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Übersicht über die Netzwerkprotokolle von Transceivern

Die Kommunikation zwischen zwei beliebigen Endpunkten basiert auf einer Standardsprache, die von beiden verstanden werden kann. In der Welt der Informationstechnologie werden diese Standards als Protokolle bezeichnet. Ein Protokoll ist eine Netzwerksprache, die zum Senden und Empfangen der Nachricht zwischen zwei Kommunikationsgeräten verwendet wird. Jedes Protokoll hat seine eigene Art, das Signal zu senden und zu empfangen, das als Verkapselung bezeichnet wird, aber am Ende ist es alles bis auf die Bits; 0s und 1s.

In diesem Artikel werden wir einige der am weitesten verbreiteten Netzwerkprotokolle besprechen, die zum Senden und Empfangen der Nachrichten auf Transceivern verwendet werden können. Datenraten und Anwendungen dieser Protokolle werden ebenfalls diskutiert, damit wir die grundlegenden Funktionsprinzipien der auf dem Markt erhältlichen Sender-Empfänger verstehen können.

Ethernet

Ethernet ist die am weitesten verbreitete Netzwerktechnologie. Ethernet ist ein mehrschichtiges Protokoll, das sich über die physikalische und Datenverbindungsschicht im OSI-Modell erstreckt. Ethernet findet seine Anwendung in jedem Netzwerk, unabhängig von seiner Größe und Größe. Von kleinen Büros bis hin zu großen Regierungsunternehmen ist Ethernet überall im Einsatz. Ethernet wurde erstmals 1980 eingeführt und 1983 vom IEEE (The Institute of Electrical and Electronic Engineers) standardisiert. Die ursprüngliche Version von Ethernet wurde entwickelt, um 2,94 Mbit/s Daten zu übertragen, seit der ersten Version hat Ethernet eine schnelle Entwicklung und Entwicklung erlebt. Heutzutage kann das Ethernet für 100 Gbps Datenraten genutzt werden.

Ethernet wird häufig in lokalen Netzwerken (LAN) und Metropolitan Area Networks (MAN) eingesetzt. Ungeschirmtes Twisted Pair (UTP) Kupferkabel wird für kürzere Entfernungen und Glasfaserkabel für längere Entfernungen verwendet. Ethernet ist unabhängig vom Trägermedium und die Struktur des Protokolls bleibt sowohl für Glasfaser- als auch für Kupferkabelübertragungen gleich.

Transceiver wie SFP, SFP+, GBIC, QSFP, QSFP, QSFP+ und CFP etc. unterstützen den zu sendenden und zu empfangenden Ethernet-Verkehr. Eine breite Palette von ethernetunterstützten Transceivern ist im GBIC-SHOP erhältlich.

Fibre Channel

Fibre Channel (meist abgekürzt als FC) ist eine Technologie zur schnellen Datenübertragung. Fibre Channel findet seinen Haupteinsatz in Storage Area Networks (SAN). FC wird verwendet, um Daten zwischen Computerspeichern und Computersystemen oder Servern zu übertragen. Eingeführt im Jahr 1997, stellte FC einen Durchsatz von 200 Mega Bytes pro Sekunde (MBps) zur Verfügung, heute kann der Glasfaserkanal Datenübertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 25600 MBps liefern. FC ist eine weit verbreitete Technologie, fast alle der High-End-Server und -Speicher, die heute verfügbar sind, haben Schnittstellen zur Unterstützung von FC.

Eine weitere Variante des Fibre Channel ist Fiber Channel over Ethernet (FCoE). FCoE verwendet Ethernet als Transportmedium, FC-Pakete werden über das Ethernet-Netzwerk gekapselt und bieten so Datenübertragungsgeschwindigkeiten, die der Geschwindigkeit des Ethernet-Netzwerks entsprechen.

