Что такое трансивер?

Оптический трансивер (transmitter + receiver — передатчик и приёмник) — компактный сменный модуль «горячей» замены, стоящий между сетевым устройством и оптическим волокном. С одной стороны он принимает электрические сигналы от порта коммутатора, маршрутизатора, сервера или системы хранения; с другой — превращает их в модулированный свет для волокна и делает обратное для приходящего света. В волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) трансивер — интерфейс между электроникой и стеклом: всё, что несёт волокно, начинается и заканчивается в нём.

Определение в контексте ВОЛС

Волоконно-оптическая линия связи состоит из источника света, среды передачи (волокно, его разъёмы и сварки, а также пассивные и активные элементы между ними) и приёмника света. Трансивер — компонент, который даёт и источник, и приёмник на каждом конце, упакованные так, что хост-оборудованию не нужно ничего знать о длинах волн, типах волокна или дальности — оно просто обменивается с модулем электрическими битами. Поэтому дальность, длина волны, тип волокна (одномод или многомод) и даже сетевая технология (Ethernet, Fibre Channel, PON, InfiniBand) выбираются установкой модуля, а не заменой порта.

Что внутри

Карта памяти — та часть, с которой работает CodingBox: каждое поле, которое читает коммутатор, решая, принимать ли модуль — вендор, парт-номер, серийный, коды соответствия, пороги, — лежит именно там. См. форм-факторы и спецификации MSA.

Где применяются трансиверы

Краткая история форм-факторов

Раньше оптика впаивалась в линейные карты: одна карта — одна дальность. Сменный трансивер сделал порт универсальным и позволил отрасли стандартизоваться вокруг нескольких корпусов через соглашения MSA (Multi-Source Agreement).

Каждое поколение по возможности сохраняло габарит предшественника — SFP → SFP+ → SFP28 → SFP56 и QSFP → QSFP+ → QSFP28 → QSFP56 → QSFP112, — поэтому современный порт часто принимает модуль на двадцать лет старше себя. Подробности по каждому форм-фактору — в обзоре и сравнении.

Как развивались стандарты

Трансивер определяют три слоя стандартов, написанные разными организациями:

• Механика и электрика — консорциумы MSA и SFF Committee (ныне SNIA SFF TA): корпуса, разъёмы, распиновка, классы мощности. Документы вроде INF-8074, SFF-8431, SFF-8665, MSA QSFP-DD и OSFP. См. каталог спецификаций.
• Управляющая память — как хост читает идентификацию и диагностику: serial ID GBIC сменился SFF-8472 (два адреса, добавлен DDM), затем страничный SFF-8636 для QSFP и, наконец, не зависящий от форм-фактора CMIS с автоматом состояний модуля для 400G и выше. Общие коды — в SFF-8024.
• Физический уровень (PMD) — что идёт по волокну: IEEE 802.3 для Ethernet (10GBASE-LR, 100GBASE-DR…), INCITS T11 FC-PI для Fibre Channel, IBTA для InfiniBand, серия ITU-T G для PON и сетки DWDM, OIF для 400ZR. См. справочник оптических PMD.

Следствие для совместимости: модуль может быть электрически и оптически безупречен и всё равно отвергнут, потому что его управляющая память не говорит того, что ожидает конкретный хост, — источник вендор-лока и причина существования инструментов кодирования.

Как росли скорости передачи данных

Суммарная скорость росла сразу по трём осям:

Переход на PAM4 принёс обязательную прямую коррекцию ошибок и модули на DSP; выход за 100 км привёл когерентное детектирование в сменные модули. См. FEC и обучение линка и когерентную оптику.

Куда дальше

• Форм-факторы: обзор и сравнение — все поддерживаемые корпуса на одной странице.
• Основы DDM — диагностика, которую сообщает модуль.
• Типы защиты от записи — как модули охраняют свою память.
• Типовые проблемы и решения — что ломается в поле.

В CodingBox всё это сходится на одном экране: Check transceiver читает память модуля, определяет форм-фактор и стандарт и показывает идентификацию и DDM, которые объясняет остальная документация.