Aktuell bieten Hersteller optischer Transceiver eine große Auswahl an SFP+ Modulen, die für längere Distanzen bei 10G Übertragung über nur eine Glasfaser entwickelt wurden. Dadurch lässt sich ein weitläufiges optisches Netz einfach und vergleichsweise kostengünstig aufbauen.
Zuverlässige und wirtschaftliche SFP+ 10G Einfaser-Lösungen (BiDi) hat auch der Hersteller LightOptics im Portfolio:
- Optische SFP+ BIDI 20 km 10G Module:
(LO-SP-10G-2S3-20), (LO-SP-10G-3S2-20)
- Optische SFP+ BIDI 40 km 10G Module:
(LO-SP-10G-2S3-40), (LO-SP-10G-3S2-40)
- Optische SFP+ BIDI 60 km 10G Module:
(LO-SP-10G-2S3-60), (LO-SP-10G-3S2-60)
Mit dem steigenden Bandbreitenbedarf wird jedoch eine Datenrate von 10 Gbps zunehmend unzureichend. Im Zeitalter wachsender Popularität von Diensten wie VoD, Cloud, Videokonferenzen oder Video-Gaming steigen die Anforderungen der Nutzer von Jahr zu Jahr. Auch die Anzahl der User im Netz und deren Ansprüche an die Verbindungsqualität nehmen zu. Wie lässt sich das lösen? Wie geht es mit unserem Netz weiter?
Weitere 10 Gbps Übertragungen hinzufügen? Oder besser gleich auf höhere Datenraten wie 40 Gbps oder 100 Gbps migrieren – aber wie? Sind zusätzliche angemietete Fasern und eine Anpassung der Netzinfrastruktur zwingend nötig?
Suchen wir also nach einer Lösung, die auf einer einzelnen Glasfaser arbeitet, unsere vorhandenen Ressourcen nutzt und steigende Betriebskosten (z. B. für zusätzliche Fasermieten) vermeidet.
Eine interessante und wirtschaftliche Lösung für dieses Problem kann der Einsatz eines optischen Zirkulators sein.
Optische Zirkulatoren arbeiten im O-Band (zweites Fenster) oder C-Band (drittes Fenster). Das Funktionsprinzip basiert auf orthogonaler Polarisation des Lichts, das in entgegengesetzten Richtungen läuft. So wird eine bidirektionale Übertragung auf derselben Wellenlänge ermöglicht. Die folgende Abbildung zeigt ein Schema für die bidirektionale Übertragung mit Zirkulatoren.
Durch die hohe Richtisolierung und die verlustarme Übertragung zwischen den Ports eines optischen Zirkulators können wir Sende- und Empfangssignal auf derselben Wellenlänge, z. B. 1310 nm, über nur eine Glasfaser im optischen Pfad führen.
Vorteile des Einsatzes von Zirkulatoren
Ein Beispiel für einen solchen Zirkulator ist der optische Zirkulator LightOptics Modell LO-CIR-010-SCA-1310-NL – ein kompaktes Gerät im LGX-Gehäuse mit hervorragender mechanischer Stabilität und integrierten SC/APC Adaptern für eine einfache Installation. Er arbeitet zuverlässig ohne Stromversorgung. Das Gerät ist breitbandig ausgelegt und arbeitet im Wellenlängenbereich 1310 nm ± 30 nm.
Oder einfach die 10G Einfaser-Transceiver durch 40G Einfaser-Transceiver ersetzen? Leider ist das nicht so einfach möglich, denn 40G Transceiver können nur über zwei Glasfasern arbeiten und ihre Laser sind anders aufgebaut als bei den Vorgängern SFP+, XFP oder SFP.
