Большинство коммутаторов в качестве абонентских портов используют медные порты.
Данные порты используются для подключения конечных абонентов к сети.
Медные порты используют коннекторы rj45, с дальгностью передачи до 100м.
Например:

В в данном коммутаторе есть ещё и другая группа портов (справа), которые называются портами uplink, и используются для подключения к другим сетевым устройствам.
Конечно аплинки могут быть и медными, и оптическими во вшитом виде.
Но предсказать заранее, какой приёмо-передатчик нам поднадобится, мы не можем. Поскольку тип приёмо-передатчика зависит от среды(кабеля), и может быть медным или оптикой для одномодового кабеля, многомодового. В дополнение для разных расстояний используются также разные приёмо-передатчики.

Выход из ситуации придумали очень простой: универсальный порт под сменные приёмо-передатчики.
Этот сменный приёмо-передатчик и есть модуль SFP, SFP+, XFP.

Модули SFP, SFP+, XFP используются как в коммутаторах, так и в маршрутизаторах, и в серверах.

GBIC и SFP

Для скоростей 1Гбит чаще всего, подобные универсальные порты встречаются в виде двух типов GBIC и SFP:

GBIC (GigaBit Interface Converter)
SFP (Small Form-factor Pluggable)
Два типа портов могут обеспечивать одинаковую скорость (1Gbit) и расстояние передачи данных в приложениях Gigabit, но для одного и того же количества портов SFP необходимо меньше места, чем для портов GBIC. Поскольку оба вида портов имеют равную функциональность, благодаря своей компактности SFP-порт постепенно заменил более старый GBIC в сетях Gigabit для экономии места и затрат.

SFP+ и XFP

Для скоростей 10Gbit наиболее популярны интерфейсы SFP+ и XFP:

SFP+ по размерам совпадает с SFP, и позволяет более плотную компоновку.
Но, при передаче на большие расстояния (80км), лучше использовать XFP, т.к. он более массивный и лучше отводит тепло.

WDM

Обычные оптические модули для приёма и передачи используют два волокна.

Таким образом, для приёма и передачи таких модулей, требуется два волокна.

WDM (Wavelength Division Multiplexing) - технология, позволяющая в одном оптическом волокне передавать несколько потоков оптических сигналов. Каждый поток передаётся на своей длине волны.
Принцип работы основан на разном коэффициенте преломления для разной длины волны:

Модули WDM ещё называют "одноглазыми" или "циклопы", и позволяют экономить на количестве волокон, поскольку используют лишь одно волокно.

Модули всегда устанавливаются парами, и с разных сторон передатчик и приёмник должны работать на соответствующих длинах волн.
Обычно и покупаются такие модули также парами.

Для разных расстояний и для разных скоростей в WDM используются разные длины волн:

В оптическом волокне существует три окна прозрачности, которые находятся рядом с 850 нм, 1310 нм и 1550 нм. В этих окнах наилучшие показатели затухания.
1310 и 1550 являются пиками 2-го и 3-го окна. Это самые выгодные длины волн, и лазеры под них производятся наиболее массово.

Отличия модулей

1. Модули могут отличаться интерфейсом.
   GBIC, SFP(mini-GBIC), SFP+, XFP - всё это разные интерфейсы.
   При этом SFP и SFP+ по габаритам одинаковы, но их интерфейсы различны, и модули не являются взаимозаменяемыми.
   
   
   
2. Модули могут отличаться скоростью
   
3. Модули могут быть предназначены для разных типов волокон: многомод или одномод
   
   В данном примере модули очень похожи друг на друга: оба с интерфейсом SFP, работают на той-же скорости 1Гбит, и даже используют ту-же длину волны 1310нм.
   Однако модули не являются взаимозаменяемыми.
   Тип волокна, для которого предназначен модуль часто можно определить по его абревиатуре, например: SFP-10G-SR, SFP-10G-LR
   
   

   Также, для того, чтобы понять какой модуль перед нами, проще всего занести информацию о марке и модели с этикетки трансивера в поисковую интернет систему и получить полное техническое описание устройства.
   В настоящее время многомод используется всё реже.
   

