13. Mai 2022
In den Transceiver-Vers Teil II: Eine Galaxie von Transceiver-Typen
Im ersten Blog unserer Into the Transceiver-Serie haben wir uns auf die konzentriert 6 Fragen, die Sie stellen müssen Bei der Auswahl von Transceivern für Ihre Netzwerkanwendung ist es wichtig, die richtigen Fragen zu stellen. Die andere Hälfte besteht darin, zu wissen, was verfügbar ist. Transceiver-Typen lassen sich auf verschiedene Weise gruppieren (nach Formfaktor, Datenrate, Codierung, Plattform usw.). Der Einfachheit halber gruppieren wir sie hier wie folgt:
- Kupfer- und aggregierte Lösungen
- Grau (Breitband)
- WDM (Wellenlängenmultiplex)
- BiDi (bidirektional)
- PON (Passives Optisches Netzwerk)
- Kohärent
Kupfer- und aggregierte Lösungen
Transceiver für die Kommunikation über Kupferleitungen sind mit Datenraten von bis zu 10G erhältlich. Während sie in Legacy-Architekturen immer noch weit verbreitet sind, beginnen zukunftsorientierte Netzwerkaufbauten, Kupferverbindungen durch Glasfaser-Transceiver zu ersetzen, die nicht so schwer und in der Regel einfacher zu installieren und zu warten sind. Beachten Sie, dass Kupfer-Transceiver auf Entfernungen von 100 m begrenzt sind, während die optischen Versionen (wie die graue Optik und andere unten) viel weiter gehen können.
| Formfaktor | Art | Daten Rate | Maximale Entfernung | Mittel | Verbinder | λ |
| SFP | Kupfer | 1G | 100m | Kat5 | RJ45 | N / A |
| SFP+ | Kupfer | 10G | 50m | Cat6A/7 | RJ45 | N / A |
Tabelle 1 – Kupfer-Transceiver im 1G-SFP- und 10G-SFP+-Formfaktor.
Beachten Sie auch, dass das Copper 1G in Single-Rate-, 1G- oder Tri-Rate-Design mit 10 Mb/100 Mb/1000 Mbit/s erhältlich ist.
Zwei Arten von Transceivern, die nicht ganz in die anderen Kategorien passen, sind DAC (Direct Attach Cable) und AOC (Active Optical Cable). Ein DAC ist ein Kupferkabel, das an jedem Ende einer Verbindung mit einem Transceiver fest verdrahtet ist, während ein AOC ähnlich ist, aber an jedem Ende eine Glasfaser „fest verdrahtet“/eingebettet in Transceiver hat. Sie sind in mehreren Längen und Breakout-Konfigurationen erhältlich, einschließlich des beliebten 4x 10G SFP+, das zu 1x QSFP aggregiert wird.
Aggregierte Lösungen haben Vor- und Nachteile. Ein Vorteil ist, dass AOCs und insbesondere DACs extrem kostengünstig und stromsparend sind. Die aggregierte Lösung erfordert im Vorfeld weniger SKUs, da optische Jumper-Komponenten und Transceiver in einem Kit zusammengefasst sind. Ein Nachteil ist jedoch, dass bei Ausfall einer einzelnen Komponente die gesamte Kabel-Transceiver-Baugruppe ausgetauscht werden muss, während bei disaggregierten Lösungen nur das defekte Teil ausgetauscht wird. AOCs und DACs haben unterschiedliche Längen, sodass Sie für jede in Ihrem Netzwerk benötigte Kabellänge ein Ersatz-AOC oder -DAC vorhalten müssen, anstatt nur eine Kabelrolle und einige verschiedene Transceivertypen vorzuhalten. Berücksichtigen Sie bei der Entscheidung für eine aggregierte oder disaggregierte Lösung (Transceiver und Kabel werden separat verkauft und installiert) die langfristige Netzwerkplanung und -wartung. Bei einigen der neuesten Technologieentwicklungen, wie etwa 400G-Transceivern, sind 400G-DAC-Kabel beispielsweise mit Abstand die kostengünstigsten pro 100G. Aufgrund der dicken Abschirmung zum Schutz vor Störungen ist der Biegeradius jedoch ziemlich eingeschränkt, was die ordnungsgemäße Installation im Rack und die Fehlersuche im Betrieb für Außendiensttechniker sehr problematisch macht.
