linkmeup #075 Smart SFP

Transcript

1. Михаил Соколов Денис Габидуллин info@metrotek.ru info@p-space.ru Smart SFP Интеллектуальные модули SFP
2. План • О компании • Какие задачи решаем • Почему форм-фактор SFP модуля • История появления • Обзор рынка • Архитектура • Обзор решений 2
3. О компании НТЦ Метротек и PlumSpace специализируются на разработке сетевых и контрольно-измерительных устройств Беркут-MX/RTP Система анализа качества видеопотоков B100 Тестер-анализатор 100GE Беркут-ММТ Модульный тестер- анализатор Ethernet, E1, Datacom, OTDR Беркут-ЕТ/Беркут-ЕТХ Портативные тестеры- анализаторы 1GE/10GE М716 Измерительный зонд IP SLA Smart SFP Измерительный зонд IP SLA 3
4. Какие задачи решаем Расширение функциональных возможностей имеющегося оборудования Возможности имеющегося HW ограничены Новые функции • интерфейсы • SDH/PDH • DSL • SDI • технологии и протоколы • SDH/PDH через IP/Ethernet • IP/Ethernet через SDH/PDH • мониторинг и измерения • сервер точного времени • рефлектометрия • дополнительная обработка данных • In-band Network Telemetry (INT) • P4 • ускорение функций • VXLAN GW (VTEP) 4
5. Router Switch Какие задачи решаем – примеры Router Switch Smart SFP Контроль IP SLA IP/Ethernet через SDH/PDH SDH/ PDH Интернет SDH/PDH через IP/Ethernet АТС Router Switch Smart SFP Smart SFP АТС Router Switch Smart SFP Router Switch Smart SFP E1 E1 IP/Eth E1 5 IP/Eth
6. Почему форм-фактор SFP 6 Router Switch SFP Router Switch SFP IP SLA SFP Router Switch Smart SFP Существующая схема Стандартный вариант расширения возможностей Вариант расширения с использование Smart SFP SFP
7. Почему форм-фактор SFP Технико-экономические причины: • Дешевле, чем полноценное дополнительное устройство, нет избыточных функций/портов, которые увеличивают стоимость • Дешевле, чем замена существующего устройства на более современную модель • Дешевле, чем активация новых функций в существующем оборудовании • Маловероятна возможность разработки кастомной функции для существующего оборудования • Отсутствует место в стойке Административные причины: • Не требуются дополнительные согласование по электропитанию, кабельной инфраструктуре, месту в стойке • Позволяет использовать упрощенные закупочные процедуры • Оформление как модернизация существующего оборудования, а не как покупка нового • Позволяет избежать процедуры сертификации существующего оборудования 7
8. История появления Компания RAD – пионер в разработке устройств в форм-факторе модулей SFP TDM через IP Ethernet через SDH/PDH 2008 г. 2005 г. IP SLA 2012 г. 8
9. EDFA усилитель Сервер точного времени Оптический рефлектометр Video через IP Обзор рынка Основные производители и решения: в мире – RAD, Accedian, AimValley, ADVA, Viavi, в России – НСК Коммуникации Сибири Всего в мире более 20 производителей Smart SFP SDH/PDH через IP IP через SDH/PDH IP SLA VDSL2/G.fast модем 9
10. Архитектура SFP модуля TOSA ROSA Laser Driver, Amp. TX RX EEPROM I2C TOSA – Transmitter Optical Sub-Assembly ROSA – Receiver Optical Sub-Assembly BOSA – Bidirectional Optical Sub-Assembly Стандарты: • INF-8074i – спецификация на модули SFP (1G) • SFF-8431 – спецификация на модули SFP+ (10G) • SFF-8472 – спецификация интерфейс диагностики модулей (DDMI, Digital Diagnostic Monitoring Interface) MCU TOSA 10
11. Архитектура «классических» Smart SFP Driver TOSA ROSA RAM Flash MCU RAM Driver FPGA TOSA ROSA FPGA и Soft-CPU FPGA и MCU FPGA Soft-CPU Недостатки Soft-CPU/MCU: • Низкая производительность •Мало стандартного ПО •Сложная разработка/отладка ПО •Невозможно интегрировать ПО клиента 11
12. Архитектура Smart SFP – Hardware CPU RAM Flash ВОЛС Полноценная вычислительная система: • CPU: NXP i.MX6 ARM до 900 МГц • FPGA: Lattice ECP5 до 85K LUTs • RAM: DDR3 до 1 ГБ • Flash: eMMC до 8 ГБ Driver FPGA TOSA ROSA Характеристики: • Скорость 1 Гбит/с •Два волокна – 1310 нм •Одно волкно – 1310 и 1550 нм •Дальность до 20 км •Digital Diagnostics Monitoring (DDM) •Соответствие спецификациям MSA • Совместимость с оборудованием любых производителей 12
