Oggi i produttori di moduli ottici offrono un’ampia gamma di transceiver progettati per ottenere distanze maggiori per trasmissioni 10G su singolo filo di fibra ottica. Questo ci permette di costruire una rete ottica estesa in modo semplice e relativamente economico.
Soluzioni SFP+ 10G su singolo filo (BiDi) affidabili ed economiche sono disponibili anche nell’offerta del produttore LightOptics:
- Moduli ottici SFP+ BiDi 20 km 10G:
(LO-SP-10G-2S3-20), (LO-SP-10G-3S2-20)
- Moduli ottici SFP+ BiDi 40 km 10G:
(LO-SP-10G-2S3-40), (LO-SP-10G-3S2-40)
- Moduli ottici SFP+ BiDi 60 km 10G:
(LO-SP-10G-2S3-60), (LO-SP-10G-3S2-60)
Tuttavia, con l’aumento della domanda di banda, il throughput di 10 Gbps diventa insufficiente. Nell’era della crescente popolarità di soluzioni come VoD, Cloud, videoconferenze o video gaming, le esigenze degli utenti finali crescono di anno in anno. Aumenta anche il numero di utenti collegati alla rete e i loro requisiti in termini di qualità del collegamento. Come gestire questa situazione? Quale sarà il prossimo passo per la nostra rete?
Aggiungere ulteriori trasmissioni a 10 Gbps? Oppure migrare a throughput superiori, come 40 Gbps o 100 Gbps, ma come farlo? Sarà necessario affittare fibre aggiuntive e modificare l’infrastruttura di rete?
Cerchiamo quindi una soluzione funzionante su un singolo filo di fibra ottica che ci permetta di sfruttare le risorse esistenti e di evitare l’aumento dei costi operativi (affitto di fibre aggiuntive).
Una soluzione interessante ed economica al nostro problema può essere l’uso di un cyrkulatore ottico.
I cyrkulatori ottici lavorano in banda O (seconda finestra) o C (terza finestra). Il principio di funzionamento si basa sulla polarizzazione ortogonale della luce che viaggia in direzioni opposte, il che consente la trasmissione bidirezionale sulla stessa lunghezza d’onda. La figura seguente mostra lo schema di una trasmissione bidirezionale con l’uso di cyrkulatori.
In un cyrkulatore ottico, grazie all’elevato isolamento direzionale e alla bassa perdita di inserzione tra le porte, possiamo inviare e ricevere un segnale alla stessa lunghezza d’onda, ad esempio 1310 nm, utilizzando un solo filo di fibra ottica sul tratto ottico.
Vantaggi dell’uso dei cyrkulatori
Un esempio di questo tipo di dispositivo è il cyrkulatore ottico LightOptics modello LO-CIR-010-SCA-1310-NL – un’unità di dimensioni ridotte in box LGX, con eccellente resistenza meccanica e connettori SC/APC integrati per un’installazione agevole. Funziona in modo affidabile in ambienti che non richiedono alimentazione. È a banda larga e lavora nell’intervallo di lunghezze d’onda 1310 nm ±30 nm.
Si potrebbe pensare semplicemente di sostituire i transceiver 10G su singolo filo con transceiver 40G su singolo filo. Purtroppo non è così semplice, perché i transceiver 40G possono operare solo su 2 fibre ottiche e i loro laser sono progettati in modo diverso rispetto alle generazioni precedenti, ovvero SFP+, XFP o SFP.
Nei transceiver single-mode QSFP 40G LR4 ed ER4 non abbiamo più a che fare solo con un singolo laser o un set di laser che trasmettono un fascio di luce. Per ottenere throughput così elevati su distanze maggiori è stato necessario modificare la tecnica di trasmissione del segnale ottico. In questi transceiver sono stati integrati mini-multiplexer e demultiplexer CWDM che operano su 4 lunghezze d’onda CWDM della seconda finestra di trasmissione: 1270 nm, 1290 nm, 1310 nm, 1330 nm. Trasmettono il segnale su 2 fibre ottiche rispettivamente fino a circa 10 km per LR4 e circa 30 km per ER4; il tipo di connettore è LC.
Lo schema della struttura interna dei transceiver single-mode è mostrato nella figura sottostante.
Esempi di questi transceiver sono:
LO-QSP-40G-LR4-10 – Modulo ottico QSFP+ 40G LR4 1310 nm SM LC DDM 10 km
LO-QSP-40G-ER – Modulo ottico QSFP+ 40G ER4 1310 nm SM LC DDM 30 km
Purtroppo non esistono transceiver 40 Gbps che trasmettano il segnale su un solo filo di fibra!
Come affrontare quindi una situazione in cui i nodi principali della nostra rete sono collegati da un singolo filo di fibra, il throughput di 10 Gbps non è più sufficiente e non esistono transceiver 40 Gbps operanti su un singolo filo?
Supponiamo che la nostra rete abbia 5 nodi principali collegati in ring. I singoli nodi sono collegati da moduli SFP+ 10G su singolo filo, in modo analogo a quanto illustrato nella figura seguente.
Per "migrare" al throughput di 40G, disponendo solo di moduli ottici che lavorano su 2 fibre ottiche fino a 10 km (QSFP+ LR4) e fino a 30 km (QSFP+ ER4), possiamo utilizzare un cyrkulatore ottico che opera nella seconda finestra di trasmissione (come i moduli 40 Gbps), il quale ci offre la possibilità di usare un solo filo di fibra al posto di due.
Progettando una soluzione di questo tipo, è necessario considerare i seguenti aspetti:
- link budget dei transceiver:
modello LR4: LO-QSP-40G-LR4-10 = 4,5 dB
modello ER4: LO-QSP-40G-ER = 16,3 dB
- perdite di inserzione dei cyrkulatori:
modello: LO-CIR-010-SCA-1310-NL ≤ 1,2 dB
- perdite di inserzione della linea:
per la lunghezza d’onda 1310 nm circa 0,35 dB/km
Abbiamo scelto la soluzione e conosciamo i parametri operativi dei dispositivi selezionati, possiamo quindi passare alle valutazioni.
Calcoli per i moduli LR4:
4,5 dB – 2 × 1,2 dB = 2,1 dB
2,1 dB / 0,35 dB = 6 km
Conclusione:
L’uso dei moduli LR4 (LO-QSP-40G-LR4-10) e dei cyrkulatori (LO-CIR-010-SCA-1310-NL) consente di costruire link fino a circa 6 km. Possiamo quindi utilizzare tranquillamente la soluzione proposta per il nostro link più corto da 5 km nell’anello.
Calcoli per i moduli ER4
16,3 dB – 2 × 1,2 dB = 14,9 dB
14,9 dB / 0,35 dB = 42 km
Conclusione:
L’uso dei moduli ER4 (LO-QSP-40G-ER4) e dei cyrkulatori (LO-CIR-010-SCA-1310-NL) consente di costruire link fino a circa 42 km. Possiamo quindi applicare la soluzione scelta anche agli altri link del nostro anello, ossia 17 km, 23 km e 35 km.
Cosa possiamo fare se la distanza è superiore a 40 km?
Come gestire il nostro link più lungo nell’anello, pari a 57 km?
Cosa fare se ho bisogno di più di 1 × 40G?
Risponderemo presto a queste e ad altre domande nei prossimi articoli.
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