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Der Einsatz von 100BASE-X SFPs Sende-Empfänger

In der Computervernetzung ist Fast Ethernet ein Sammelbegriff für eine Reihe von Ethernet-Standards, die den Verkehr mit einer Nennrate von 100 Mbit/s übertragen (die ursprüngliche Ethernet-Geschwindigkeit betrug 10 Mbit/s).

Fast Ethernet wird manchmal als 100BASE-X bezeichnet, wobei "X" ein Platzhalter für die Varianten FX und TX ist. Die Norm legt die Verwendung von CSMA/CD für die Zugangskontrolle fest. Es wird auch ein Vollduplex-Modus spezifiziert und in der Praxis verwenden alle modernen Netzwerke Ethernet-Switches und arbeiten im Vollduplex-Modus.

Das "100" in der Medientypbezeichnung bezieht sich auf die Übertragungsgeschwindigkeit von 100 Mbit/s, während das "BASE" sich auf die Basisbandsignalisierung bezieht. Der Buchstabe nach dem Bindestrich ("T" oder "F") bezieht sich auf das physikalische Medium, das das Signal trägt (Twisted Pair bzw. Glasfaser), während das letzte Zeichen ("X", "4", etc.) auf das verwendete Kodierungsverfahren verweist.

Der Small Form Factor Pluggable (SFP) ist ein kompakter, hot-plugfähiger Transceiver, der sowohl für Telekommunikations- als auch für Datenkommunikationsanwendungen eingesetzt wird. Der Formfaktor und die elektrische Schnittstelle werden durch eine Multi-Source-Vereinbarung (MSA) unter der Schirmherrschaft des SFF-Ausschusses festgelegt. Es ist ein beliebtes Branchenformat, das gemeinsam von vielen Anbietern von Netzwerkkomponenten entwickelt und unterstützt wird.

Das SFP verbindet eine Netzwerkgeräte-Motherboard (für einen Switch, Router, Medienkonverter oder ähnliche Geräte) mit einem Glasfaser- oder Kupfer-Netzwerkkabel.

100BASE-TX ist die vorherrschende Form von Fast Ethernet und läuft über zwei Adernpaare innerhalb eines Kabels der Kategorie 5 oder höher. Wie bei 10BASE-T werden die aktiven Paare in einer Standardverbindung an den Pins 1, 2, 3 und 6 abgeschlossen. Da ein typisches Kabel der Kategorie 5 4 Paare enthält, kann es zwei 100BASE-TX-Verbindungen mit einem Kabeladapter unterstützen. Jedes Netzwerksegment kann einen maximalen Verkabelungsabstand von 100 Metern (328 ft) aufweisen. In seiner typischen Konfiguration verwendet 100BASE-TX ein Paar verdrillter Drähte in jede Richtung und liefert 100 Mbit/s Durchsatz in jede Richtung (Vollduplex).

BlueOptics© SFP 1000BASE-T, 100M, Copper Transceiver ist eine Option für diese Kategorie mit RJ45-Stecker von CBO und wurde für Gigabit Ethernet (GbE) Hochgeschwindigkeitsanwendungen von bis zu 1,25 Gigabit pro Sekunde über Cat5 Twisted Pair Kabel entwickelt.

100BASE-FX ist eine Version von Fast Ethernet über Glasfaser. Es verwendet eine Lichtwellenlänge von 1300 nm im nahen Infrarot (NIR), die über zwei Glasfaserstränge übertragen wird, einen für den Empfang (RX) und den anderen für die Übertragung (TX). Die maximale Länge beträgt 412 Meter.

Der BlueOptics© BO05A13602 Small Form-Factor Pluggable (SFP) Transceiver mit LC-Duplex-Stecker von CBO ist für multimodale Fast Ethernet (FE), Fibre Channel over Ethernet (FCoE) oder OC-3/STM1 SDH/SONET-Anwendungen mit bis zu 155 Megabit pro Sekunde ausgelegt.