Graue Optik
Breitbandoptiken (oder nicht kanalisierte Optiken) werden oft als „Gray“ bezeichnet. Die in Gray-Transceivern verwendeten Laseremittertypen verfügen über ein breites Spektrum. Das bedeutet, dass die mittlere Wellenlänge beispielsweise 850 nm betragen kann, während die tatsächlich gemessene Wellenlänge zwischen 830 und 870 nm liegen kann. Daher wird für eine Quelle mit einer mittleren Wellenlänge von 850 nm eine Toleranz von +/-20 nm angenommen.
| Formfaktor | Art | Maximale Entfernung | Mittel | Verbinder | λ |
| SFP | Grauer SX | 500m | MMF | LC-Duplex | 850nm |
| SFP | Graues LX | 10km | SMF | LC-Duplex | 1310nm |
| SFP | Grau EX | 40km | SMF | LC-Duplex | 1310nm |
| SFP | Grauer ZX | 80km | SMF | LC-Duplex | 1550nm |
| SFP | Graues EZX | 120 km, 160 km | SMF | LC-Duplex | 1550nm |
| SFP+ / XFP | Graue SR | 300m | MMF | LC/UPC-Duplex | 850nm |
| SFP+ / XFP | Grau LR | 10km | SMF | LC/UPC-Duplex | 1310nm |
| SFP+ / XFP | Graue Notaufnahme | 40km | SMF | LC/UPC-Duplex | 1550nm |
| SFP+ / XFP | Grau ZR | 80km | SMF | LC/UPC-Duplex | 1550nm |
| SFP+ / XFP | Graues EZR | 100km | SMF | LC/UPC-Duplex | 1550nm |
Tabelle 2 – Graue Transceiver-Typen im 1G-SFP- und 10G-SFP+/XFP-Formfaktor.
Was bedeuten SX, LX, EX, ZX und EZX?
S, L, E, Z geben die Wellenlänge des Lasers und die Reichweite (Entfernung) des Transceivers an.
S = Kurzwellenlänge (850nm)
L = lange Wellenlänge (1310 nm typischerweise bis zu 10 km)
E = Extended Reach-Wellenlänge (1310/1550 nm bis zu 40 km)
Z = Extra – lange Wellenlänge (1550 nm bis zu 80 km)
EZ= Extra ZX/ZR Wellenlänge (1550nm bis 120km)
X = steht für External Sourced Coding, was in 8-Bit- und 10-Bit-Codierungstyp übersetzt wird (erforderlich für 1 G).
In ähnlicher Weise sehen Sie neben den SFP+-Typen wieder S, L, E und Z, aber gefolgt von einem R anstelle eines X. Das R zeigt die ScRambled-Codierung an, insbesondere „64-Bit-66-Bit-Codierungstyp“, der für erforderlich ist 10G (auch 40G- und 100G-Ethernet-Protokolle). Manchmal als 64B66B oder 64b/66b geschrieben, ist es ein Zeilencode, der 64-Bit-Daten in 66-Bit-Daten umwandelt.
WDM (Wellenlängenmultiplex)
WDM (Wavelength Division Multiplexing)-Transceivertypen werden in CWDM (Coarse WDM) und DWDM (Dense WDM) unterteilt. Dies sind Transceiver, die speziell für den Einsatz in entwickelt wurden WDM-Systeme.
| Formfaktor | Art | Maximale Entfernung | Mittel | Verbinder | λ |
| SFP | CWDM-EX | 40km | SMF | LC-Duplex | CWDM |
| SFP | CWDM-ZX | 80km | SMF | LC-Duplex | CWDM |
| SFP | CWDM-EZX | 120 km, 160 km | SMF | LC-Duplex | CWDM |
| SFP | DWDM-EX | 40km | SMF | LC-Duplex | C-Band |
| SFP | DWDM-ZX | 80km | SMF | LC-Duplex | C-Band |
| SFP | DWDM-EZX | 120 km, 160 km | SMF | LC-Duplex | C-Band |
| SFP+ / XFP | CWDM ER | 40km | SMF | LC/UPC-Duplex | CWDM |
| SFP+ / XFP | CWDM ZR | 80km | SMF | LC/UPC-Duplex | CWDM |
| SFP+ / XFP | DWDM ER | 40km | SMF | LC/UPC-Duplex | C-Band |
| SFP+ / XFP | DWDM ZR | 80km | SMF | LC/UPC-Duplex | C-Band |
Tabelle 3 – CWDM- und DWDM-Transceiver-Typen im 1G-SFP- und 10G-SFP+/XFP-Formfaktor.
CWDM – die Wellenlängen liegen typischerweise zwischen 1430 und 1610 mit einem Abstand von 20 nm (weil Sie eine 1430-Sendeoptik haben können, die eine Toleranz von +-6,5 nm haben kann, sodass der Abstand dazu beiträgt, dass der nächste Kanal sich nicht mit dem von Ihnen verwendeten Kanal überlappt) .