4. Модули могут быть рассчитаны на разную дальность передачи
   
   За дальность всё также отвечают абревиатуры: SR, LRM, LR, ER, ZR
   например:
   SFP-10G-SR, SFP-10G-LR, SFP-10G-LRM, SFP-10G-ER, SFP-10G-ZR
   • Для волокна MM:
     10GBase-SR - Short Range. Поддерживает длину до 300 м по волокну Multi Mode. Длина волны 850 нм. Самый дешевый оптический модуль, для 10GbE. Очень чувствителен к типу волокна.
     10GBase-LRM - Long Reach Multimode. Поддерживает длину до 220 м по волокну Multi Mode. Длина волны 1310 нм.
   • Для волокна SM:
     10GBase-LR - Long Reach. Поддерживает длину до 10 км по волокну Single Mode. Длина волны 1310 нм. Для LR нет минимального расстояния, поэтому он также подходит для коротких соединений по одномодовому волокну.
     10GBase-ER - Поддерживает длину до 40 км по волокну Single Mode. Из-за мощности лазера для линий длиной менее 20 км требуется затухание.
     10GBase-ZR - Поддерживает длину до 80 км по волокну Single Mode. Длина волны 1550 нм. Из-за очень высокой мощности передачи для более коротких каналов требуется значительное затухание.
     

   Дальность не всегда указана на этикетке. В этом случае проще всего занести информацию о марке и модели с этикетки трансивера в поисковую интернет систему и получить полное техническое описание устройства.

5. Модули могут быть предназначены для работы с одним(WDM) или с двумя волокнами
   
6. Наконец существуют модули для подключения витой пары
   

Кабели одномод и многомод

Волокна делятся на два типа:

• Многомодовое multimode (MM) — это волокно с большим диаметром сердцевины, по которому может распространяться несколько световых мод. В современных многомодовых волокнах диаметр сердцевины может быть 50 мкм и 62,5 мкм. Диаметр оболочки может составлять 125 или 250 мкм.
  Часто многомодовые патч-корды маркируют как 50/125 или 62,5/125. Как правило, наиболее распространенный вариант — соединительный оптический шнур с сердцевиной диаметром в 50 микрон.
• Одномодовое Single mode (SM) — волокно с малым диаметром сердцевины, по которому может распространяться только одна световая мода. В современных одномодовых волокнах диаметр сердцевины составляет 9 мкм. Диаметр оболочки может составлять 125 мкм или 250 мкм.
  Эти два параметра прописаны в маркировке одномодового провода — 10/125.

В рамках многомодовых волокон свет может распространяться на расстояние до двух километров. Данный вид оптических волокон используется для локальных подключений, где расстояние между конечными точками не превышает 300 метров. На основе многомодового волокна построены трансиверы типа AOC, а также системы уплотнения SWDM (Short Wavelength Division Multiplexing).

Одномодовое волокно более популярно в современных телекоммуникациях, так как позволяет передавать данные на расстояния до 160 километров, а также строить протяженные системы уплотнения DWDM.

Разъемы

Это то место, куда вы будете подключать оптический патчкорд. На оптических модулях сейчас используются преимущественно два типа раъемов — SC и LC. Грубо и жаргонно — большой и мелкий квадраты. Понятно, что имея в наличии патчкорд с разъемом SC, вы не подсоедините его к разъему LC. Нужно либо менять патчкорд, либо ставить переходник-адаптер. В большинстве случаев SFP-модули имеют разъем LC, в то время как X2/XENPAK — SC. Выше на изображениях уже были модули с различными разъемами.

