Optische Transceiver

Ein faseroptischer Sender-Empfänger ist ein Modul, das Daten über ein Glasfaserkabel und nicht über eine elektrische Leitung sendet und empfängt. Das Medium zur Übertragung der Signale von einem Ende zum anderen Ende ist ein Lichtstrahl, der oft als Laserstrahl bezeichnet wird. Im Gegenteil, der elektrische Draht nutzt den elektrischen Strom als Medium zur Übertragung der Signale. Die Glasfaserkommunikation hat die Landschaft der Netzwerkwelt völlig verändert. Es hat Hochgeschwindigkeitsnetzwerke und einen effizienten und zuverlässigen Datentransfer ermöglicht. Alle Glasfasernetze nutzen die optischen Transceiver, die im laufenden Betrieb austauschbare Module sind, die an die Kommunikationsgeräte angeschlossen werden. Eine Vielzahl von optischen Transceivern wurden entwickelt und sind derzeit in verschiedenen Netzwerken auf der ganzen Welt im Einsatz. Dieser Artikel gibt einen Einblick in die verschiedenen Arten von optischen Transceivern, die Anwendungen, die die optischen Transceiver nutzen können, und erklärt auch den Einsatz der optischen Transceiver von CBO-IT mit Kommunikationsgeräten mehrerer Originalhersteller (OEMs). Beginnen wir damit, die Grundlagen eines optischen Sende-Empfängers besser zu verstehen.

Was ist ein optischer Transceiver?

Wie bereits erwähnt, ist ein optischer Transceiver ein Schnittstellenmodul, das verwendet wird, um Glasfaserkabel mit einer Kommunikationseinrichtung zu verbinden. Ein optischer Sender-Empfänger ist im laufenden Betrieb austauschbar, so dass er eingesteckt und aus der Kommunikationseinrichtung herausgezogen werden kann, ohne sie auszuschalten. Abbildung 1 zeigt ein grundlegendes Blockdiagramm eines optischen Sende-Empfängers, das dessen Funktionalität veranschaulicht. Ein optischer Sender-Empfänger hat einen Sender und einen Empfänger, die in das Modul integriert sind, um eine Duplexkommunikation zu ermöglichen. Ebenso wird auf der anderen Seite ein ähnlicher Sender-Empfänger installiert, der den Kommunikationszyklus vervollständigt. Ein optischer Sender-Empfänger enthält auch eine Lichtquelle. Bei sehr präzisen optischen Transceivern ist die Lichtquelle ein Laserstrahl. Laserstrahlen bieten eine sehr geringe Streuung und sind daher für die Kommunikation über Singlemode-LWL-Kabel geeignet. Andererseits wird die LED-Lichtquelle für die Kommunikation über multimodale Glasfaserkabel verwendet, da das multimodale Glasfaserkabel Streulicht vertragen kann. Die für die Glasfaserübertragung verwendeten Wellenlängen liegen zwischen 850 nm und 1550 nm. Im nächsten Abschnitt werden wir auf die verschiedenen Formfaktoren eingehen, die in optischen Transceivern verfügbar sind.

Welche Arten von optischen Transceivern gibt es?

Es gibt mehrere Arten von optischen Transceivern, die auf dem Markt erhältlich sind. Die optischen Sender-Empfänger können anhand vieler Faktoren klassifiziert werden, wie z.B.:

• Formfaktor (Physische Abmessungen)
• Bandbreite (100 Mbps, 1 Gbps, 10 Gbps, 40 Gbps, 100 Gbps etc.)
• Anwendung (Fibre Channel, Ethernet, InfiniBand etc.)