Synchronous Optical Networking (SONET) und Synchronous Digital Hierarchy (SDH)

SONET und SDH sind technisch gesehen zwei Namen für eine einzige Technologie; der einzige Unterschied sind die Datenraten, die als Ersatz für die ältere Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH) entwickelt wurde. SDH überträgt mehrere digitale Bitströme synchron über das Glasfaserkabel. SDH findet seine primäre Anwendung in optischen Fernnetzen, die zur Übertragung großer Mengen unterschiedlicher Daten verwendet werden. Mit der SDH-Technologie können Telefonate und digitale Daten über ein einziges Kabel übertragen werden, ohne dass es zu Störungen oder Synchronisationsproblemen kommt. Aufgrund dieser Eigenschaft ist SDH auch in Telekommunikationsnetzen weit verbreitet.

SONET wurde von Telcordia und dem American National Standards Institute (ANSI) als T1 standardisiert. 105 Norm. SONET bietet Datenraten im Bereich über 51,8 Mbit/s. SONET ist in Nordamerika und Kanada weit verbreitet.

SDH wurde vom European Telecommunications Standards Institute (ETSI) als Norm entwickelt und ist als Normen der International Telecommunication Union (ITU) G.707, G.783, G.784 und G.803 formalisiert. SDH ist das wichtigste Protokoll, das von der europäischen Regierung verwendet wird. Welt. Die Basisdatenrate von SDH beträgt 155,52 Mbit/s.

SONET und SDH werden hauptsächlich über Glasfaser verwendet, aber für kürzere Entfernungen kann auch elektrischer Draht zur Signalübertragung verwendet werden.

InfiniBand

InfiniBand, meist abgekürzt mit IB, ist ein Kommunikationsstandard für die Computernetzwerke, der hauptsächlich im High-Performance- und High-Speed-Computing eingesetzt wird. Das Hauptmerkmal von InfiniBand ist der sehr hohe Durchsatz, die sehr geringe Latenzzeit, die sehr hohe Stabilität und die sehr hohe Zuverlässigkeit. InfiniBand kann entweder als direkte oder geschaltete Verbindung zwischen Servern und Speichersystemen sowie zur Verbindung verschiedener Speichersysteme verwendet werden, die eine besonders hohe Bandbreite erfordern. Im Direktverbindungsmodus sind zwei Endpunkte direkt miteinander verbunden und im geschalteten Verbindungsmodus befindet sich zwischen den beiden Verbindungsendpunkten ein InfiniBand-Switch. Die Datenraten, die mit der InfiniBand-Technologie erreicht werden können, können bis zu 290 Gbit/s betragen. Die Forschung und Entwicklung zur weiteren Erhöhung der Geschwindigkeiten ist im Gange.

Neben den oben genannten Protokollen und Technologien gibt es noch einige andere Protokolle, die verwendet werden. Einige sind proprietäre Protokolle, die vom Gerätehersteller entwickelt wurden, um nur in bestimmten Geräten verwendet zu werden, während andere standardisierte Protokolle für den allgemeinen Gebrauch verfügbar sind. Die Informationstechnologie-Industrie ist bestrebt, die Entwicklung von Protokollen fortzusetzen, die schnellere Datenübertragungsraten und eine hohe Zuverlässigkeit bieten.

Wie kann sich die Auswahl des Formfaktors auf das Data Center Management auswirken?

Die heutige Tendenz unserer Welt, einen sofortigen Zugang zu Daten und Videos über eine wachsende Formation von Geräten wie Handys, Tablets usw. zu erhalten, hat die Verwaltung von Rechenzentren extrem anspruchsvoll gemacht. Daher entwickeln sich im Laufe der Zeit die Systeme und Topologien von Rechenzentren. Wenn wir in die Vergangenheit zurückblicken, werden wir feststellen, dass die Technologielandschaft sich enorm von der heutigen unterscheidet. Angenommen, diese Situation entwickelt sich weiter, was wird dann in den kommenden Jahren passieren? Die folgenden beiden Exponate zeigen die Grundstruktur von Base-8- und Base-12-Netzwerktopologien;

 

 

 

 



Gibt es irgendeine Vorgehensweise, durch die wir die Grundstruktur des Rechenzentrums retten können, falls es sich auf den Weg macht, mit kommenden, unvorhersehbaren Technologien schnell veraltet und unbedeutend zu werden?

