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Optische Transceiver - Anwendungen und Typen

Optische Transceiver werden in modernen Kommunikationsnetzwerken häufig eingesetzt, aber verschiedene Szenarien erfordern unterschiedliche Modultypen. Um die richtige Auswahl zu treffen, ist es wichtig zu verstehen, wo diese Geräte eingesetzt werden und wie sie kategorisiert sind.

Wo werden optische Transceiver verwendet?

Optische Transceiver dienen als die Schlüssel-Schnittstelle in drei wichtigen Bereichen:
1. Telekommunikationsnetze
2. Rechenzentren
Hochgeschwindigkeitsmodule (40G und mehr) sind entscheidend für Server-zu-Server-Verbindungen innerhalb von Rechenzentren, für Rechenzentrumsverbindungen (DCI) und für Unternehmens-Ethernet-Verbindungen.
3. Ethernet-Umgebungen
Unternehmens-Ethernet-Netzwerke nutzen kostengünstige optische Module umfassend für Hochgeschwindigkeitsverbindungen.

Wie optische Transceiver funktionieren

Ein optischer Transceiver integriert sowohl Übertragung als auch Empfang:
  • Übertragung: Elektrische Eingangssignale werden von einem Treiberschaltkreis verarbeitet und in optische Signale umgewandelt, entweder mit einer Laserdiode (LD) oder einer LED.
  • Empfang: Eingehende optische Signale werden von einer Photodiode erkannt, zurück in elektrische Signale umgewandelt, verstärkt und an das Host-System geliefert.
Dieser bidirektionale Prozess ermöglicht es optischen Transceivern, als Brücke zwischen elektrischen und optischen Bereichen zu fungieren.

Häufige Klassifikationen

Optische Transceiver können nach mehreren Standards gruppiert werden:
  • Nach Paketform: 1×9, GBIC, SFF, SFP, XFP, SFP+, X2, Xenpak, 300pin usw.
  • Nach Datenrate: 155 Mbps, 622 Mbps, 1,25 Gbps, 2,5 Gbps, 4,25 Gbps, 10 Gbps, 40 Gbps und mehr.
  • Nach Wellenlänge: Standardwellenlänge, CWDM und DWDM.
  • Nach Faserart: Singlemode (gelb) oder Multimode (orange).
  • Nach Benutzerfreundlichkeit: Hot-Plug-fähig (GBIC, SFP, XFP, Xenpak) oder nicht Hot-Plug-fähig (1×9, SFF).

Vertretertypen von optischen Transceivern

  • GBIC: Ein Gigabit-Schnittstellenkonverter, der Hot-Swapping unterstützt. Einst weit verbreitet, aber allmählich durch kleinere Formfaktoren ersetzt.
  • SFP (Small Form-factor Pluggable): Kompakt, hot-pluggable und platzsparender als GBIC. Varianten umfassen BiDi-SFP, Kupfer-SFP, CWDM-SFP, DWDM-SFP und SFP+.
  • SFP+: Entwickelt für 10G Ethernet und Fibre Channel. Kleiner und energieeffizienter als frühere 10G-Module, erfordert jedoch eine verbesserte Abschirmung.
  • XFP: Hot-pluggable, unterstützt SONET/SDH OC-192, 10G Ethernet und G.709.
  • C-SFP (Kompakte SFP): Eine fortschrittlichere Verpackung von SFP, die ein, zwei oder drei Kanäle in einem kleineren Format ermöglicht.
  • Kupfer-SFP: Verwendet Kupfer-Schnittstellen für die Übertragung über kurze Distanzen (bis zu 100 Meter).
  • BiDi-Module: Arbeiten bidirektional über eine einzelne Faser unter Verwendung unterschiedlicher Wellenlängen für Senden und Empfangen, wodurch Faserressourcen gespart werden.
  • CWDM-Module: Verwenden Sie grobe Wellenlängenmultiplexierung mit breiterem Kanalabstand, geeignet für die Übertragung über mittlere Distanzen.
  • DWDM-Module: Verwenden Sie dichtes WDM mit engeren Kanalabständen, um eine hochkapazitive Langstreckenübertragung und Protokollunabhängigkeit zu ermöglichen.
  • Xenpak, Xpak und X2: Frühe 10G-Modulfamilien. Xenpak wurde zuerst standardisiert, war jedoch relativ groß; Xpak und X2 reduzierten die Größe für Anwendungen mit höherer Dichte.

Schlussfolgerung

Optische Transceiver sind nicht „für alle geeignet“. Telekommunikationsnetze priorisieren Lösungen für lange Strecken und hohe Kapazitäten wie WDM-Module, Zugangsnetze verlangen kosteneffiziente PON- und Fronthaul-Optionen, und Rechenzentren sind auf kompakte, hochgeschwindigkeitsfähige Transceiver wie SFP+ und darüber hinaus angewiesen. Das Verständnis der Unterschiede hilft Netzwerkdesignern, das richtige Modul für jedes Anwendungsszenario auszuwählen.
Tommy