DWDM – Die meisten DWDM-Wellenlängen fallen in das C-Band (siehe die Referenztabelle für Standardwellenlängen). Beachten Sie die Beziehung zwischen den ITU-Kanälen und der Frequenz: Wenn Sie die anfängliche „19“ ignorieren und das Dezimalkomma um 2 Stellen nach links verschieben, erhalten Sie den ITU-Kanal (Bsp. 196000GHz = ITU-Kanal 60,00, 195950 GHz = ITU-Kanal 59,50).
DWDM-Transceiver sind entweder in einer festen Kanal- oder in einer abstimmbaren Version erhältlich. Beide sind in den Versionen C-Temp oder I-Temp erhältlich.
- Festkanal-DWDM-Optik – Jede Optik ist ein fester Wellenlängen-/ITU-Kanal und kann nur als solcher eingesetzt werden
- Abstimmbare DWDM-Optik – Jede Optik ist innerhalb des gesamten ITU-Wellenlängenspektrums abstimmbar. Die Optik kann nach Bedarf abgestimmt werden, um die erforderliche Wellenlänge zu erfüllen
Der Unterschied zwischen Festkanaloptik und abstimmbarer Optik lässt sich leicht wie folgt erklären: Festkanaloptik ist wie eine Schachtel Buntstifte, bei der für jede Farbe ein eigener Transceiver vorhanden ist. Abstimmbare Optiken hingegen sind wie Stifte mit allen Farben, die man einfach einklicken kann. Deshalb ist die abstimmbare Option hinsichtlich der Einsparung vorzuziehen. Anstatt für jede Wellenlänge einen Ersatz-Festkanal-Transceiver vorzuhalten, benötigen Sie nur einen abstimmbaren.
Wie Sie vielleicht sowohl in Tabelle 2 als auch in Tabelle 3 bemerkt haben, ist die maximale Entfernung, die die Optik erreichen kann, auf 80-100 km für 1G- bis 10G-Transceiver begrenzt. Der Hauptgrund für diese Einschränkung ist die Streuung. Dispersion ist eine physikalische Einschränkung optischer Fasern, die kurz als Verbreiterung der optischen Impulse beschrieben werden kann, wenn sie sich über die Faser ausbreiten. Je länger die zurückgelegte Strecke ist, desto schlimmer ist die Wirkung. Dies macht es für den Empfänger schwieriger, benachbarte Impulse/Informationsbits zu unterscheiden, und erzeugt schließlich eine Erhöhung der Bitfehlerrate. Sie können mehr über die chromatische Dispersion und die Einschränkungen erfahren, die sie DWDM-Systemen hinzufügt, indem Sie dies kostenlos herunterladen eBook.
Eine Zusammenfassung und ein Vergleich von Gray-, CWDM- und DWDM-Optiken ist unten dargestellt, einschließlich der jeweils verfügbaren Datenraten.
| Technologie | Breitband (grau) | CWDM | DWDM |
| Wellenlängen (nm) | 850, 1310, 1550 | 1430 – 1610 | ~1520 – 1570 |
| Max. Kapazität (Einzelfaser) | 1-3 Kanäle | 16 Kanäle | 160 Kanäle |
| Relative Kosten | Niedrig | Mittel | Hoch |
| Abstimmbare Verfügbarkeit | N / A | Nein | Ja |
| Verfügbare Datenraten (Gbit/s) | 1, 10, 25, 40, 100, 200, 400 | 1, 10, 100* | 1, 10, 25**, 100, 400 |
Tabelle 4 – Zusammenfassung der Gray-, CWDM- und DWDM-Transceiver-Typen
* 100G CWDM verwendet 1271, 1291, 1311, 1331 Wellenlängen
** 25G-DWDM-SFPs sind neu, werden aber aufgrund von Beschränkungen des Verbindungsbudgets nicht weit verbreitet
Bidirektionale Transceiver
Die meisten Transceiver haben eine TOSA (Transmitter Optical Sub Assembly) und eine ROSA (Receiver Optical Sub Assembly), aber wenn die beiden zu einer Einheit kombiniert werden, wird daraus eine BOSA (BiDirectional Optical Sub Assembly). Wir nennen diese kombinierte Einheit kurz BiDi. BiDis haben den Vorteil, dass sie eine Einzelfaserlösung ermöglichen und die folgenden Eigenschaften aufweisen:
- Ein Paar ist erforderlich