Bei Singlemode QSFP 40G LR4 und ER4 Modulen handelt es sich nicht mehr nur um einzelne Laser beziehungsweise einen Lasersatz, der einen Lichtstrahl überträgt. Um derart hohe Datenraten über größere Distanzen zu erreichen, war eine Änderung der Übertragungstechnik nötig. In diese Transceiver wurden miniaturisierte CWDM-Multiplexer und -Demultiplexer integriert, die mit vier CWDM-Wellenlängen aus dem Bereich des zweiten Übertragungsfensters arbeiten: 1270 nm, 1290 nm, 1310 nm, 1330 nm. Sie übertragen das Signal über zwei Glasfasern auf eine Distanz von ca. 10 km für LR4 bzw. ca. 30 km für ER4; der Steckertyp ist LC.
Das Schema des internen Aufbaus von Singlemode-Modulen zeigt die folgende Abbildung.
Beispiele für solche Module sind:
LO-QSP-40G-LR4-10 – Optischer QSFP+ 40G LR4 1310 nm SM LC DDM 10 km
LO-QSP-40G-ER – Optischer QSFP+ 40G ER4 1310 nm SM LC DDM 30 km
Transceiver mit 40 Gbps, die das Signal ausschließlich über eine einzelne Faser übertragen, existieren derzeit nicht.
Wie gehen wir also vor, wenn die Hauptknoten unseres Netzes nur mit einer einzigen Glasfaser verbunden sind, 10 Gbps nicht mehr ausreichen und keine 40 Gbps Transceiver für Einfaser-Betrieb verfügbar sind?
Nehmen wir an, unser Netz hat fünf Hauptknoten, die in einem Ring zusammengeschaltet sind. Die einzelnen Knoten sind mit 10G SFP+ Modulen über je eine Faser verbunden – analog zur Abbildung unten.
Um auf 40G zu „migrieren“, stehen uns nur optische Transceiver zur Verfügung, die über zwei Glasfasern arbeiten: bis 10 km (QSFP+ LR4) bzw. bis 30 km (QSFP+ ER4). Wir können jedoch einen optischen Zirkulator einsetzen, der im zweiten Übertragungsfenster arbeitet (genau wie die 40 Gbps Module) und uns die Nutzung nur einer Glasfaser anstelle von zweien ermöglicht.
Bei der Planung einer solchen Lösung sind folgende Punkte zu berücksichtigen:
- Link-Budget der Transceiver:
Modell LR4: LO-QSP-40G-LR4-10 = 4,5 dB
Modell ER4: LO-QSP-40G-ER = 16,3 dB
- Einfügedämpfung der Zirkulatoren:
Modell: LO-CIR-010-SCA-1310-NL ≤ 1,2 dB
- Einfügedämpfung der Strecke:
für 1310 nm Wellenlänge etwa 0,35 dB/km
Wir haben nun die Lösung ausgewählt und kennen die relevanten Betriebsparameter der eingesetzten Geräte – gehen wir also zur Umsetzung über.
Berechnungen für LR4 Transceiver:
4,5 dB – 2 × 1,2 dB = 2,1 dB
2,1 dB / 0,35 dB = 6 km
Fazit:
Der Einsatz von LR4 Modulen (LO-QSP-40G-LR4-10) und Zirkulatoren (LO-CIR-010-SCA-1310-NL) ermöglicht den Aufbau von Links bis ca. 6 km. Wir können diese Lösung also problemlos für unseren kürzesten 5 km Link im Ring einsetzen.
Berechnungen für ER4 Transceiver:
16,3 dB – 2 × 1,2 dB = 14,9 dB
14,9 dB / 0,35 dB = 42 km
Fazit:
Der Einsatz von ER4 Modulen (LO-QSP-40G-ER4) und Zirkulatoren (LO-CIR-010-SCA-1310-NL) ermöglicht den Aufbau von Links bis ca. 42 km. Diese Lösung können wir somit auch für die weiteren Links in unserem Ring einsetzen, d. h. 17 km, 23 km und 35 km.
Was tun, wenn die Distanz größer als 40 km ist?
Wie lösen wir unseren längsten Link im Ring mit 57 km?
Was tun, wenn ich mehr als 1 × 40G benötige?
Auf diese und weitere Fragen gehen wir in kommenden Artikeln ein.
Sie möchten keinen weiteren Artikel verpassen? Abonnieren Sie unseren Newsletter oder folgen Sie uns auf:
