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Analytisches Faserkabelmodul in optischer Kabelübertragung

ROSA-Empfänger Optische Unterbaugruppe

ROSA ist die Abkürzung für Receiver Optical Sub Assembly. Es ist im Grunde genommen eine Komponente, die zum Empfangen von optischen Signalen in einem faseroptischen System verwendet wird. Der ROSA besteht aus einer Fotodiodenvorrichtung, die Licht in ein elektrisches Signal umwandelt.  Die ROSA-Baugruppe beinhaltet elektrische Anschlusspunkte, die dem Benutzer den Zugriff auf das elektrische Signal ermöglichen.

Die ROSA besteht aus einer Fotodiode, einer optischen Schnittstelle, einem Metall- und/oder Kunststoffgehäuse und einer elektrischen Schnittstelle. Je nach gewünschter Funktionalität und Anwendung können auch andere Komponenten vorhanden sein, darunter Verstärker. Es wird verwendet, um ein optisches Signal von einer Faser zu empfangen und es wieder in ein elektrisches Signal umzuwandeln.

Der Empfänger besteht aus einer Fotodiode, die ein empfangenes optisches Signal in ein elektrisches Stromsignal umwandelt, und Verstärkern. Die Verstärker formen Eingangssignale um, die durch die Übertragung über große Entfernungen beeinträchtigt werden. Die Verstärkerschaltung besteht aus einem Vorverstärker und einem Nachverstärker. Der Vorverstärker wandelt ein Stromsignal in ein Spannungssignal um und verstärkt das umgewandelte Signal.

Der Nachverstärker gleicht das Ausgangssignal des Vorverstärkers auf einen Amplitudenpegel aus, der für den Eingang in die folgende digitale Schaltung geeignet ist. Die Fotodiode und der Vorverstärker sind in einem ROSA-Modul montiert, da der Vorverstärker sehr empfindlich auf Einbaubedingungen reagiert. Das ROSA-Modul erleichtert die Handhabung des optischen Moduls und sorgt für eine bessere Leistung.

TOSA-Transmission Optische Unterbaugruppe

TOSA ist die Kurzform der Transmission Optical Sub Assembly. Es handelt sich im Wesentlichen um eine Komponente, die zur Übertragung optischer Signale in einem faseroptischen Netzwerksystem verwendet wird. Der TOSA besteht aus einer Laservorrichtung oder einer LED-Vorrichtung, die ein elektrisches Signal in Licht umwandelt. Die TOSA-Baugruppe beinhaltet sowohl optische als auch elektrische Anschlusspunkte. Diese Verbindung hilft dem Benutzer, ein elektrisches Signal zur Steuerung des Lasers anzulegen. Es hilft auch, das Licht vom Lasergerät auf das Glasfasersystem zu lenken.

Der Sender besteht hauptsächlich aus einer Laserdiode und deren Treiberschaltung mit einer automatischen optischen Leistungsregelung (APC). Fabry-Pérot Laserdioden (FP-LDs) und verteilte Feedback-Laserdioden (DFB-LDs) werden häufig in optischen Übertragungssystemen eingesetzt. FP-LDs sind preiswert und werden häufig in optischen Netzwerkeinheiten verwendet. Andererseits sollten die Laserdioden des optischen Lasersenders eine schmalere Wellenlänge für das optische Signal bereitstellen als die des ONU. Die standardisierte Zuordnung von optischen Wellenlängen in einem passiven optischen Netzwerksystem erfolgt stromaufwärts um die Mittelfrequenz 1310nm und stromabwärts um die Mittelfrequenz 1490nm und Videodaten stromabwärts um 1540nm. Um diese Genauigkeit für den OLT-Sender zu erreichen, haben wir einen DFB-LD verwendet, der ein schmales optisches Wellenlängenspektrum liefern kann.

Die Module werden in realen optischen Übertragungssystemen mit geeigneten Dämpfungsgliedern je nach Glasfasertyp und optischem Abstand eingesetzt. Der Wert des Dämpfungsglieds wird nach der folgenden Formel gewählt:

Modulübertragungsdistanz = (TOSA minimale Sendeleistung- ROSA minimale Empfangsleistung) des Absolutwertes - Lichtwellenleiter-Einschubdämpfung (dbm)

Fertigungseigenschaften

Material
Diese Gehäuse verfügen über Keramik-Metall-Durchführungen für optimale Funktion und Zuverlässigkeit. Metallgehäuse mit Standard- oder kundenspezifischem Kühlkörpermaterial. Laserdurchführung mit Kugellinse, Glas- oder Saphirfenster.