- 4 verschiedene Paartypen erhältlich
-
- 1270/1330nm (10G)
- 1310/1490nm (1G)
- 1310/1550nm (1G)
- 1490/1550nm (1G oder 10G)
- Kann entweder ein 1270/1330-nm- oder ein 1310/1490-nm-Paar im Express-Port eines DWDM-Mux verwenden
| Formfaktor/Typ | Art | Maximal verfügbare Entfernung (km) | Leitungsrate | Mittel | λ |
|---|---|---|---|---|---|
| SFP | BIDI | 10, 40, 80, 120, 160 | 1G | SMF | CWDM |
| SFP+ | BIDI | 10, 20, 40, 60, 80 | 10G | SMF | CWDM |
| XFP | BIDI | 10, 20, 40 | 10G | SMF | CWDM |
Tabelle 5a BiDi für CWDM, BiDi, LC-Anschluss, 1G-10G
| Formfaktor | Art | Maximale Entfernung | Leitungsrate | Mittel | Verbinder | Elektrische Schnittstelle | Optische Schnittstelle | λ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SFP28 | BIDI | 10, 20km | 25G | SMF | Simplex-LC | C27/C33 | ||
| SFP28 | BIDI | 30, 40 km | 25G | SMF | Simplex-LC | C27/C31 | ||
| QSFP | SR BIDI | 150m | 40G | MMF | Duplex-LC | 4x10G-NRZ | 2x20G PAM4 | 850/900nm |
| QSFP28 | CWDM4 BIDI | 2km | 100G | SMF | Simplex A-LC | 4x25G-NRZ | 4x25G-NRZ | C27-C33 |
Tabelle 5b BiDis 25 – 100G
Beim Aufsteigen von 10G-Hardware auf 25G-Hardware sind BiDis etwas häufiger. Ähnlich wie bei 1G- und 10G-BiDi haben Sie 1 optischen Port, aber anstelle von 1x Senden und 1x Empfangen haben Sie tatsächlich 2x Senden und 2x Empfangen von Signalen. Dies ist eine Möglichkeit, einige der Bedenken hinsichtlich der chromatischen Dispersion zu beseitigen, wenn Sie ein optisches Signal mit 25 G verwenden. C27, C31 und C33 sollten nicht mit den DWDM-Kanälen 27 und 31 verwechselt werden. Das C steht in diesem Fall für die CWDM-Wellenlängen 1270, 1310 und 1330. DWDM-Wellenlängen werden normalerweise mit ihrem ITU-Kanal bezeichnet. Derzeit sind 25G-SFPs auf 40 km begrenzt, aber die Branche bemüht sich, diese Entfernung zu verbessern. Es wird derzeit in Breitband 1310 angeboten, aber die Hoffnung ist, dass der DWDM schließlich 40 km erreicht.
PON
Passive Optical Networking (PON) verwendet stromlose Komponenten wie Strahlteiler, um ein einzelnes Datensignal in mehrere Zweige zu verteilen. Nachfolgend sind die derzeit für PON-Hardware verfügbaren Formfaktoren aufgeführt, einschließlich der Einführung eines neuen Typs von SFP-Formfaktor namens SFP-DD (Dual Density). Dual Density ist im Wesentlichen 2 SFPs in 1.
| Formfaktor | Art | Maximale Entfernung* | Leitungsrate | Mittel | Verbinder | l (nm) |
| SFP | GPON | B+, C+ | 2,5 G | SMF | SC-Simplex | 1490/1310 |
| SFP+ | XGS/PON | N1, N2 | 10G | SMF | SC-Simplex | 1577/1270 |
| SFP+ | XGS/GPON-Kombination | N1, B+ | 2,5/10G | SMF | SC-Simplex | XGS/GPON |
| SFP+ | XGS/GPON-Kombination | N2, C+ | 2,5/10G | SMF | SC-Simplex | XGS/GPON |
| SFP-DD | XGS/GPON-Kombination | N1, B+ | 2,5/10G | SMF | SC-Simplex | XGS/GPON |
| SFP-DD | XGS/GPON-Kombination | N2, C+ | 2,5/10G | SMF | SC-Simplex | XGS/GPON |
| XFP | XGS-PON | N1, N2 | 10G | SMF | SC-Simplex | 1577/1270 |
| XFP | EPON | PR30 | 1G/10G | SMF | SC-Simplex | 1577/1270 |
Tabelle 6 PON-Transceiver-Typen
*Die maximale Entfernung für PON wird am besten anhand des Verbindungsbudgets und nicht anhand einer Entfernungsbewertung interpretiert
| Art | Linkbudget |
| B+ | 29,5dB |
| C+ | 35dB |
| N1 | 29dB |
| N2 | 31dB |
| PR30 | 31,8 dB für 1G / 30 dB für 10G |
Die meiste PON-Hardware ist auch BiDi. Für die GPON-Typen gibt es 1490 / 1310. XGS/PON sendet typischerweise bei 1577 nm und empfängt bei 1270.
