عند 850 نانومتر، والتي لا توفر المال فقط على أشعة الليزر ذات الطول الموجي الأطول ولكنها تسمح أيضًا بالتعديل السريع الضروري لتحقيق اتصال عالي السرعة عبر مسافات قصيرة. لهذا السبب، من بين أمور أخرى، أصبحت وحدات SFP 850 نانومتر معيارًا صناعيًا حيثما تكون هناك حاجة إلى عرض النطاق الترددي، وبشكل أكثر إلحاحًا عبر الوصول المحدود في البنية التحتية للشبكات الحديثة المحصورة ضمن قيود المساحة.
من أجل جعلها أكثر قابلية للتحديد وتقليل الأخطاء أثناء التعامل مع الوتيرة السريعة لإعدادات الشبكة، يتم توحيد كابلات الألياف الضوئية ووحدات SFP حسب اللون. تتم الإشارة إلى أوضاع وقدرات هذه الكابلات أو الوحدات بثلاثة ألوان رئيسية؛ البرتقالي والأكوا والأصفر. عادة، يتم استخدام اللون البرتقالي للألياف متعددة الأوضاع مثل OM1 أو OM2، والتي تستخدم عادة في أنظمة النقل منخفضة المدى. أكوا مخصصة ل OM3 أو كابلات OM4 المستخدمة في التطبيقات متعددة الأوضاع حيث تكون هناك حاجة إلى نطاقات ترددية أعلى لمسافات أطول، بينما يشير اللون الأصفر إلى ألياف أحادية الوضع يمكنها نقل المعلومات إلى مواقع أبعد بكثير من تلك التي تغطيها المواقع متعددة الأوضاع. يعمل نظام الترميز اللوني هذا على تسهيل تركيب الشبكات وصيانتها، فضلاً عن منع الأخطاء الباهظة الثمن الناتجة عن عدم تطابق أنواع الكابلات مع أجهزة الشبكة.
لاستخدام وحدات SFP (صغيرة الحجم قابلة للتوصيل) بفعالية وكفاءة في شبكة الألياف الضوئية، من المهم مطابقة الوحدات مع النوع الصحيح من كابلات الألياف الضوئية متعددة الأوضاع. تأتي الألياف متعددة الأوضاع (MMF) في تصنيفات مختلفة، مثل OM1، وOM2، وOM3، وOM4، وكل منها يدعم عمليات الإرسال عبر مسافات مختلفة وبعروض نطاق مختلفة. على سبيل المثال، تعمل وحدات SFP 850 نانومتر بشكل أفضل مع ألياف الاتصالات قصيرة المدى مثل OM1 وOM2، والتي يمكن أن يصل عرض نطاقها الترددي إلى 550 مترًا، وبالتالي توفر حلاً ميسور التكلفة للشركات الصغيرة والمتوسطة الحجم. على العكس من ذلك، تتطلب معدلات البيانات الأعلى زيادة في عرض النطاق الترددي ومن ثم الحاجة إلى عامل الشكل الصغير المحسن القابل للتوصيل (SFP +) الوحدات التي يمكنها الإرسال عبر عدة مئات من الأمتار أو حتى كيلومترين على ألياف OM2 أو OM3 المصممة مع وضع هذه الإمكانية في الاعتبار. لذلك، من خلال ضمان استخدام الدرجات المناسبة من الألياف متعددة الأوضاع مع أنواع SFP المقابلة، لا يضمن الكفاءة فحسب، بل يمنع أيضًا فقدان الإشارة، مما قد يسبب مشاكل في سلامة البيانات، مما يؤدي إلى فشل في موثوقية الاتصال إلى جانب تحسين الأداء عبر الشبكات نفسها.
بمجرد ملاحظة هذه التعليمات بعناية، سيتم ضمان التثبيت الناجح لأجهزة الإرسال والاستقبال Sfp متعددة الأوضاع، وبالتالي إنشاء شبكات أكثر كفاءة وعالية الأداء.