Glasfaserübertragung

Glasfaserkabel sind zu einem Medium der Wahl für moderne Übertragungsnetze geworden. Telekommunikationsnetze auf der ganzen Welt nutzen Glasfaser-Übertragungssysteme für eine effiziente, robuste und zuverlässige Kommunikation. Die Verwendung der traditionellen Übertragungssysteme wie Kupferkabel, Mikrowellenverbindungen und Funkfrequenzen hat ihre Grenzen und Nachteile wie begrenzte Entfernungen, begrenzte Geschwindigkeiten, umfangreiche Wartung und Schwierigkeiten bei der Skalierung. Faseroptische Übertragungssysteme lösen all diese Probleme und bieten eine viel praktikablere Methode zur Erreichung der Kommunikationsziele.

Ein faseroptisches Übertragungssystem besteht aus den folgenden Hauptkomponenten:

  • Elektrische Schnittstelle - Senderende
  • Datenencoder/Modulator
  • Optischer Sender
  • Optischer Empfänger
  • Datendekoder/Demodulator
  • Elektrische Schnittstelle - Empfängerseite

Abbildung 1 veranschaulicht den Signalfluss durch diese Komponenten.

Abbildung 1: Faseroptische Übertragungskomponenten

Der Sender verwendet eine elektrische Schnittstelle, um die Benutzerdaten durch AM, FM oder digitale Modulation zu kodieren. Eine Laserdiode oder eine LED kodieren, um eine optische Ausgabe von typischerweise 850 nm, 1310 nm oder 1550 nm zu ermöglichen. Das Signal wandert dann über das Glasfaserkabel zum optischen Empfänger, der die Nachricht entschlüsselt und wieder in ein elektrisches Signal umwandelt. Dieses elektrische Signal wird dann der Kommunikationseinrichtung zugeführt.

Vorteile der faseroptischen Übertragung
Die faseroptische Übertragung hat mehrere Vorteile gegenüber den anderen traditionell verwendeten Medien wie Koaxial- oder Twisted-Pair-Kabel. Einige der Vorteile sind im Folgenden aufgeführt und erläutert:

Langstreckensignalübertragung
Die geringe Dämpfung und die überlegenen Signalintegritätseigenschaften optischer Systeme ermöglichen viel längere Intervalle der Signalübertragung als bei herkömmlichen Medien. Es ist nicht ungewöhnlich, dass optische Systeme über 100 Kilometer (km) ohne zusätzliche aktive oder passive Komponenten laufen.

Physikalische Eigenschaften
Heutige Anwendungen erfordern eine ständig wachsende Bandbreite, Anwendungen wie Video-Streaming, Sprach- und Videokommunikation, hochauflösende Bildübertragungen und Satellitenkommunikation in Echtzeit sind bandbreitenempfindlich. Der Einsatz von faseroptischen Übertragungssystemen für diese Anwendungen eliminiert Verzögerungen und Jitter und gewährleistet eine reibungslose und zuverlässige Kommunikation. Ebenso ist es wichtig, die Platzverhältnisse vieler Endbenutzer zu berücksichtigen. Es ist sehr verbreitet, neue Verkabelungen in bestehenden Kanälen zu installieren. Der relativ kleine Durchmesser und das geringe Gewicht des Glasfaserkabels im Vergleich zu den Kupferkabeln machen solche Installationen einfach und praktisch und sparen wertvollen Leitungsplatz in dieser Umgebung.

Nichtleitfähigkeit
Ein weiterer Vorteil von Glasfaserübertragungssystemen ist die nichtleitende Eigenschaft von Glasfaserkabeln. Da das faseroptische Übertragungssystem keine metallischen Komponenten enthält, kann es in Bereichen mit elektromagnetischen Störungen (EMI), einschließlich Hochfrequenzstörungen (RFI), installiert werden. Zu den Gebieten mit hoher EMV gehören Versorgungsleitungen, stromführende Leitungen und Eisenbahngleise.

Sicherheit
Im Gegensatz zu herkömmlichen Kupferverkabelungssystemen macht es die nichtleitende Natur der Glasfaser nahezu unmöglich, das im Kabel übertragene Signal aus der Ferne zu erfassen. Der einzige Weg, dies zu tun, ist der Zugang zur Glasfaser. Der Zugriff auf die Glasfaser erfordert einen Eingriff, der durch die Sicherheitsüberwachung leicht erkennbar ist. Diese Umstände machen die Faser für Regierungsbehörden, Banken und andere mit großen Sicherheitsbedenken äußerst attraktiv.