Diese Vorgehensweise zur Einsparung von Rechenzentrumsfundamenten besteht darin, mit Produkten zu arbeiten, die eine ähnliche physikalische Größe und Form haben. Wenn Sie Ihr Rechenzentrums-Basissystem auf einem flexiblen Regime aufbauen, das mit den Entwicklungsrichtungen Schritt halten kann, dann können Sie im Bereich ähnlicher physischer Größe und Form die Dichte erweitern, indem Sie verschiedene Medien einbauen und unterschiedliche Topologien aufstellen.

Wir werden einige Beispiele besprechen, die zusammen mit den ähnlichen Formfaktor-Kassetten, Patchpanels und Halterungen es der Rechenzentrumsverwaltung leicht machen, ohne Zweifel zu entwickeln und zu erweitern.

Beispiel Nr. 1; Patch-Panels

Wir können eine neue Patchpanel-Unterstruktur als Bewegung von einer Base-12- zu einer Base-8-Topologie mit herkömmlichen Patchpanels beschreiben. Die Hersteller können die Topologie in einer breiten Skala der Dichteanordnung aufstellen, wenn sie flexible Base-8-Elemente unter Verwendung ihrer traditionellen physischen Größe und Form entwickeln. Zum Zeitpunkt der Umsiedlung brauchen Sie diese nicht zu behalten und dieses Verfahren kann auch Ihre Zeit und Geld sparen. Durch einen unkomplizierten Austausch können Base-8-Kassetten an die Stelle von Base-12-Kassetten treten, wenn sie einen ähnlichen Formfaktor aufweisen.

Beispiel Nr.2: Unterschiedliche Medienspezifikationen

Kupferverkabelung ist heutzutage überall in verschiedenen Rechenzentren im Einsatz. In Bezug auf Kosteneinsparung, Vertrauenswürdigkeit und Produktion bietet Kupfer bemerkenswerte Vorteile. Wenn wir über die Anforderungen für den Einsatz von geringer Leistung, die Erweiterung des Frequenzbereichs und die größere Reichweite sprechen, dann werden wir sehen, dass Glasfaser in den kommenden Jahren einen großen Auftritt in den Arrangements der schnellen Geschwindigkeit haben wird. Sie haben es nicht eilig, wenn Sie Glasfaser anstelle von Kupfer verlegen wollen, und wenn Sie nicht auf eine Umstellung vorbereitet sind, dürfen Sie Glasfaser nicht anstelle von Kupfer verlegen. Unter Berücksichtigung geeigneter Formfaktoren können Sie Kupfer durch Glasfaser ersetzen, und zwar in Ihrem gesamten Rechenzentrum.

Weitere Vorteile von Form Factor Management

GBIC bietet Patchpanel Lösungen an, die es Ihnen erlauben, die physische Größe und Form nicht nur in Ihrem Rechenzentrum, sondern in Ihrem gesamten Netzwerk zu bestimmen.

Der flexible Aktionsplan bietet verschiedene unverwechselbare Vorteile, die bei anderen Anbietern gar nicht zu sehen sind;

  • Stellen Sie sowohl das Kupfer als auch die Faser ein.
  • Patchpanels in einer Vielzahl von Dichteanordnungen für 144 Ports pro HE passen Base-8 und Bae-12 Topologien an.
  • Kassetten und Fixtures stehen für den ähnlichen Formfaktor.
  • Erweiterte Kassetten mit Beständen von aktuellem B-12 ermöglichen die Bewegung von Base-12 zu Base-8.

Mit GBIC-Lösungen können Sie die Dichte erweitern und die Formfaktoren branchenübergreifend spezifizieren. Sie sollten also mehr über GBIC lernen, um Ihr Wissen zu erweitern.

Vergleich zwischen SFP+ und 10GBASE-T aus der Sicht des Rechenzentrums

Da die Kosten und der Verbrauch sinken, hat in den Rechenzentren, die TOR-Switches verwenden, ein Vergleich zwischen SFP+ und 10GBASE-T begonnen. Beginnen wir mit einem Überblick und diskutieren die Vor- und Nachteile jeder dieser Technologien, damit Sie die beste Entscheidung für Ihre Bedürfnisse treffen können.