قد يتأثر أداء النظام بعدة أخطاء شائعة عند نشر وحدات SFP متعددة الأوضاع. في البداية، يعد التأكد من توافق وحدة SFP مع معدات الشبكة أمرًا مهمًا لأن استخدام الوحدات غير المتوافقة يمكن أن يمنع إنشاء الاتصال. ثانيًا، غالبًا ما يتجاهل الناس مستوى وجودة كابلات الألياف الضوئية التي يستخدمونها. قد يؤدي مثل هذا الكبل إلى خفض جودة الإشارة بشكل ملحوظ عما هو متوقع إذا كان ذو جودة رديئة أو من النوع غير المناسب مثل الكبل أحادي الوضع الذي يتم استخدامه مع SFPs متعدد الأوضاع. ثالثًا، يمكن أن تؤدي ممارسات التنظيف غير الكافية للموصلات ومنافذ الوحدة النمطية إلى فقدان الإشارة أو التداخل. علاوة على ذلك، لا ينبغي أبدًا تجاهل الظروف البيئية المحيطة بالمكان الذي تم وضع هذه الوحدات فيه، نظرًا لأن التغيرات الشديدة في درجات الحرارة أو مستويات الرطوبة أو جزيئات الغبار يمكن أن تتداخل مع قدرتها على العمل. في الختام، يجب اتباع أفضل الممارسات أثناء الاختيار والتثبيت والصيانة لتجنب أي من هذه المخاطر، وبالتالي جعل نشر SFP متعدد الأوضاع لديك موثوقًا وفعالًا في جميع الأوقات.
تعد شركة Cisco Systems, Inc. شركة رائدة في مجال تكنولوجيا الشبكات من خلال وحداتها المتعددة القابلة للتوصيل ذات الشكل الصغير (SFP) لشبكة جيجابت إيثرنت عالية الأداء. لديهم العديد من برامج SFP متعددة الأوضاع المصممة لبيئات المؤسسات والناقلات حيث تشتد الحاجة إلى الموثوقية والتوافق والأداء. ومن بين هذه المنتجات، يبرز اثنان: وحدة Cisco GLC-SX-MMD ووحدة Cisco GLC-LH-SMD، والتي يمكنها دعم أنواع مختلفة من الألياف الضوئية عبر مسافات مختلفة مع استمرار التقدم التكنولوجي. للتأكد من أن مسؤولي الشبكة يمكنهم إدارة وتشخيص مشكلات أداء الشبكة بشكل فعال، تتميز هذه الوحدات بالمراقبة البصرية الرقمية (DOM)، من بين أشياء أخرى. علاوة على ذلك، لا توجد شركة أخرى تتمتع بمثل هذا الدعم الجيد للعملاء أو تنتج سلعًا عالية الجودة مثل Cisco؛ لذلك، إذا قمت بدمجها في البنية التحتية الخاصة بك، فلن تكون هناك مشاكل في الاتصال لأنها تعمل بشكل جيد لجميع احتياجات شبكة جيجابت إيثرنت الحالية والمستقبلية أيضًا!
إذا كنت ترغب في النظر في الأداء العالي متعدد الأوضاع وعامل الشكل الصغير القابل للتوصيل (SFP) لاتصال Gigabit Ethernet، فهناك العديد من المعلمات المهمة التي يجب فهمها حتى لا تعيق كفاءة الشبكة وتوافقها ومتانتها. ها هم:
يجب أن يأخذ متخصصو الشبكات في الاعتبار هذه المعلمات بعناية أثناء تقييم وحدات SFP متعددة الأوضاع لأغراض الاختيار التي تتماشى مع احتياجاتهم المحددة، وبالتالي ضمان حل اتصال Gigabit Ethernet عالي الأداء ومرن وقابل للتطوير.
يؤثر تصميم وحدات SFP متعددة الأوضاع ونوع الألياف الضوئية المستخدمة على قدراتها على المسافة. وبشكل عام، يمكنهم التعامل مع اتصالات إيثرنت عبر مسافات تتراوح بين مائة متر وكيلومترين. أيضًا، تحدد فئة الألياف (OM1 أو OM2 أو OM3 أو OM4) حدًا للمدى الذي يمكن أن تنتقل إليه الإشارة؛ على سبيل المثال، ستصل الإشارات المرسلة عبر OM4 إلى مسافة أبعد نظرًا لعرض النطاق الترددي الأوسع. ومع ذلك، فإن هذه الأرقام عرضة للتغيير اعتمادًا على عوامل مثل جودة الألياف من حيث النقاء أو نسبة فقدان التوهين؛ نوع الاتصال - سواء كان SC/ST/FC/LC، وما إلى ذلك؛ الطول الموجي الذي ينتقل عنده الضوء على طول رابط معين داخل مكونات البنية التحتية للشبكة مثل المحولات/أجهزة التوجيه/البوابات/المضخمات الضوئية، وما إلى ذلك. للحصول على أفضل النتائج من حيث الحد الأقصى للتغطية دون المساس بسلامة البيانات أثناء عملية الإرسال، اختر نوع الألياف متعدد الأوضاع المناسب القائم على على مواصفات الوحدة.