Skalierbarkeit
Lichtwellenleiter-Übertragungssysteme sind erschwinglich, skalierbar und zuverlässig. In vielen Fällen sind Faserlösungen kostengünstiger als Kupfer. Da der Bandbreitenbedarf mit dem technologischen Fortschritt rasant zunimmt, werden faseroptische Übertragungssysteme weiterhin eine entscheidende Rolle für den langfristigen Erfolg der Telekommunikation spielen.

SFP ODER SFP+?

Wie wir wissen, werden faseroptische Transceiver, die wir üblicherweise als SFP (Small Form Factor Pluggable) oder SFP+ bezeichnen, sowohl für Telekommunikations- als auch für Kommunikationsanwendungen umfassend eingesetzt. Sie sind klein und mit einer Vielzahl von Sender- und Empfängertypen erhältlich, so dass der Benutzer für jede Verbindung den geeigneten Sender-Empfänger auswählen kann, um die erforderliche optische Reichweite über die Multimode-Faser oder Singlemode-Faser zu erreichen. Aufgrund seiner Bedeutung und Anforderung im Netzwerk ist es in der Tat ein Problem, dass sich die Kosten für Transceiver-Module mit der Zeit für die Anwender immer mehr summieren. Heute sprechen wir also über ein altes Thema bezüglich der Glasfaser-Transceiver-Module, nämlich - sollte jemand kompatibles SFP oder SFP+ verwenden?
Bevor wir auf dieses Thema eingehen, lassen Sie uns zunächst den SFP und SFP+ vorstellen. SFP wird am häufigsten für Fast Ethernet von Gigabit Ethernet-Anwendungen verwendet. Sie unterstützen effizient Datenraten bis zu 4,25 Gbps. Es wird normalerweise auf einem Switch, Router, Medienkonverter oder anderen ähnlichen Geräten an einem Glasfaser- oder Kupferkabel installiert. SFP wird durch die SFP Transceiver Multi-Source Agreement (MSA) spezifiziert.

SFP+ ist eine verbesserte Version des SFP, die Datenraten bis zu 10 Gbps unterstützt. Um mit den früheren XENPAK- oder XFP-Modulen gleichzusetzen, ist das SFP+ Modul intelligenter und besser geeignet, da mehr Schaltungen auf der Hostplatine statt außerhalb des Moduls implementiert werden müssen.

Mit all dem Vorteil, der früher über SFP und SFP+ diskutiert wurde, sind SFP und SFP+ heute ein unverzichtbares Produkt in der Netzwerklösung. Aber wenn Sie Benutzer von Juniper, HP, Cisco, Huawei oder anderen großen Marken von SFP und SFP+ sind, werden Sie feststellen, dass der hohe Preis ihres Produkts Sie zweimal überlegen lässt, außer Sie sind eine sehr große Einheit oder ein Unternehmen. Aus diesem Grund sind kompatible SFP und SFP+ auf den Markt gekommen.
Kompatible SFP und SFP+ enthalten die gleiche Produktionstechnologie wie die Originalmarken, sie sind die gleiche Hardware. Der einzige Unterschied kann der Preis sein. Auf dem Markt sind kompatible SFP und SFP+ mindestens die Hälfte des Rabatts des ursprünglichen. Mit anderen Worten, Sie können mindestens die Hälfte Ihrer Kosten pro SFP oder SFP+ einsparen. Das wird für lange Zeit ein riesiges Geschäft sein. Wenn jemand immer noch fragt: "Soll ich kompatiblen SFP oder SFP+ verwenden", lautet die Antwort definitiv ja.

Man sollte sich immer für einen kompatiblen SFP und SFP+ entscheiden, da sie die gleiche Leistung liefern, die auch in fast der Hälfte des Preises für den ursprünglichen. Da diese SFP und SFP+ MSA-konform sind, erlischt die Garantie des Hostgeräts nicht.