 

 

 

 

 

Latenz und Leistung

Mit Hilfe moderner Entwicklungen haben die Switch-Hersteller den Stromverbrauch von 10GBASE-T und Switch-Ports gesenkt. Alte Modelle von Switches benötigten beispielsweise 12 Watt für einen Port. Heute stellen Switch-Hersteller Switches her, deren Leistungsbereich zwischen 1,5 und 4 Watt pro Port liegt.

Obwohl 10GBASE-T-Switches weniger Strom verbrauchen, verbraucht SPF+, das einen kleinen Formfaktor hat und für 10 GB TOR-Switches verwendet wurde, weniger Strom, nämlich fast 1 W für einen Port.

Die Latenzzeit, die SPF+ bietet, ist ebenfalls besser und beträgt 0,3 Mikrosekunden für eine Verbindung. Während die Latenz von 10GBASE-T 2,6 Mikrosekunden beträgt, weil die Ausrüstung komplexe Schemata der Kodierung hat.

In einer Umgebung, in der drei Switches für die Datenübertragung vorhanden sind, bietet der 10GBASE-T-Switch eine Verzögerung von 8 Mikrosekunden, während SPF+ eine Verzögerung von weniger als 1 Mikrosekunde bietet.

SPF+ ist besser für große, schnelle Rechenanwendungen geeignet, da es weniger Strom verbraucht und auch die Latenzzeit gering ist, da bei solchen Anwendungen mehr Ports eine wichtige Rolle beim Stromsparen spielen.

Kosten und Interoperabilität

10GBASE-T-Switches sind seit 2008 auf dem Markt, aber im Jahr 2012 begannen Switch-Hersteller damit, Speichergeräte mit 10GBASE-T-LAN zu importieren. Das Ergebnis dieser Lieferung war, dass die Menge der ausgelieferten 10GBASE- Switches im Jahr 2012 mehr als eine halbe Million betrug.

Im Laufe der Zeit haben sich die Hersteller das Ziel gesetzt, im Jahr 2013 fünf Millionen 10GBASE-T-Ports auszuliefern.Der Preis von 10GBASE-T sinkt aufgrund des zunehmenden Wachstums.

SFP+ DAC-Lösungen von Switch-Herstellern sind exklusiver und teurer als SFP+DACs und Patchkabel der Kategorie 6A, die von Verkabelungsherstellern angeboten werden. Wenn wir SFP+CAN verwenden, während 10GBASE-T die echte LAN-on-Motherland-Technologie geworden ist, werden die Adapter für die Server teurer sein. Wenn wir einen Vergleich zwischen SFP+10GBASE-T-Switches machen, werden wir feststellen, dass die Reichweite von 10GBASE-T zwischen 20 % und 40 % geringer ist.

Da es sich bei der 10GBASE-Technologie um eine sehr kompatible und standardisierte Technologie handelt, verwendet sie den sehr bekannten RJ45-Stecker und kommt mit dem Vergleich mit alten Netzwerken durch Diskussion auf. 1OGBASE-T hat die Fähigkeit, zwischen 1 und 10 Gigabit-Geschwindigkeiten zu arbeiten, was für die Auto-Negotiation unerlässlich ist, und es hilft 10GBASE-T-Servern, bei Bedarf progressiver zu werden. SFP+-Lösungen sind weniger kompatibel und unterstützen die Auto-Negotiation nicht.

10GBASE-T der Kategorie 6A Twisted-Pair-Technologie hat die Fähigkeit, mehr Flexibilität im Design zu bieten, weil es einen Verkabelungsansatz verwendet, der eine Entfernung von bis zu 100 Meter lang abdecken kann. Mit Hilfe von TOR-Servern können auch kürzere Entfernungen mit Patchkabeln der Kategorie 6A erreicht werden. Kabel der Kategorie 6A verwenden einen strukturierten Verkabelungsansatz, was bedeutet, dass diese Kabel für Entfernungen beliebiger Länge verwendet werden können.

Auf der anderen Seite haben SFP+ DAC eine Fähigkeit, sich einer Entfernung von 10 Metern zu nähern, daher müssen sie in vorher festgelegten Längen gekauft werden. Die Kategorie der SFP+, die als aktive optische Kabel bezeichnet wird, wird für größere Entfernungen verwendet, aber sie ist sehr teuer und hat die gleichen Nachteile wie SFP+DAC.