Оптические патчкорды, они же оптические шнуры. Нас будут интересовать следующие характеристики:

• дуплекс/симплекс (количество волокон)
  
• полировка (сейчас это UPC-синие или APC-зеленые)
  
• разъем (SC, LC, FC)
  
• многомодовость
  

  Изначально появились патчкорды MM с обозначением OM1, потом по мере улучшения качества по затуханию начали появляться OM2, OM3 и тд
  Поэтому OM5 лучше чем OM1.
  В какой-то момент появились патчкорды SM с обозначением OS1, OS2, OS3

  Оптический модуль SX-SX использует многомодовое волокно MM, MM обычно использует патч-корд OM1 или OM2.
  Оптический модуль LX-LX использует одномодовое волокно SM, SM обычно использует оптоволоконный патч-корд OS2.
  Оптический модуль SR-SR использует многомодовое волокно MM, MM обычно использует патч-корд OM3.
  Оптический модуль LR-LR использует одномодовое волокно SM, SM обычно использует оптоволоконный патч-корд OS2.
  QSFP SR4 TO QSFP SR4 используют многомодовый MM, используют патч-корд MPO OM3.

• длина

Обозначения шнуров

В основном можно встретить следующее обозначение шнуров:
ШО-2SM-SC/UPC-SC/UPC-3.0.: Шнур Оптический Дуплексный Одномодовый (Single-Mode) с разъемами SC и полировкой UPC с одной стороны и SC-UPC с другой длиной 3.0 метра.
ШО-SM-LC/APC-SC/APC-15.0 — одномодовый симплекс шнур с разъемами LC-SC и гравировкой APC длиной 15 метров.

Наружный диаметр
Иногда в характеристике шнура можно встретить его наружный диаметр.
Одноволоконный кабель имеет наружный диаметр 2,0 мм или 3,0 мм, оболочка выполнена из полимера не распространяющего горение. Для увеличения механических характеристик в структуре кабеля предусмотрены усиливающие арамидные нити под оболочкой.
Например:
ШО-2SM-2.0-LC/UPC-LC/UPC, 1м Duplex
ШО-2SM-3.0-LC/UPC-LC/UPC, 1м дуплекс
Эти два шнура имеют аналогичные характеристики, но наружный диаметр 2,0 мм и 3,0 мм соответственно: Оптический Дуплексный Одномодовый (Single-Mode) с разъемами LC и полировкой UPC с обоих сторон.

Потери при изгибе
Иногда в характеристике шнура можно встретить потери при изгибе, например:
Патчкорд оптический LC/UPC SM G.657.A1 Duplex 3 метра

В основном можно встретить два стандарта потерь при изгибе: G.652 и G.657. G.657 лучше, его можно изгибать на радиус 7,5 мм

SFP и расстояние

Как известно, на SFP пишут расстояние.
Надо понимать, что это значение существует только для ориентира.
Для оптического модуля не важны километры, но мощность сила сигнала, который до него доходит.

И здесь вводится понятие:
Оптический бюджет SFP трансивера – это разница между мощностью передатчика и той минимальной мощностью, на которой возможен прием сигнала.

Возьмем для примера
1000BaseLX SFP
PID: GLC-BX-U

Для этого модуля из спецификации узнаём:
Transmit Power Range (dBm): -3 to -9.5
Receive Power Range (dBm): -3 to -20
Это означает, что
- Минимальная мощность лазера -9.5dBm
- Чувствительность приемника -20dBm
Отнимаем одно от другого и получим 10.5dBm – это оптический бюджет этого SFP модуля.

Традиционно, на оптических трансиверах WDM с бюджетом 7dBm ставят надпись 3км, на модулях с бюджетом 14dBm пишут 20км и тд
Понятно, что конкретная оптическая линия будет обладать своим затуханием.
Самый простой способ измерить затухание - это подключить к линии коммутаторы с модулями, поддерживающими DDM.