Betrachten wir die Klassifizierung von optischen Transceivern anhand des Formfaktors. Optische Transceiver sind hauptsächlich in Formfaktoren erhältlich:

• Gigabit-Schnittstellenkonverter, allgemein als GBIC bezeichnet.
• Small Form-Factor Pluggable, allgemein als SFP bezeichnet.
• Quad Small Form-Factor Pluggable, allgemein bekannt als QSFP
• C Form-Factor Pluggable, allgemein bekannt als CFP

Gigabit Schnittstellenkonverter (GBIC)

Der GBIC-Transceiver wurde erstmals 1990 vom Small Form-Factor Committee (SFF Committee) eingeführt und standardisiert. Der Hauptgrund für die Entwicklung eines solchen Transceivers war, die Verwendung von Glasfaserkabeln zur Verbindung von zwei oder mehr Kommunikationsgeräten zu ermöglichen und mehr Bandbreite und längere Strecken zu ermöglichen. Der GBIC-Transceiver bietet in der Regel eine Duplexbandbreite von bis zu 1 Gbit/s über eine einzige Verbindung, obwohl er für Geschwindigkeiten von bis zu 2,5 Gbit/s getestet wurde.

 GBIC-Transceiver verwendet häufig den SC-Stecker, um das Glasfaserkabel abzuschließen. Transceiver sind auch für 1000BASE-T erhältlich, um die üblichen Twisted-Pair-Kupferkabel abzuschließen. Eines der Hauptmerkmale von GBIC ist, dass es Hot-Swap-fähig ist, d.h. man muss die Kommunikationsausrüstung nicht ausschalten, um den GBIC einzusetzen oder zu entfernen. Auf diese Weise kann das Kommunikationsnetzwerk trotz neuer Verbindungen immer eingeschaltet bleiben.

Abbildung 1 zeigt einen typischen GBIC-Transceiver. Die Abmessungen des GBIC-Transceivers gemäß dem Standarddokument des SFF-Ausschusses betragen 57,15 mm x 12,01 mm x 30,48 mm (L x H x B). Der GBIC-Steckplatz in der Kommunikationsausrüstung ist ebenfalls unter Berücksichtigung der genannten Abmessungen ausgelegt.

Small Form-Factor Pluggable (SFP)

SFP-Transceiver war der nächste Schritt in der Entwicklung von faseroptischen Transceivern, der 2001 auch vom SFF-Ausschuss als Standard entwickelt wurde. SFP-Transceiver ist im Vergleich zu seinem Vorgänger viel kleiner. Die Größe des SFP-Steckplatzes in einer Kommunikationseinrichtung ist in etwa vergleichbar mit dem normalen elektrischen Ethernet-Anschluss. Die im Standarddokument des SFF-Ausschusses angegebenen Abmessungen sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Es ist hier zu erwähnen, dass mehrere Varianten von SFP entwickelt wurden, um eine höhere Bandbreite mit dem ähnlichen Formfaktor zu unterstützen. SFP+ ist ein Transceiver, der 10Gbps Duplexverbindung unterstützt, ähnlich wie QSFP+ bis zu 40Gbps Verbindungen mit einer etwas größeren Größe als SFP und SFP+.

Quad Small Form-Factor Pluggable (QSFP)

QSFP+ (Quad Small Form Factor Pluggable) Transceiver sind die am weitesten verbreiteten 40 Gbps Ethernet-Transceiver. Ursprünglich wurde der QSFP-Standard entwickelt, um 4 x 1 Gbit/s-Kanäle über einen einzigen Sender-Empfänger zu unterstützen, und später wurde die Technologie eingeführt, um 4 x 10 Gbit/s-Kanäle mit 40 Gbit/s Verbindungskapazität zu ermöglichen. QSFP+ Transceiver sind kompakt und bieten eine hervorragende Unterstützung für Verbindungen mit großer Entfernung. Abbildung 1 veranschaulicht einen 40 Gbit/s QSFP+ Transceiver. Die QSFP+ Transceiver können auch den Glasfaserkanal und den Infiniband-Verkehr unterstützen. QSFP+ Transceiver werden in Rechenzentren umfassend eingesetzt, um 40 Gbps Ethernet-Datenverkehr, 10G Glasfaserkanal oder QDR Infiniband zu übertragen. Die führenden Erstausrüster wie Cisco, HP und Juniper verfügen über eine breite Palette von Netzwerkgeräten, die 40 Gbps Ethernet und QSFP+ Transceiver unterstützen.