Klug wählen

 

Wenn Sie sich in einer Situation befinden, in der Sie zwischen SFP+ und 10GBASE-T wählen müssen, müssen Sie über Ihre Bedürfnisse nachdenken. Wenn eine geringere Latenz und ein niedrigerer Stromverbrauch wichtig sind, dann ist SFP+ die richtige Wahl für Sie. Wenn Preis, Flexibilität und Entfernung Ihre Prioritäten sind, dann ist 10BASE-T die beste Wahl für Sie.

Unabhängig davon, welche Lösung für Sie die beste ist, müssen Sie bedenken, dass eine qualitativ hochwertige Verkabelung von Herstellern mit gutem Ruf dazu beiträgt, die Leistung und Glaubwürdigkeit sicherzustellen.

Unternehmen, die Switches herstellen, bieten DAC-Kabel für SFP+ und Patchkabel der Kategorie 6A für 10GBASE-T an und haben auch Spezialisten, die Ihnen bei der Auswahl zwischen diesen beiden Arten von Switches helfen. Diese Unternehmen bieten SFP+ DAC-Kabel an, die eine optimale Verzögerung und druckgegossene Verbindungen aufweisen, was gut für die Elastizität der Kabel ist, während Patchkabel der Kategorie 6A mit einer patentierten Technologie hergestellt werden, die bei alltäglichen Stresssituationen hilft. Kabel der Kategorie 6A werden auch in einer solchen Form hergestellt, dass die Verbindungen leicht nachverfolgt werden können.

Eine Einführung in die breitbandige Multimode-Faser

Die Verbraucher verlangen mehr Geschwindigkeit, daher sind Datenanbieter gezwungen, sich in Richtung schnellerer Geschwindigkeit und höherer Verbindungen zu bewegen - speziell um die Fähigkeit zu erhöhen, die aktuellen Bedürfnisse wie Amazon, Google, Apple, Facebook und Microsoft zu bewältigen. Gängigere Geschwindigkeitsskalen wie 25-100G Ethernet werden ständig zu einer adaptiven Einheit in solchen massiven Unternehmen, und die gesamte Branche hat sich für die Entwicklung der nächsten Ethernet-Generation zusammengeschlossen, um 200 und 400G Ethernet zu produzieren.

In der heutigen Welt ist die Multimode-Faser eine sehr gute Lösung für solche Umgebungen, in denen Geschwindigkeit erforderlich ist; sie hat eine sehr hohe Belastbarkeit für ungeordnete Faserfälle und hat vergleichsweise schwache Verbindungsverluste an beiden Enden. Das Verkabelungssystem, das dafür eingeführt wurde, hat LEDs und VCSEL kombinierte optische Transceiver, die am besten für kurze sowie lange Ausdehnung optische miteinander zu verbinden sind.

MMF hat die Kanalkapazität durch die Verwendung von ausgerichteten Übertragungen und vielen Fasersträngen erhöht, aber dies hat auch zu einer Erhöhung der Preise geführt.

Einschränkungen der Multimode-Faser

OM1- und OM2 Multimode Glasfaserkabel wurden in erster Linie für die Unterstützung von 100- und 1000G-Fast-Ethernet (100BASE-SX und 1000BASE-FX) entwickelt und konnten sich für Datengeschwindigkeiten von 10 und 25Gbps nicht bewähren. Standards wie TIA-568.3-D empfehlen OM1 und OM2 MMF nicht für neuere Installationen.

Bis vor kurzem wurden OM3 & OM4 (LOMMF) Kabel für Fiber Channel, InfiniBand, 100G, 10G und 40G Protokolle empfohlen.

Es ist eine Tatsache, dass durch die Erhöhung der Bandbreitenanforderungen schneller zu einem großen Teil als VCSEL-Basis-Transceiver treten wird und es wird eine Erhöhung der Preise für die Glasfaser-Verbindung-System, um mit der neuen Generation Ethernet Tempo und seine Migration zu bewältigen verursachen. Betrachten wir als Beispiel den IEEE 802.3bs würdigen Entwurf, 400GBASE-SE-SR16 muss die alte Technologie 100GBASE-SR4 wiederverwenden, und für Steckverbinder statt MPO-12 zu MPO-32.