لتحسين الأداء وتوسيع نطاق اتصالات SFP متعددة الأوضاع، نحتاج إلى اعتماد الخطوات التالية:
باتباع هذه التلميحات، ستزيد بشكل كبير من نطاق وأداء اتصال الوحدة النمطية الصغيرة القابلة للتوصيل متعددة الأوضاع ومن ثم إنشاء شبكة قوية وموثوقة.
يمثل ظهور أجهزة إرسال واستقبال صغيرة الحجم قابلة للتوصيل (SFP) متعددة الأوضاع بسعة 10 جيجابت إنجازًا كبيرًا في التغلب على حواجز السرعة التاريخية لشبكات الألياف الضوئية. تلبي هذه الأدوات الحاجة إلى مزيد من النطاق الترددي في بيئات المؤسسات ومراكز البيانات من خلال النقل المتزامن بسرعة 10 جيجابت في الثانية عبر ألياف متعددة الأوضاع. إلى جانب كونها أسرع، فإن 10G SFPs أيضًا موفرة للطاقة لأنها تقلل من التأخير عند التعامل مع كميات كبيرة من البيانات أو الاتصال بسرعات عالية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لهذه الأجهزة العمل مع البنى التحتية الحالية وبالتالي توفير التكاليف التي قد يتم تكبدها أثناء الاستبدال الكامل للنظام مع الاستمرار في توفير مسار ترقية ميسور التكلفة. ولذلك يجب على الشركات دمج هذه التكنولوجيا في شبكاتها لأنها تعمل على تحسين قدرة الأداء بشكل كبير؛ وهذا يسمح بالتطوير المستقبلي ويلبي الطلب المتزايد الذي تفرضه التطبيقات الحديثة، والتي تتطلب كميات أكبر من المعلومات لتتم معالجتها بمعدلات أسرع.
ج: في مجال اتصالات البيانات والشبكات، يوجد جهاز إرسال واستقبال SFP متعدد الأوضاع (صغير الحجم قابل للتوصيل) للاتصالات قصيرة المسافة التي تستخدم كابل ألياف ضوئية متعدد الأوضاع. وهو يختلف عن SFP أحادي الوضع، والذي يستخدم للاتصالات لمسافات طويلة، ويرجع ذلك أساسًا إلى الحجم الأساسي للألياف الضوئية المستخدمة. تسمح الألياف متعددة الأوضاع للإشارات بالانتقال في العديد من المسارات المختلفة، على عكس الألياف أحادية النمط التي يمكن من خلالها توجيه اتجاه واحد فقط، مما يوفر معدلات إرسال أعلى ويتيح تغطية مسافات أطول. تعمل غالبية وحدات SFP متعددة الأوضاع بطول موجي 850 نانومتر مع موصلات LC مزدوجة قادرة على دعم سرعات تصل إلى 1.25 جيجابت في الثانية على مسافات تصل إلى 550 مترًا، اعتمادًا على نوع الطراز الذي تختاره ونوع زجاج OM3 لديك.
ج: إذا كان جهازك متوافقًا مع MSA (اتفاقية المصادر المتعددة)، فعادةً، نعم، تتوافق أجهزة الإرسال والاستقبال sfp متعددة الأوضاع مع أي منفذ sfp. ومع ذلك، يجب أن تتطابق مواصفات الأجهزة مع تلك الموجودة في وحدة sfp من حيث معدل البيانات والطول الموجي ونوع الألياف بالإضافة إلى ضمان الأداء السليم. تحقق من قائمة التوافق للأجهزة أو اتصل بالشركة المصنعة.
