Optische Transceiver im LWL Netzwerk

Netze mit optischen Lichtwellenleitern, sogennanten Transceivern, entwickelten sich Ende des 20. Jahrhunderts, um den wachsenden Anforderungen an Bandbreite gerecht zu werden und um schnellere Kommunikationsnetze zu ermöglichen. Optische Transceiver verwenden eine Laser Lichtquelle, die Signale durch einen oder mehrere Glasstränge (Fasern) überträgt. Optische Transceiver haben mehrere Vorteile gegenüber der Kupfer / elektrischen Drahtkommunikation, wie zum Beispiel eine erhöhte Kommunikationsdistanz, mehr Bandbreite und höhere Datenraten. Neben den enormen Vorteilen, die optische Transceiver bieten, müssen auch einige zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden, um ein zuverlässiges und robustes Netzwerk zu gewährleisten. Dazu gehört die Vermeidung von Faserbiegungen, eine richtige Koppelung, Spleißen und der Einsatz geeigneter Transceiver für die Kommunikation im Glasfaser-Netzwerk. Optische Transceiver sind in verschiedenen Typen und Formfaktoren verfügbar und entwickelten sich vom Gigabit-Interface Converter, üblicherweise als GBIC bezeichnet, über den Small Form-Factor Pluggable, allgemein als SFP bekannt, bis hin zum C Form-Factor Pluggable (kurz CFP).

Alle oben erwähnten Transceiver stellen die Schnittstelle für die Faser bereit, die auf dem Kommunikationsgerät (wie z.B. einem Switch oder Router) anzuschließen ist. Die Wahl des Transceivers hängt von verschiedenen Faktoren ab, dies umfasst:

  • • Länge der Kommunikationsverbindung
  • • Typ des verwendeten Glasfaserkabels, d. h. Singlemode oder Multimode
  • • Art des Steckplatzes am Kommunikationsgerät
  • • Bandbreite der Kommunikationsverbindung


In den nächsten Abschnitten schauen wir noch etwas genauer auf die Entwicklung optischer Transceiver.

Gigabit-Interface Converter (GBIC) Transceiver

Das GBIC-Sende- / Empfangsgerät wurde 1990 vom Small Form Factor Komitee (SFF Komitee) eingeführt und standardisiert. Der Hauptgrund für die Entwicklung eines solchen Transceivers bestand darin, die Verwendung von Glasfaserkabeln zu ermöglichen, zwei oder mehr Kommunikationsvorrichtungen zu verbinden und eine größere Bandbreite und größere Distanzdirektverbindungen zu ermöglichen. GBIC-Transceiver bieten üblicherweise bis zu 1 Gbit/s Duplexbandbreite über eine einzige Verbindung, obwohl sie auch für Geschwindigkeiten von bis zu 2,5 Gbit/s einsetzbar wären.

BlueOptics GBIC Transceiver

GBIC-Transceiver verwenden gewöhnlich den SC-Stecker, um das Glasfaserkabel zu terminieren. GBIC-Transceiver sind jedoch auch für 1000BASE-T Anwendungen verfügbar, welche mit den üblichen Twisted-Pair-Kupferkabeln angeschlossen werden können. Eines der Hauptmerkmale von GBICs ist die Hot-Swap-Fähigkeit, das heißt, dass es nicht notwendig ist, die eingesetzte Hardware auszuschalten, um den GBIC einzusetzen oder zu entfernen. Dies ermöglicht, dass das Kommunikationsnetzwerk immer eingeschaltet bleiben kann, auch wenn neue Links hinzugefügt werden.

Die Abmessungen des GBIC-Transceivers gemäß dem Standarddokument des SFF-Komitees betragen 57,15mm x 12,01mm x 30,48mm (LxHxB). Der GBIC-Steckplatz in der Kommunikationshardware ist auch so gestaltet, dass die erwähnten Abmessungen passen.

Small Formfaktor Pluggable (SFP) Transceiver

SFP-Transceiver waren der nächste Schritt bei der Entwicklung von Glasfaser-Transceivern, dieser wurde auch vom SFF-Komitee im Jahr 2001 serienmäßig entwickelt. Ein SFP-Transceiver ist im Vergleich zu seinem Vorgänger wesentlich kleiner. Die Größe des SFP-Steckplatzes in einem Kommunikationsgerät ist in etwa mit dem normalen elektrischen Ethernet-Port vergleichbar. Die im Standardpapier des SFF-Ausschusses enthaltenen Abmessungen sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:

Transceiver Breite, vorne 13.7 mm
Transceiver Höhe, vorne 8.6 mm
Transceiver Breite, hinten 13,4 mm
Transceiver Höhe, hinten 8,5 mm
Transceiver Gesamtlänge 56,5 mm

BlueOptics SFP Transceiver
Hier ist es notwendig zu erwähnen, dass mehrere Varianten von SFPs entwickelt wurden, um eine höhere Bandbreite unter Verwendung des gleichen Formfaktors zu ermöglichen. SFP+, XFP, XENPAK und X2 sind Transceiver, die 10-GBit/s-Duplex-Verbindung unterstützen. QSFP-Transceiver unterstützen bis zu 40Gbps-Verbindungen mit einer etwas größeren Größe als SFP und SFP+ Transceiver.

C Form-Factor Pluggable (CFP) Transceiver

Um der stetig wachsenden Nachfrage nach höherer Geschwindigkeit gerecht zu werden, haben Ingenieure damit begonnen, einen Transceiver zu entwickeln, der 100 Gbps und höhere Bandbreiten unterstützt. Im Jahr 2009, wurde ein neuer im MSA standardisierter Transceiver namens CFP veröffentlicht, welcher 100Gbps Übertragungen unterstützt. Ein CFP-Transceiver Modul hat die Abmessungen 144,8mm x 82mm x 13,6mm (LxBxH).

Ein CFP-Transceiver unterstützt bis zu 10km Distanzen bei Single-Mode-Glasfaserkabeln und bis zu 150m bei laseroptimierten Multimode-Glasfaserkabeln.

BlueOptics CFP Transceiver

Weitere Varianten von CFP-Transceivern wurden inzwischen als Standards entwickelt: CFP2 unterstützt bis zu 100Gbps mit einem kleineren Formfaktor und CFP4 unterstützt bis zu 100Gbps mit Formfaktor ähnlich dem von QSFP-Transceivern.

Schlussfolgerung

Angesichts der oben erwähnten Details über den Fortschritt und die Entwicklung der optischen Transceiver ist es zwingend erforderlich, dass der Trend der steigenden Kommunikationsgeschwindigkeiten und der kleineren Formfaktoren in Zukunft fortbestehen wird. Heute hat jede Person ein Smartphone, einen Tablet-PC, einen Laptop und einen Desktop-Computer, die alle mit irgendeiner Art von Netzwerk verknüpft sind, auch die Armbanduhren und Fernseher verbinden sich in diesen Tagen mit dem Internet. Dieses enorme Wachstum im Datenverkehr hat diese Entwicklung hervorgerufen, welche wir heute in Glasfasernetzen verfolgen können. In naher Zukunft wird der Fall eintreten, dass die derzeitige Technologie nicht mehr ausreichen wird, um den Anforderungen der nächsten Generation intelligenter Geräte gerecht zu werden. Die Entwicklungs- und Forschungsarbeit muss somit immer schneller den Fortschritt der Technologien vorantreiben.