Wird QSFP28 ein besserer Weg zu 100G sein?

Der Kampf, über 100G Modulmarkt, wurde mit der Entwicklung des 100BASE QSFP Moduls aufgewertet - ein optischer Transceiver, der 100G mit dem Übertragungsmodus von 4 x 25G warten kann. Vor seinem Eintritt wird der Weg zur Verschiebung auf 100G als 10G bis 40G bis 100G betrachtet. Die neue 100G-Roadmap mit der Ankunft von QSFP28 ist jedoch 10G bis 25G bis 100G oder 10G bis 25G bis 50G bis 100G. Zu diesem Zeitpunkt haben einige Rechenzentren diese neue Roadmap für die 100G-Migration bereits umgesetzt. Viele Fragen kommen uns in den Sinn. Was ist der Grund für das Auftreten von 100G QSFP28? Kann 100G QSFP28 unsere Rechenzentren verändern? Wird diese neue Straße die alte ersetzen? Dieser Beitrag wird Antworten auf diese Fragen vorschlagen.

Was kann QSFP28 bieten?
Kosten und Leistung sind immer der wichtigste Faktor, der in Rechenzentren zu berücksichtigen ist, die auch die großen Treiber für den Markt der optischen Kommunikation sind. Da die Entwicklung von 100G-Modulen in den letzten Jahren in Erinnerung gerufen wurde, gibt es immer wieder Unterschiede, von der GFP über die CFP2 bis zur CFP4. Mehrere 100G-Normen werden ebenfalls entsprechend veröffentlicht. Alle diese Varianten sind eng mit den Aspekten wie Strom und Kosten verbunden, über die Rechenzentren nachdenken müssen. Daher wird der Grund, warum 100G QSFP28 erscheint, teilweise erläutert.

  • Höhere Portdichte: Die erste Generation des 100G-Transceivers ist die CFP, die sehr groß ist. Dann reduziert sich die Größe von CFP2 und CFP4, der nächsten Generation von 100G-Modulen, stark. Die CFP4 ist vierteljährlich so breit wie die CFP. Mit der gleichen Grundfläche und Frontplattendichte wie QSFP+. QSFP28 hingegen ist noch kleiner als CFP4. Eine höhere Portdichte ist ein wichtiger Vorteil des QSFP28. Bis zu 36 QSFP28 können an einem 1HE-Schalter auf der Frontplatte montiert werden.

  • Geringer Stromverbrauch: In Verbindung mit 100G-Transceivern benötigt der QSFP28 die niedrigste Leistung für die Übertragung, die weniger als 3,5 W betragen kann. Bei anderen 100G-Transceivern hingegen variiert die Leistungsaufnahme zwischen 6 W und 24 W.

  • Geringere Kosten: Mit höherer Portdichte und geringerem Stromverbrauch kann der QSFP28 mehr sparen. Darüber hinaus erhöht der QSFP28, der mit vier Spuren implementiert ist, die Übertragungskapazität jeder Spur von 10G auf 25G, was die Kosten für jedes Bit effektiv senken kann.

Wie könnte QSFP28 Rechenzentren verändern?
Der Weg zu 100G mit QSFP kann den 40G eliminieren und 100G direkt von 25G erreichen. Wie bereits erwähnt, verwendet QSFP28 vierspurig zur Signalübertragung, was dem 100G Ethernet-Standard entspricht. Der 100G Uplink wird von nur vier 25G Links konvergiert. Darüber hinaus verfügt das 25G-Netzwerk über die gleiche Verkabelungsanordnung wie das 100G-Netzwerk. Allerdings ist die Kapazität des Netzwerks weitaus größer. Daher kann die 100G Roadmap von 10G bis 25G bis 100G vor allem die Verkabelung in Rechenzentren vereinfachen und die Dichte und die Kosten effektiv senken. Die folgende Tabelle listet die zugehörigen QSFP28-Module und die empfohlenen Anwendungen auf.