ج: لا، ليس من المستحسن استخدام وحدة SFP متعددة الأوضاع على شبكة ألياف أحادية الوضع. تم تصميم أجهزة الإرسال والاستقبال sfp متعددة الأوضاع لاستخدامها على ألياف متعددة الأوضاع ذات أقطار أساسية أكبر من الألياف أحادية الوضع. وعلى هذا النحو، فإن محاولة استخدام SFP متعددة الأوضاع على ألياف أحادية الوضع ستؤدي إلى أخطاء في نقل البيانات بالإضافة إلى انخفاض الأداء بسبب عدم التطابق بين أحجام النوى.
ج: تشمل فوائد استخدام أجهزة إرسال واستقبال SFP متعددة الأوضاع تكلفتها المنخفضة للإرسال القصير، وقابلية التبادل والتوسيع، والتوافق مع مجموعة واسعة من معدات الشبكة. يمكن استخدامها لأشياء مثل تشغيل Gigabit sfp داخل المبنى أو العمود الفقري للحرم الجامعي حيث تكون المسافات قصيرة نسبيًا ويتطلب النطاق الترددي العالي.
ج: وفقًا للمقال، يتم تعريف مثل هذه الأجهزة مثل هذه الأجهزة "المتوافقة مع MSA" على أنها أجهزة إرسال واستقبال SFP متعددة الأوضاع التي تلبي مواصفات اتفاقية المصادر المتعددة، وهي معايير متفق عليها من قبل العديد من الشركات المصنعة لضمان الاتصال البيني بين العلامات التجارية المختلفة لمعدات الشبكات. تحتوي وحدة الإرسال والاستقبال المتوافقة مع MSA على حجم مادي موحد، وموصلات، وخصائص بصرية، وواجهة كهربائية، من بين مواصفات أخرى، بحيث يمكن أن تعمل عبر الأجهزة الأخرى المصممة أيضًا بموجب المعايير الشاملة بواسطة MSA.
ج: هناك عوامل متعددة تحتاج إلى الاعتبار عند اختيار النوع المناسب من الأوضاع المتعددة جهاز الإرسال والاستقبال SFP، بما في ذلك معدل البيانات المطلوب، ونوع الكابل البصري (على سبيل المثال، OM1، OM2، OM3، أو OM4)، تحتاج إشارة المسافة إلى الانتقال لرابط النقل البصري، والطول الموجي المطلوب (عادةً 850 نانومتر للوضع المتعدد). من المهم أيضًا ما إذا كان جهاز إرسال واستقبال متوافقًا مع MSA / ما إذا كان سيعمل مع أجهزتك. بالإضافة إلى ذلك، اطلب دائمًا المشورة من الشركات المصنعة/بائعي الأجهزة الذين سيساعدونك على اتخاذ قرار مستنير بناءً على مدى ملاءمة الطراز بأكمله.
ج: توجد إمكانية لاستخدام وحدات جيجابت إيثرنت متعددة الأوضاع بالإضافة إلى تطبيقات القنوات الليفية مع الألياف الضوئية متعددة الأوضاع SFP في حالة قدرتها على دعم مواصفات التطبيق المحدد، على سبيل المثال، معدل البيانات والمسافة ونوع الكابل. للحصول على الأداء الأمثل وأسباب التوافق، ينبغي للمرء تحديد وحدة sfp وفقًا لاحتياجاته/احتياجاتها أثناء تحديد المصدر لواحدة.
ج: عندما تقوم بتوصيل أجهزة إرسال واستقبال SFP متعددة الأوضاع بأسلاك تصحيح الألياف، هناك العديد من الأشياء التي يجب عدم إغفالها؛ وتشمل هذه، على سبيل المثال، كابلات الألياف الضوئية (OM1 أو OM2 أو OM3 أو OM4) والحجم الأساسي ونوع الموصل (LC عادةً). يجب أن يتطابق سلك التصحيح مع مواصفات الوسائط المتعددة لجهاز الإرسال والاستقبال ومعدات الشبكة. علاوة على ذلك، هناك حاجة لضمان القطبية الصحيحة ونظافة الموصلات بحيث يتم الحفاظ على سلامة الإشارة وكذلك الأداء.