SW01#show interfaces GigabitEthernet1/0/52 transceiver detail
ITU Channel not available (Wavelength not available),
Transceiver is internally calibrated.
mA: milliamperes, dBm: decibels (milliwatts), NA or N/A: not applicable.
++ : high alarm, +  : high warning, -  : low warning, -- : low alarm.
A2D readouts (if they differ), are reported in parentheses.
The threshold values are calibrated.

                              High Alarm  High Warn  Low Warn   Low Alarm
          Temperature         Threshold   Threshold  Threshold  Threshold
Port       (Celsius)          (Celsius)   (Celsius)  (Celsius)  (Celsius)
--------- ------------------  ----------  ---------  ---------  ---------
Gi1/0/52    32.0                90.0        85.0        -5.0      -10.0

                              High Alarm  High Warn  Low Warn   Low Alarm
           Voltage            Threshold   Threshold  Threshold  Threshold
Port       (Volts)            (Volts)     (Volts)    (Volts)    (Volts)
---------  ---------------    ----------  ---------  ---------  ---------
Gi1/0/52   3.27                  3.60        3.50        3.10       3.00

           Optical            High Alarm  High Warn  Low Warn   Low Alarm
           Transmit Power     Threshold   Threshold  Threshold  Threshold
Port       (dBm)              (dBm)       (dBm)      (dBm)      (dBm)
---------  -----------------  ----------  ---------  ---------  ---------
Gi1/0/52    -6.0                 1.0        -3.0        -9.5      -13.5

           Optical            High Alarm  High Warn  Low Warn   Low Alarm
           Receive Power      Threshold   Threshold  Threshold  Threshold
Port       (dBm)              (dBm)       (dBm)      (dBm)      (dBm)
-------    -----------------  ----------  ---------  ---------  ---------
Gi1/0/52   -13.2                 1.0        -3.0       -19.0      -23.0

Здесь мы видим, что:
Optical Transmit Power: -6.0
Optical Receive Power: -13.2 при Low Warn -19.0

Мощность сигнала Optical Receive Power больше чем Low Warn Threshold, и меньше чем High Warn Threshold, - т.е. в пределах нормы.
Затухание: 13.2-6.0 = 7.2 dBm
Это значит, что при бюджете 10.5dBm данная линия нам подходит: бюджет больше чем затухание.

Также можно грубо измерить расстояние, исходя из примерного значения затухания 0,25 на каждый км линии.
У нас это 7.2 / 0.25 = 28.8км

Диагностика оптики на Juniper

show interfaces diagnostics optics ge-0/0/12
Physical interface: ge-0/0/12
    Laser bias current                        :  15.040 mA
    Laser output power                        :  0.1530 mW / -8.15 dBm
    Module temperature                        :  25 degrees C / 77 degrees F
    Module voltage                            :  3.3140 V
    Receiver signal average optical power     :  0.0180 mW / -17.45 dBm

Laser bias current - Displays the magnitude of the laser bias power setting current, in milliamperes. The laser bias provides direct modulation of laser diodes and modulates currents.
Laser output power - Displays the laser output power, in milliwatts (mW) and decibels referred to 1.0 mW (dBm).

Laser bias current high warning threshold : 70.000 mA
Laser bias current low warning threshold : 3.000 mA

Laser output power high warning threshold : 1.2580 mW / 1.00 dBm
Laser output power low warning threshold : 0.0790 mW / -11.02 dBm

Module temperature high warning threshold : 95 degrees C / 203 degrees F
Module temperature low warning threshold : -42 degrees C / -44 degrees F

Module voltage high warning threshold : 3.500 V
Module voltage low warning threshold : 3.050 V

Laser rx power high warning threshold : 0.5012 mW / -3.00 dBm
Laser rx power low warning threshold : 0.0032 mW / -24.95 dBm

Диагностика оптики на Cisco

#sh int gi0/1 transceiver detail
#show idprom interface te0/2