I transceiver 40 Gbs sono disponibili in versione multimode e single-mode e differiscono in modo significativo dai loro predecessori a 10 Gbs. I moduli ottici 40 Gbs sono prodotti in un form factor diverso, ossia QSFP+ (Quad Small Form-Factor Pluggable), e sono disponibili con connettori MPO femmina MPO/MTP a 12 fibre e LC (dove MTP è una versione migliorata dello standard MPO; entrambi i nomi sono utilizzati in modo intercambiabile). In questi moduli non abbiamo più a che fare con un solo laser/diodo trasmittente come nei transceiver 1 Gbs o 10 Gbs. In questo articolo li analizziamo più da vicino e descriviamo i modelli base di transceiver 40 Gbs.
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Sai cosa è apparso prima: il connettore MPO o i moduli ottici 40 Gbs?
Il connettore MPO è arrivato prima ed è stato poi utilizzato, tra gli altri, nel modulo ottico 40 Gbs. L’introduzione di questo tipo di connettore è stata una risposta all’esigenza di un’elevata densità di fibre in un unico adattatore e alla necessità di coprire con un solo connettore l’intera ferula MTP più diffusa, dotata di 12 fibre. In questo modo in un solo adattatore MPO abbiamo 12 fibre. Attualmente i connettori MPO non si trovano solo in versione MPO 12J, ma anche MPO 24J e perfino MPO 72J, il che permette di creare reti estese senza dover ampliare in modo significativo l’infrastruttura esistente.
In un connettore MPO standard a 12 fibre vengono effettivamente utilizzate solo 8 fibre esterne, perché dobbiamo trasmettere solo 4 canali da 10 Gbs, che corrispondono a 40 Gbit di trasmissione in ogni direzione.
Moduli con connettore MPO/MTP 12
Schema del connettore MPO 12J; i pin rossi sono assegnati al TX, cioè all’invio del segnale, i pin verdi sono assegnati all’RX, cioè alla ricezione del segnale, mentre i pin bianchi non sono utilizzati.
Per collegare due moduli 40 Gbs utilizziamo cavi MPO incrociati, in modo che il segnale trasmesso (TX) sia consegnato al diodo ricevente (RX).
I moduli con connettore MPO utilizzano per la trasmissione dati 4 coppie di fibre ottiche e consentono di realizzare collegamenti usando sia fibre multimode sia single-mode. Nel caso dei transceiver multimode QSFP+ SR4, questi lavorano con 4 laser 850 nm Gbs, mentre per i transceiver single-mode QSFP+ LR4 PSM con 4 laser 1310 nm 10 Gbs. Su ciascuna linea vengono trasmessi dati a 10 Gbs.
Schema di costruzione del laser dei moduli ottici 40 Gbs SR4
I transceiver 40G QSFP+ MPO – sul lato trasmittente il trasmettitore converte i segnali elettrici d’ingresso paralleli in segnali ottici paralleli utilizzando una matrice di laser. Successivamente i segnali ottici paralleli sono trasmessi simultaneamente attraverso le fibre multimode MTP. Sul lato ricevente il ricevitore converte i segnali ottici d’ingresso paralleli, tramite un array di fotorivelatori, in segnali elettrici d’uscita paralleli.
Tipi di moduli 40 Gbs
- QSFP+ 40 Gbs SR4
I transceiver multimode QSFP+ 40 Gbs SR4 MPO con laser VCSEL (vertical-cavity surface-emitting lasers) che lavorano su fibra OM3 permettono di ottenere una distanza di 100 m, mentre su fibra OM4 fino a 150 m.
- QSFP+ 40 Gbs eSR4
I transceiver multimode QSFP+ 40 Gbs eSR4 MPO con laser CML (chirp-managed directly modulated laser) sono costruiti sulla base di un laser DFB con feedback distribuito e un filtro ottico. Questo si riflette nel nome stesso di questo tipo di laser, in cui la parola “chirp” non indica un cinguettio, ma la variazione della frequenza istantanea o della lunghezza d’onda di un impulso ottico nel tempo. I vantaggi dell’uso di un laser CML sono: basso consumo energetico, dimensioni ridotte e alta efficienza che consente di raggiungere lunghe distanze di trasmissione. I transceiver eSR4 che lavorano su fibra OM3 permettono di ottenere una distanza di 300 m, mentre su fibra OM4 fino a 400 m.
Il modulo multimode QSFP+ 40 Gbs SR4 può essere utilizzato anche in modalità 4 × 10 Gbps per consentire l’interoperabilità con moduli 10G SR. Questa connettività si ottiene tramite un apposito cavo breakout dotato, lato modulo 40G-SR4, di connettore MPO e, lato moduli 10G SR, di connettori duplex LC (il cosiddetto “cavo a piovra”).
- QSFP+ 40 Gbs LR4 PSM - modulo con connettore MPO angolato
I transceiver single-mode QSFP+ 40 Gbs LR4 PSM lavorano con laser DFB (distributed feedback laser), cioè laser a diodo con feedback distribuito. Questi moduli raggiungono distanze fino a 10 km; a causa dell’uso di laser DFB sono sensibilmente più costosi dei moduli 40G SR4.
Sono gli unici moduli ottici single-mode con connettore MPO.
Questo transceiver è in genere scelto per l’inestimabile, in alcune applicazioni, possibilità di separare facilmente il segnale single-mode 40 Gbs in 4 trasmissioni indipendenti da 10 Gbs (a questo scopo vengono utilizzati cavi breakout passivi, i cosiddetti cavi a piovra).
In questo modello di transceiver, per minimizzare i riflessi causati dal collegamento MPO, è stato utilizzato un connettore MPO leggermente diverso, con terminazione angolata a 8 gradi, e occorre utilizzare un connettore MPO femmina con superficie frontale angolata a 8 gradi (come in figura sotto).
- Invece dei transceiver QSFP+ 40 Gbs possiamo utilizzare anche i seguenti cavi:
- cavi DAC 40 Gbs (Passive Direct Attach Cable), cioè cavi in rame terminati su entrambi i lati con connettore QSFP+, che sono ideali per applicazioni 40 Gigabit Ethernet a corto raggio fino a pochi metri. Il loro netto vantaggio è il prezzo contenuto, mentre lo svantaggio principale è la portata limitata; si raccomanda di usare cavi DAC passivi su distanze non superiori a 7 m.
- cavi AOC 40 Gbs (Active Optical Cable), cioè cavi in fibra ottica terminati su entrambi i lati con moduli QSFP+, più costosi dei corrispondenti cavi in rame, ma in grado di trasmettere dati su distanze maggiori: fino a 300 m su fibra OM3 e fino a 400 m su fibra OM4.
- cavi Breakout DAC 40 Gbs – cavi passivi che consentono di collegare un dispositivo con porta QSFP+ a 4 dispositivi con porte SFP+, su brevi distanze.
SECONDA PARTE DELL’ARTICOLO, IN CUI ANALIZZIAMO PIÙ DA VICINO I QSFP+ 40G: - Moduli 40 Gbs con connettore LC
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