Breitbandige Multimode-Faser - eine mögliche Alternative

Die von ANSI/TIA entwickelte Wideband Multimode Faser kann mit den hohen Werten der Aufblähung und der oberen Bandbreite abgerechnet werden. Sie arbeitet mit Wellenlängen, um die Kapazität jeder Faser um bis zu vier Faktoren zu erhöhen, was hohe Datenratensteigerungen ermöglicht. Auf diesem Weg kann ein Fasersignal an vier Betriebsfenster übertragen werden, anstatt vier verschiedene Fasern für den gleichen Zweck zu erstellen.

Die neue Breitband Multimode Faser-Norm (TIA-492AAAE) wurde im Juni 2016 zur Veröffentlichung in Betracht gezogen, nachdem eine TIA-Taskforce eine industrieweite Studie abgeschlossen hatte, die 20 Monate dauerte. Vor kurzem hat auch die Internationale Institution für Normung/Internationale Elektrotechnische Kommission (ISO/IEC) beschlossen, OM5 als Bezeichnung für Breitband-Multimodefasern vorzuschlagen. OM5 wird von IEEE 802.3 für die Entwicklung der kommenden Ethernet-Generationen empfohlen.

Multi-Mode-Faser kann unterstützen:

  • Wellenlängenmultiplexing (WDM) über den Wellenlängenbereich 840nm -953nm
  • OM4-Multimode-Faser bei 850 Nanometern.

Die effektive modale Bandbreite (EMB), nicht nur helfen, die Bitrate von 25,78125Gbps als pro Standard von 100GBASE-SR4 (IEEE 802.3bm), aber es kann auch 28,05Gbps unterstützen, wie in 32G Fiber Channel Standard erforderlich ist, ist die höchste Signalisierungsrate für eine gegebene Entfernung von jedem Breitband-Multimode-Faser bei 100 Meter Mindestreichweite alle über den gesamten Wellenlängenbereich.

Die Einschränkung bei Multimode-Faserverbindungen ist die Datenrate und die größtmögliche Reichweite:

  • Glasfaserkabel besondere Dämpfung (Minimierung der Signalstärke) und vor dem Problem der Unterbrechung der Verbindung.
  • Chromatische Dispersion in der Faser (Ausbreitung von Lichtimpulsen über die Zeit aufgrund unterschiedlicher Wellenlängen, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen)
  • Modale Bandbreite der Faser

Da die chromatische Dispersion von Multimode Fasern (MMF) und die Kabeldämpfung bei unteren und oberen Wellenlängen unterschiedlich ist, ist die unterstützte niedrigste EMB bei 953 Nanometern vergleichsweise niedriger als bei 840 Nanometern. Um die Abwärtskompatibilität zu gewährleisten, soll die minimal nutzbare EMB (effektive modale Bandbreite) von Breitband-Multimode-Fasern (MMF) bei 850 Nanometern den gleichen Wert haben wie bei OM4.

Weitere erhebliche Beeinträchtigungsaspekte der Verbindung;

  • Leistung des Senders
  • Optische Variation in der Stärke.
  • Signal-Rausch-Verhältnis (SNR)
  • Bandbreite und Empfindlichkeit des Fotodetektors
  • Übersprechen zwischen zwei oder mehreren Nachbarkanälen

Die oben genannten Faktoren wurden von IEEE 802.3 speziell entwickelt, um eine technisch bessere, realisierbare und adäquate Massenleistungsspanne für Transceiver-Produkte zu haben.