13. Архитектура Smart SFP – Software Преимущества использования Linux: • Time To Market - короткий цикл разработки продукта •Огромное количество стандартного ПО •Поддержка большого числа сетевых протоколов • Управление через стандартные утилиты • Высокая скорость разработки ПО •Общая кодовая база с другим проектами •Возможность интеграции ПО клиента 13 FPGA ... OTDR features CPU NIC Port0 Port1 IP SLA features RFC 2544 Y.1564 Offload TWAMP Smart LB Linux kernel 4.x Userspace Network Driver PHC Driver Feature specific Customer Driver Native Linux Apps 3rd Party Apps Vendor Apps Customer Apps Single-board computer (SBC)
14. Архитектура Smart SFP – FPGA 14 Возможности FPGA: • Wire-speed обработка трафика •Offload: HW timestamping, PTP HW Clock, UDP/TCP offload, switchdev • IP SLA: генератор/анализатор трафика, измерение потерь/задержек/джиттера • Статистика: RMON, NetFlow, IPFIX • Контроль micro-burst • Streaming telemetry •Туннелирование MPLS, VXLAN •OTDR •Switching, QoS, фильтрация •P4 • Шифрование FPGA ... OTDR features CPU NIC Port0 Port1 IP SLA features RFC 2544 Y.1564 Offload TWAMP Smart LB Linux kernel 4.x Userspace Network Driver PHC Driver Feature specific Customer Driver Native Linux Apps 3rd Party Apps Vendor Apps Customer Apps Single-board computer (SBC)
15. Сложности разработки Smart SFP • Компактный размер корпуса • Теплоотвод • Энергопотребление Высокая интеграция компонент Тепломоделирование 15
16. Этапы разработки Smart SFP CPU RAM Flash Driver FPGA TOSA ROSA Driver CPU RAM Flash FPGA TOSA ROSA Этап 1 Smart SFP без оптики Этап 2 SFP без «Smart» Этап 3 Smart SFP с оптикой 3rd party SFP 16
17. Измерительный зонд Подготовка к серийному производству • Генератор и анализатор пакетов 1 Гбит/с • Пропускная способность, потери, задержка, джиттер • Шлейф L1-L4 • RFC 2544 • Y.1564 • TWAMP • BFD • Статистика • Пассивный мониторинг • Захват трафика • Интеграция со сторонними IP SLA агентами Smart SFP Router Switch Router Switch Smart SFP Оператор связи Контроль скорости, потерь, задержки, джиттера 17
18. ДЦ Универсальный CPE VXLAN тоннель от ДЦ до клиента поверх разнородной сетевой инфраструктуры Бета версия Smart SFP Router Switch Клиент VXLAN тоннель MPLS IP/Ethernet 18
19. SFP со встроенным рефлектометром В разработке • Gigabit Ethernet SFP • Встроенный оптический рефлектометр (OTDR) • Авто/ручное переключение между режимами SFP и OTDR • Управление по IP: SSH, REST API, SNMP • Одно или два волокна • До 80 км Smart SFP Smart SFP Smart SFP Smart SFP Router Switch Router Switch Router Switch Импульс Отраженный сигнал Место обрыва 19
20. SFP switch В разработке • 3-х портовый коммутатор Gigabit Ethernet • Два одноволоконных приемопередатчика в корпусе SFP • Длинны волн Tx и Rx каждого порта: 1310 или 1550 нм • VLAN/Q-in-Q, tag/untag, trunk • Ограничение скорости • QoS • BFD • Резервирование 1+1 • Кольцевые топологии • PRP/HSR CPU RAM Flash ВОЛС Driver BOSA Driver Ethernet SW ВОЛС BOSA 20
21. SFP switch В разработке Smart SFP Ethernet Switch Router Switch Router Switch SFP SFP Подключение 2-х клиентов к 1 порту 500 Мбит/с Резервирование через 1 порт Smart SFP Switch Router Host Redbox G.8032 PRP HSR Клиент 1 Клиент 2 500 Мбит/с 21
22. Сервер точного времени В разработке • «Медная» SFP, Gigabit Ethernet, RJ-45 • PTP (IEEE 1588 v2), NTP, SNTP • Sync-E • GNSS приемник • ГЛОНАСС, GPS • Встроенный генератор Stratum 3 • Разъем для подключения антенны • 1 PPS вход/выход Антенна Router Switch Smart SFP PTP Sync-E LAN Высокоточная синхронизация для небольших объектов 22
23. USB router • 3G/4G USB модем • Wi-Fi точка доступа • USB NIC (сетевая карта) • Режим маршрутизатора или моста • Производительность до 100 Мбит/с • USB тип C, host/device Roadmap Smart SFP Router Switch 3G/4G модем USB Интернет Smart SFP Router Switch Ноутбук USB IP/Ethernet Резервный канал связи Сетевое подключение через USB 23
24. MACSec c шифрованием по ГОСТ Roadmap Smart SFP Router Switch Router Switch Smart SFP Шифрование на L2 Wire-speed Неконтролируемый участок кабельной инфраструктуры 24 Объект 1 Объект 2
25. Планы на будущее 10G 10G PON 25G Разработка аппаратной платформы для новых скоростей 25
26. Спасибо за внимание. Вопросы? специально для подкаста 26