Merkmale
- Hervorragende elektrische Leistung in einem breiten Spektrum von Gehäusegrößen
- Kleines Durchgangsloch-Montagegehäuse mit robuster Konstruktion
- Hermetisch gekapselte Gehäuse mit verbesserter Wärmeableitung
- Keramik-Metall-Durchführung mit präziser Keramikabmessung und Lötung
- Wahlweise Kugellinse, Glas- oder Saphirfenster oder Metallrohre
- Hochtemperatur-Kupfer/Wolfram-Kühlkörper ist serienmäßig enthalten.
- Selbstverriegelnde Linse, die am Gehäuse befestigt wird.
- Rostfreie Unterlegscheibe am Rohrende für bessere Laserschweißbarkeit

Mit OM3, warum brauchen wir noch OM4 Glasfaserkabel?

Die Nachfrage nach schnellerer Geschwindigkeit und höherer Bandbreite steigt rasant. Dies ist auf die Übertragung enormer Datenmengen zurückzuführen. Um diese Anforderung zu erfüllen, muss die Grundstruktur des Netzwerks, also die Verkabelung, verbessert werden. Ebenso wird das Kupferkabel von einem Kabel der Kategorie 1 zu einem Kabel der Kategorie 8 weiterentwickelt. Auf die gleiche Weise hat auch die Glasfaserkabelung ihre Weiterentwicklung, vor allem die multimodale Faser. Es gibt OM1, OM2, OM3 und OM4 Kabel. Wir wissen, dass es sich bei allen Kabeln um multimodale Kabel handelt, und wir wissen auch, dass OM1 62,5 µm Kabel und OM2 50 µm Kabel spezifiziert. OM3 und OM4 sind das verbesserte Upgrade von OM2-Kabeln für Anwendungen mit viel höherer Bandbreite. Es gibt jedoch eine Frage, die uns immer wieder verwirrt. OM3 und OM4 scheinen viele Ähnlichkeiten und gleiche Anwendungen zu haben. Warum brauchen wir OM4, obwohl wir bereits OM3 hatten? Lassen Sie uns über die Ähnlichkeiten und den Unterschied zwischen OM3 und OM4 Fasern diskutieren, bevor wir die Frage begründen.

OM3 & OM4 Ähnlichkeiten

OM3 und OM4 sind beide laseroptimierte Multimode-Fasern und wurden entwickelt, um schnellere Netzwerke wie 10, 40 und 100 Gbps zu übertragen. Sie haben die gleiche Faserkerngröße 50/125 und die in beiden verwendeten Stecker sind ebenfalls identisch. Darüber hinaus sind beide für den Einsatz mit 850 nm VCSELS (vertical cavity surface emitting lasers) vorgesehen und haben aquafarbene Abdeckungen.

OM3 & OM4 Unterschiede

Mit der verbesserten Faserkabelkonstruktion arbeitet OM4 fiber mit einer höheren Bandbreite (4.700 Megahertz) als OM3 (2.500 Megahertz). Die in OM4 verfügbare höhere Bandbreite ermöglicht eine geringere modale Dispersion und damit eine Verlängerung der Kabelverbindungen. Dies bietet mehr Möglichkeiten bei der Betrachtung des Netzwerkdesigns. Darüber hinaus hat das OM4-Kabel eine bessere Dämpfung, die zu geringeren Verlusten führt als das OM3. Wie wir wissen, bedeuten geringere Verluste, dass wir längere Verbindungen haben können.  

Tatsächlich interpretieren die Faktoren, die wir oben definieren, längere Übertragungsstrecken für die OM4-Faser. Dennoch können OM3 und OM4 beide für 10GbE-, 40GbE- und 100GbE-Anwendungen nützlich sein, da sie unterschiedliche Übertragungsdistanzen haben. Siehe folgende Tabelle:

 

1Gb

10Gb

40Gb

100Gb

OM3

1000m

300m

100m

100m

OM4

1000m

500m

150m

150m

OM4 hat eine verbesserte Leistung im Vergleich zu OM3, aufgrund seiner verbesserten Kabelkonstruktion. Folglich steigt daraus der Primärkostensprung. Die Kosten für OM4 sind aufgrund des Bauprozesses höher. Darüber hinaus unterscheiden sich die Kosten je nach Bauart des Kabels (Bündelader, eng gepuffertes, trockenes Bündelader-Mikrokernkabel).
Insgesamt ist das OM4-Kabel etwa doppelt so teuer wie das OM3-Kabel. Das bedeutet, dass bei vielen Produkten wie Faser-Patchkabeln, MTP-Kassettenmodulen und Standard-Faser-Patchpanels der Kostenunterschied sehr gering ist. Da das Kabelvolumen klein ist, beginnt sich diese Kostendifferenz aufzubauen, wenn die Backbone-(Trunk)-Verbindung länger und der Kern höher wird.