C Form-Faktor Steckbar (CFP)

Um die ständig wachsende Nachfrage nach Kommunikation mit höherer Geschwindigkeit zu befriedigen, begannen die Ingenieure mit der Entwicklung eines Transceivers, der 100Gbps und höhere Bandbreiten unterstützen konnte. Im Jahr 2009 brachte CFP MSA einen neuen standardisierten Transceiver namens CFP auf den Markt, der den 100Gbps-Datenverkehr unterstützen konnte. Abbildung 3 stellt ein CFP-Modul mit den Abmessungen 144,8 mm x 82 mm x 13,6 mm (LxBxH) dar.
 
Ein CFP-Transceiver unterstützt bis zu 10 km Verbindungslänge bei Singlemode-Lichtwellenleitern und bis zu 150 m bei laseroptimierten Multimode-Lichtwellenleitern.
Varianten von CFP-Transceivern wurden auch als Standards entwickelt, CFP2 unterstützt bis zu 200Gbps mit einem kleineren Formfaktor und CFP4 unterstützt bis zu 100Gbps mit Formfaktor ähnlich SFP-Transceivern.

Welche Anwendungen kann ich mit einem optischen Transceiver nutzen?
Optische Transceiver werden für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt und sind in der Regel unabhängig vom Protokoll. Optische Sende-Empfänger sind physikalische Schichtvorrichtungen und dienen nur zum Senden und Empfangen von Daten in Form von Lichtimpulsen. Diese Lichtimpulse werden dann in Bits umgewandelt und der Kommunikationseinrichtung präsentiert. Die Hauptanwendungen von optischen Transceivern sind:

• Ethernet
• Fibre Channel
• InfiniBand
• SDH/SONETTE

Ethernet ist die am weitesten verbreitete Netzwerktechnologie. Fast jedes Datennetzwerk verwendet Ethernet als Basistechnologie. Die andere weit verbreitete Technologie ist der Glasfaserkanal, der hauptsächlich für Speichernetzwerke verwendet wird. Fibre Channel verwendet kundenspezifische optische Transceiver, um das Fibre Channel-Protokoll und seine Geschwindigkeiten zu unterstützen, die sich von den Ethernet-Standards unterscheiden. Zum Beispiel sind optische Ethernet-Transceiver in den Bandbreiten 1 Gbit/s, 10 Gbit/s, 40 Gbit/s und 100 Gbit/s verfügbar, während die optischen Glasfaserkanal-Transceiver in den Geschwindigkeiten 4 Gbit/s, 8 Gbit/s, 16 Gbit/s, 32 Gbit/s und so weiter verfügbar sind. Optische InfiniBand-Transceiver werden auch in spezifischen Netzwerken eingesetzt, in denen das InfiniBand-Protokoll verwendet wird. QSFP optische Transceiver unterstützen InfiniBand. Andere weniger verbreitete Transceiver sind optische SDH/SONET-Transceiver, die in aktiven optischen Netzwerken eingesetzt werden. Diese ermöglichen eine schnellere Kommunikation über Glasfaserkabel in einem großen Netzwerk, das über ein großes physisches und geographisches Gebiet verteilt werden kann. SDH/SONET ermöglicht auch Multi-Protokoll-Übertragungen.

Sind die optischen Transceiver von BlueOptics mit anderen Anbietern kompatibel?

Optische Transceiver sind standardbasierte Geräte, bei denen der Formfaktor, die Pin-Konfiguration und andere elektrische und optische Parameter für jeden Hersteller gleich sind. Es ist nicht notwendig, den optischen Transceiver des Geräteherstellers mit dem Gerät zu verwenden, sondern es kann jeder standardisierte optische Transceiver verwendet werden. BlueOptics optische Transceiver bieten eine große Auswahl und basieren vollständig auf den Standards, so dass sie mit fast jedem normkonformen Gerätehersteller verwendet werden können. Die führenden Anbieter, die von den optischen BlueOptics-Transceivern unterstützt werden, sind:

• Cisco
• Wacholder
• HP
• DELL
• Huawei
• Brokat
• Lenovo
• Fortinet
• Barrakuda

Zusätzlich zu den oben genannten Anbietern werden die optischen BlueOptics-Transceiver von allen anderen führenden Geräteherstellern unterstützt. Um die gesamte Palette der verfügbaren optischen Transceiver zu sehen, besuchen Sie: www.gbic-shop.de