Wie in Tabelle 6 oben gezeigt, sind XGS/GPON-Combo-SFPs verfügbar, die es GPON-Betreibern ermöglichen, schrittweise auf XGS/PON umzusteigen – dies ermöglicht es einem, eine einzige Hardware zu kaufen, die für zwei Technologiegenerationen ausgelegt ist. Bei der Verwendung dieser Technologie ist Vorsicht geboten, da Sie dadurch aus einer einzigen Quelle stammen können, da sich der PCB-Anschluss auf der Combo von der Standard-GPON- oder XGS / PON-Optik separat unterscheidet.
Kohärent
Kohärente Optiken haben die Vernetzung grundlegend verändert. Glasfasernetzwerke wurden durch die Vorteile, die kohärente optische Transceiver geliefert haben, für immer verändert: viel größere Kapazität und Flexibilität, höhere Bitraten und bessere Gesamtleistung, um nur einige zu nennen. Kohärente Systeme haben die Kosten niedrig gehalten, indem sie es den Unternehmen erspart haben, mehr Glasfaser zu verlegen.
Eine Reihe von steckbaren 100G-DWDM-Transceivern, darunter CFP DCO, CFP2 ACO/DCO und neuerdings auch der CFP2 DCO, sind eine tragende Säule für Anwendungen wie Transport, Langstrecke, Ultralangstrecke, Unterseekabel und DWDM-Zugang. Die kohärente Technologie wird derzeit auf QSFP56-DD-Formfaktoren umgestellt. Die 400ZR-Implementierung des OIF (Optical Internetworking Forum) hat DWDM-Optiken spezifiziert, die mit QSFP-DD- oder OSFP-Modulen für die gängigen 400GE-Client-Formfaktoren geeignet sind – einschließlich Platz- und Strombedarf. Das bedeutet, dass die Integration von 400-ZR-Optiken in Router weder Platzbedarf noch Routerkapazität einbüßt. Steckbare Module mit erweiterter Reichweite, die in die QSFP-DD- und OSFP-Formfaktoren passen, werden als 400G ZR+ bezeichnet. Weitere Informationen zu kohärenten Steckmodulen finden Sie in Der Aufstieg kohärenter steckbarer 400G-Optiken.
Und das war’s. Dies sind die verschiedenen verfügbaren Transceiver-Typen. Beachten Sie, dass es neben den oben beschriebenen Transceiver-Typen weitere Varianten und Anpassungen gibt, die oft erforderlich sind, um die Kompatibilität mit bestimmten Netzwerkgeräteherstellern (NEMs) zu gewährleisten. Beispielsweise verfügt ein QSFP28 über die folgenden Basis-Hardwaretypen: SR4, LR4, FR1, FR4, DR1, DR4, ER4, ZR4. Für jeden dieser Hardwaretypen kann eine eindeutige Teilenummer für jedes NEM vorhanden sein (es können bis zu 68 eindeutige Vorlagen vorhanden sein!). Bei DWDM-Transceivern wird es noch komplizierter, wenn zusätzlich zu jedem NEM eine Teilenummer für jeden Kanal und für Reichweiten von 40 km, 80 km und 120 km vorhanden ist. Bei 68 NEMs mit 3 Reichweiten und 40 Kanälen wären das also 8160 eindeutige Teilenummern! In vielen Fällen lässt sich die Anzahl der Artikelnummern reduzieren, indem Sie Folgendes verwenden: abstimmbarer Transceiver und/oder Multi-Plattform-Optik. Für einen genaueren Blick auf die verfügbaren Transceiver-Typen schauen Sie sich unsere Produkthilfe Und denken Sie daran, dass es bei der Gewährleistung eines zuverlässigen Netzwerks um mehr geht, als nur um die Auswahl von Komponenten aus einem Katalog. Fragen Fragen. Sprechen Sie mit einem unserer erfahrenen Experten heute!
Gefällt dir, was du liest? Kasse Teil 3 unserer Into the Transceiver-Verse-Reihe, wo wir uns mit drei Techniken befassen, die Ihnen helfen, Herausforderungen hinsichtlich Datenrate und Entfernung zu überwinden!