Abgesehen von Kostenproblemen ist der andere Gedanke bei der Verwendung von OM3 oder OM4 der Komfort eines Standardprodukts. OM3 wird viel häufiger eingesetzt als OM4, da es eine größere Auswahl und Tiefe an Standardprodukten gibt. Andererseits ist die Verfügbarkeit bei werkseitig vorkonfektionierten Lösungen aufgrund der wachsenden Nachfrage nach 40GbE- und 100GbE-Netzwerken nun gleich. Außerdem sollte man wissen, dass OM3 und OM4 vollständig kompatibel sind. Es ist also durchaus möglich, OM3-Produkt mit OM4 zu mischen und trotzdem die gewünschte Leistung zu erzielen.

Fazit:
OM3 und OM4 bieten beide eine Leistung für Entfernungen, die oft in LANs benötigt werden. OM3 bietet eine Reduzierung der Ausgaben, während OM4 eine größere Auswahl für zukünftige Pläne bietet. Aus diesem Grund brauchen wir OM4, aber wir haben bereits OM3. Bei der Auswahl von OM3- oder OM4-Kabeln sollten sich die Kabel nach dem Entwurf und den Kosten des Netzwerks/der Entfernung sowie nach dem zukünftigen Modernisierungsplan des Netzwerks richten.

SOLLTE ICH KOMPATIBLES SFP ODER SFP+ VERWENDEN?

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.

MPO/MTP vs. DAC vs. AOC- Welche Breakout-Kabelvariante sollte in welchem Fall gewählt werden?

In Glasfasernetzwerken sind optische Transceiver und optische Kabel die Hauptkomponenten für eine erfolgreiche Verbindung. Sie bieten die für die verschiedenen Anwendungen erforderliche Entfernung und Bandbreite. Es gibt jedoch viele Arten von Kabeln, und die Kenntnis ihrer Unterschiede und Eigenschaften ist entscheidend für die Auswahl.

Breakout-Kabel sind Kabel, die aufgrund ihrer robusten Bauweise hauptsächlich benötigt werden und als Abschlusspunkte dienen. Mit ihnen entfallen die üblichen Anschlussdosen, Rangierfelder und andere Hardware. Im Allgemeinen bestehen sie aus ein paar Simplexkabeln, die in einem einzigen Kabelmantel zusammengefasst sind. Da sie solider sind und mehr Belastungen standhalten als die Verteilerkabel, sind sie teurer in der Herstellung und Anschaffung. Sie sind optimal für industrielle Einsätze und Durchführungen. Diese Art von Kabel kann nur dann wirtschaftlich sein, wenn die Anzahl der Fasern nicht zu groß und die Entfernung nicht zu groß ist.

Die drei wichtigsten und am häufigsten verwendeten Kabeltypen sind MPO/MTP, Direct Attach und aktive optische Kabel. Diese drei, obwohl sie einander ähnlich sind, haben unterschiedliche Eigenschaften und Installationsoptionen. Jeder von ihnen hat seinen eigenen Zweck im Netzwerk.

MPO/MTP Breakout-Kabel sind Kabel, die in der Lage sind, bis zu 72 Fasern auf engstem Raum unterzubringen und auch als Trunk-Link auf einem Netzwerk-Backbone fungieren können. MPO/MTP-Kabel sind werkseitig konfektionierte Kabel und bieten dadurch eine hohe Qualität und Leistung der Verbindung. Aufgrund ihrer Beschaffenheit ermöglichen sie eine schnellere und einfachere Bereitstellung. Im Allgemeinen haben sie einen einfachen Verriegelungsmechanismus zum Ein- und Ausbau, der die Arbeit mit ihnen besonders einfach macht. Sie haben die Möglichkeit, eine hohe Dichte zu erreichen, die 12 bis 24 mal so hoch ist wie bei herkömmlichen Kabeln. Sie können bis zu 24 Fasern in einem Modul in der Größe eines SC-Steckers anbieten. Da sie von präzisen Maschinen in einer Fabrikumgebung hergestellt werden, bieten sie eine hohe Zuverlässigkeit und Stabilität im Netzwerk. MPO/MTP-Kabel sind kostengünstig, da sie einfach zu installieren sind. Dadurch kann die Installation mit kostspieligem Personal auf ein Minimum reduziert werden. MPO/MTP-Kabel werden hauptsächlich für die Installation in Telekommunikationsräumen von Rechenzentren und Service Providern verwendet, wo eine extrem hohe Bandbreite und Stabilität erforderlich ist. Diese Kabel bieten durch ihren modularen Aufbau große Skalierbarkeitsmöglichkeiten und garantieren ein sicheres und stabiles Netzwerk-Upgrade zu gegebener Zeit.