QSFP28 Series Product

Cabling

Suggested Applications

100GBASE-SR4 QSFP28 Transceiver

MMF, MTP/MPO

100G to 100G, up to 100 m

100GBASE-LR4 QSFP28 Transceiver

SMF, LC Duplex

100G to 100G, up to 10 km

100GBASE-PSM4 QSFP28 Transceiver

SMF, MTP/MPO

100G to 100G, up to 500 m

100GBASE-CWDM4 QSFP28 Transceiver

SMF, LC Duplex

100G to 100G, up to 2 km

100G QSFP28 to QSFP28 DAC

100G to 100G, up to 5 m

100G QSFP28 to 4x25G SFP28 DAC

100G to 25G, up to 5 m

Wird QSFP28 andere Module ersetzen?
Niemand wird sagen, wie die Zukunft aussehen wird. Auch wenn QSPF28 mehrere Vorteile hat, bietet sein Aussehen nur eine Alternative zur 100G-Migration. Die Upgrade-Straße ist nicht mehr auf 10G-40G-100G beschränkt. Für Rechenzentren und Serverräume ist das, was für sie geeignet ist, das Beste. Der Kunde kann den Weg entsprechend seiner Anwendung auswählen.

 

Anwendungen auf 1000BASE-X

Die Transceiver, die bei 1550 nm und 1310 nm Wellenlängen arbeiten, um das Beste aus der aktuell installierten Glasfaserkabelung herauszuholen und eine kostengünstige Technik zur Verbesserung der bestehenden IT-Infrastruktur anzubieten. Die kompatiblen 1000BASE-X SFPs sind Cisco-kompatible SFP-Fiber-Transceiver, die in 1000BASE-Netzwerken eingesetzt werden. Sie sind kompatibel mit SFP Multi-Source Agreement (MSA). Die 1000BASE-X SFPs sind leistungsstarke, kostengünstige Module, die Datenraten von 1 Gbit/s und Übertragungsdistanzen von 1 Km bis 120 Km unter Verwendung von Singlemode-Fasern unterstützen, je nach Typ des verwendeten 100BASE-S SFP. SFP unterstützt auch die digitale optische Überwachung (DOM), die Funktion wird verwendet, um die SFP-Parameter wie optische Sendeleistung, optische Empfangsleistung, Vorspannungsstrom, aktuelle Temperatur des SFP zu beobachten.

Der cisco-kompatible 100BASE-X Small Form-Factor Pluggable (SFP) ist ein Hot-Swap-fähiger Transceiver, der an GigabitEthernet- oder TenGigabitEthernet-Ports von Cisco-Switches oder -Routern angeschlossen wird und den Port mit dem Glasfasernetz verbindet. Der Switch oder Router muss nicht neu gestartet werden, wenn der SFP auf dem Switch oder Router installiert ist. So kann beispielsweise der Cisco Catalyst Series Router mit GigibitEthernet-Ports wie 3560, 3570, 3950, 3860, 4500, 4800, 6500, 6800 und anderen unsere kompatiblen 1000BASE-X SFPs unterstützen. Für Cisco-Router können unsere SFPs in jede beliebige GigibitEthernet-Schnittstelle eingebunden werden. Zu den unterstützten Routern gehören die Router der Cisco Series 7200, 7600, ASR 1000 Series. Da die SFPs MSA-konform sind, können unsere SFPs zusammen mit Cisco-Routern auch mit Juniper, HP, Huawei und anderen Anbietern verwendet werden.
Unsere SFPs sind vollständig kompatibel mit den IEEE-Standards des 1000BASE-Netzwerks. Optisch interoperabel mit den jeweiligen 100BASE-X-Schnittstellen über dieselbe Verbindung. Dieser Transceiver besteht aus drei Teilen: einem SFP-Lasersender, der mit der angegebenen Wellenlänge sendet, einer PIN-Photodiode, die mit einem Transimpedanzvorverstärker (TIA) zum Empfangen des optischen Signals von einem anderen Sendegerät und einer MCU-Steuereinheit ausgestattet ist. Alle SFP-Module entsprechen den Anforderungen der Lasersicherheitsklasse 1. Wir liefern Cisco vergleichbare 1000BASE SFP-Transceiver, und diese Produkte werden schnell und zu sehr günstigen Preisen geliefert.

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