Mögliche SWDM-Anwendungen


Es ist ratsam, für direkte Punkt-zu-Punkt-Verbindungen statt MPO-Trunks ein Glasfaserpaar zu verwenden, um die Kosten zu senken. Wie anhand der folgenden Abbildungen festgestellt werden kann, ist die Multimode-Glasfaser-Patchkabel-Verkabelung kostengünstiger als die parallele Multimode-Glasfaser;

Die Idee, eine einzelne Faser für die Übertragung mehrerer Wellenlängen zu verwenden, ist nicht neu, da sie in der Telekommunikationsbranche häufig verwendet wird, um die Anzahl der Single-Mode-Fasern zu verringern. Auch für Datenübertragungsanwendungen mit kurzer Reichweite hat sich die Verwendung von Transceiver-Lösungen mit zwei und vier Wellenlängen von Cisco BiDi und Arista Universal als Marktfavorit erwiesen.

Der SWDM-Verband wurde 2015 von einem Konsortium von Glasfaser-Hardware-Anbietern gegründet, um die Eigenschaften der OM5-Breitband-Multimode-Faser zu berücksichtigen, die den breiteren Wellenlängenbereich von 850 bis 953 nm unterstützt und die Anzahl der Fasern durch die Übertragung mehrerer VCSEL-Wellenlängen bei gleichzeitigem Verbleib in derselben Multimode-Faser eher reduzieren kann.

Die Raster für die potenziellen Wellenlängen sind mit einem Abstand von 30nm als 850 Nanometer (λ1), 880 Nanometer (λ2), 910 Nanometer (λ3) und 940 Nanometer (λ4) bezeichnet. Muster für sowohl 40 als auch 100G QSFP SWDM4 sind für die Demonstration offen und es soll Anfang 2017 veröffentlicht werden.

Die Fortschritte auf dem Gebiet der Multimode-Faserentwicklung gehen täglich weiter, wir halten Sie hier auf dem Laufenden. Die breitbandigen Multimode-Lösungen von Belden umfassen die besten und optimalen Fasern, um die Bandbreite durch die Nutzung mehrerer Wellenlängen im extremen Bereich des Spektrums zu erhöhen. Erfahren Sie mehr über die Fähigkeiten und Erfahrungen, die wir Ihnen vermitteln können, um Kosten zu senken, Servicezeiten zu verbessern, Flächenvorteile zu nutzen und Sicherheit zu gewährleisten.

Was ist ein abstimmbarer DWDM-Transceiver und wie funktioniert er?

Abstimmbare Wellenlänge - Eine agile Technologie

Laser, die die Eigenschaft haben, die Wellenlängen entsprechend den Werten des ITU-Gitters einzustellen, werden als abstimmbare Laser bezeichnet und bilden die agile Klasse der Transceiver-Module. Das Funktionsprinzip und die Fähigkeit, eine solche Karte herzustellen, waren viele Jahre lang als Technologie verfügbar, aber ihr Produktionseinsatz war nach der Entwicklung und Massenproduktion von abstimmbaren steckbaren Optiken sinnvoll.

Die abstimmbaren Transceiver sind nur für die optische Transporttechnik DWDM entwickelt worden, da der Abstand zwischen den ITU-Netzen im Vergleich zur WDM-Technologie, bei der der Abstand größer ist, sehr gering ist. Typischerweise sind diese abstimmbaren Optiken für das C-Band mit 50GHz Abstand. Es können etwa 88 verschiedene Kanäle mit Intervallen von 0,4 nm, dem 50-GHz-Band, eingestellt werden.

Frühe DWDM-Systeme verwendeten als Lichtquellen festwellige Laser, was bedeutete, dass viele Arten von optischen Transceivern für die Wellenlängenkanäle benötigt wurden. Mit zunehmender Kanalanzahl steigen auch die Kosten für den Kauf, die Lagerung und die Verwaltung von Ersatzteilen für das System, wobei pro Wellenlänge ein Ersatzteil benötigt wird. Ein einziger abstimmbarer Laser könnte vier, acht oder sogar alle Kanäle in einem DWDM-System ersetzen, was zu einer erheblichen Reduzierung der Investitions- und Betriebskosten führt.

Die erste naheliegende Anwendung für abstimmbare optische Transceiver bringt also den Vorteil, dass die Reservechargen reduziert werden. Auf diese Weise können die Außendiensttechniker mit einer abstimmbaren Sender-Empfängerkarte jede fest abgestimmte Fehlerkarte im angegebenen C-Band-Bereich ersetzen. Da die Optik solcher abstimmbarer Karten abstimmbare Laser beinhaltet, ist ihr Preis aufgrund der Technologie der Frequenzanpassung höher als bei festen Karten. Die Leistungsgrenzen von abstimmbaren Lasern hängen von der Technologie im Inneren des Lasers ab.