Direct Attach Cables (DAC) sind Kupferkabel, die entwickelt wurden, um die Anforderungen moderner Netzwerke an hohe Dichte und geringen Stromverbrauch zu erfüllen. Mit dem an jedem Ende angebrachten optischen Transceiver ersetzen sie die normalen optischen Transceiver und bieten eine kostengünstige Lösung für die gleiche Art von Verbindung. Sie finden sich als aktive und passive Kupferkabel. Passive Direct Attachment Kabel bieten 10GB/s Anschluss für bis zu 7 Meter, während aktive Direct Attachment Kabel bis zu 40GB/s für bis zu 15 Meter liefern. Dies liegt vor allem daran, dass aktive Direktsteckkabel eine aktive Schaltkreiskomponente aufweisen, die das Signal verstärkt. Direct Attach-Kabel werden am häufigsten für Direktverbindungsanwendungen mit kurzer Reichweite verwendet. Sie werden in den Equipment Distribution Areas eingesetzt, wo die Racks die Heimat von Endservern sind und wo die Verkabelung an Patchpanels abgeschlossen wird. Für die Verbindung zwischen den Racks werden diese Kabel verwendet, um Server mit Switches, Switches mit Switches oder Speicher mit Switches zu verbinden. Direct Attach Kabel bieten hohe Geschwindigkeit und geringe Latenzzeiten.

Aktive optische Kabel (AOC) sind Kabel ähnlich wie Direct Attach-Kabel, verwenden aber ein optisches Licht als Übertragungssignal. Sie bestehen aus einer Reihe von Komponenten, die helfen, elektrische Signale in optisches Licht umzuwandeln und über einen optischen Kern zu übertragen. Da es sich um ein optisches Lösungskabel handelt, bieten sie eine hohe Bandbreite über eine lange Distanz von bis zu 100 Metern. Aufgrund ihres Herstellungsverfahrens bieten sie eine Beständigkeit gegen elektromagnetische Störungen, da sie keinen elektrischen Strom leiten können. Aufgrund ihres Materials wiegen sie viel weniger als Kupfer-Direktanschlusskabel. Heute werden aktive optische Kabel für InfiniBand QDR, DDR und SDR Verbindungen verwendet. Sie bieten einen sehr hohen Durchsatz und sehr geringe Latenzzeiten bei der Datenaggregation und Backplane-Anwendungen. AOCs bieten Interconnectivity zwischen Hubs, Switches, Routern und Servern.

Patchkabel für SFP / SFP+

Small Form-Factor Pluggable (SFP+) Optics Modules and Cables bieten dem Anwender eine große Auswahl an 10 Gigabit und 1 Gigabit Ethernet Konnektivitätsoptionen über Glasfaser oder Kupfer. Multimode-Fasern können die SFP-Module 1,25 Gigabit pro Sekunde für die Entfernung von etwa 550 Metern erreichen, während sie für 4,25 Gigabit pro Sekunde bis zu 150 Meter Singlemode-Fasern unterstützen. Die SFP-Module können je nach Wellenlänge und verwendetem SFP-Typ bis zu einer Entfernung von 10 Kilometern, 40 Kilometern, 80 Kilometern, 160 Kilometern erreichen. CWDM- und DWDM-SFP-Transceiver werden ebenfalls bei verschiedenen Wellenlängen eingesetzt, um mehrere maximale Entfernungen zu erreichen. Außerdem sind Gigabit Ethernet UTP Kupferkabelmodule erhältlich, die bis zu einer Entfernung von 100 Metern reichen können.

SFP/SFP+ sind 8,5 x 13,4 x 56,5 mm groß. Cat 5 Kupferkabel kann auf BASE-T Typ SFPs verwendet werden und kann bis zu einer Entfernung von maximal 100 Metern reichen. Die in BASE-T verwendeten Anschlüsse sind RJ-45. Für optische Medien ist nur der LC-Stecker als Option erhältlich. Für Monomodefasern werden blaue Stecker und für Multimodefasern beigefarbene Stecker verwendet.

Wenn der SFP/SFP+ alle anderen Transceiver wie GBIC, XENPAK kommunizieren muss, außer dass XFP-Konverter erforderlich sein können, gibt es Optionen wie LC-FC, LC-SC usw.

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