Abstimmbare Laserklassifizierung

1.    Schmalbandige abstimmbare Laser
Distributed Feedback (DFB)
Verteilter Bragg-Reflektor (DBR)
2.    Breit einstellbare Laser
DFB-Laser-Arrays
DBRs auf Steroiden'.
Laser mit externem Resonator

Oberflächenemittierende Laser mit vertikalem Resonator - VCEL

So gibt es beispielsweise bei verteilten Bragg-Reflektor-(DBR)-Lasern einen Kompromiss zwischen Ausgangsleistung und Abstimmbereich. VCSEL (vertical-cavity surface-emitting laser) - basierte Laser liefern ebenfalls extrem niedrige Leistungen, obwohl dies unabhängig vom Abstimmungsbereich ist. Ein Weg um das Problem der niedrigen Leistung ist die Integration von Semiconductor Optical Amplifiers (SOAs) mit den Lasern, aber auch dies hat Nachteile durch erhöhte Fertigungskomplexität und ein höheres Rauschen, was letztendlich zu mehr Bitfehlern bei einer Langstreckenverbindung führt. Unterschiedliche Abstimmmechanismen haben unterschiedliche Abstimmgeschwindigkeiten. Die thermische Abstimmung ist am langsamsten und dauert bis zu mehreren Sekunden, bis sich die Laserwellenlänge stabilisiert hat. Die elektronische Abstimmung ist die schnellste und kann in Millisekunden oder weniger durchgeführt werden. Einer der Gründe, warum schmalbandige abstimmbare Laser früher als ihre breit abstimmbaren Cousins zum Einsatz kamen, ist, dass sie auf einer Technologie basieren, die den Standard-DFBs -(Distributed-Feedback-Laser) sehr ähnlich ist. Das bedeutet, dass die Technologie ausgereifter ist. Außerdem gibt es einen höheren "Komfortfaktor" bei Dienstleistern und Carriern, was wichtig ist. Kurz gesagt, der abstimmbare Laserhersteller muss die wichtigsten Anliegen eines Systemanbieters oder Carriers erfüllen: Leistung, Zuverlässigkeit und Kosten.

Abstimmbare Laseranwendung

1. Wellenlängen-Routing
In ROADM-Systemen können abstimmbare Laser dem System jede Wellenlänge hinzufügen, während abstimmbare Filter jede Wellenlänge aus dem System entfernen können. Wellenlängenrouting, wie diese Anwendung genannt wird, ist eine gute fortschrittliche Technologie, die auf den abstimmbaren Lasern basiert.

2. dynamische Wiederherstellung
Wenn ein DWDM-Kanal ausfällt, kann ein abstimmbarer Laser den Dienst automatisch wiederherstellen. Damit dies funktioniert, muss der Laser in der Lage sein, die ausgefallene Wellenlänge in etwa 10 Millisekunden oder weniger einzustellen und zu fixieren - um die gesamte Wiederherstellungszeit unter den Sonet-Anforderungen von 50 ms zu halten.

3. optische Paketvermittlung
Echte optische Paketvermittlung erfordert, dass Signale paketweise paketweise wellenlängengeroutet werden. Damit dies Realität wird, muss es möglich sein, den Laser in sehr kurzer Zeit - in der Größenordnung von Nanosekunden - zu schalten, damit das Schalten nicht zu viel Latenz in das System bringt.

Es gibt auch die zusätzliche Herausforderung der Fertigung: Es ist eine Sache, eine leistungsstarke, zuverlässige Komponente herzustellen, und eine ganz andere, dies in der Menge zu tun. Die Fertigung hat einen großen Einfluss auf Leistung und Kosten.

Wieder einmal sehen wir den Vorteil, von echten Herstellern mit einer qualitätskontrollierten Produktionsstätte zu kaufen, die die Zuverlässigkeit und Stabilität eines so komplexen optischen Produkts über die Zeit garantiert.