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Aufgrund des rasanten Anstiegs des Kommunikationsverkehrs und der damit einhergehenden Notwendigkeit, höhere Kapazitäten und größere Entfernungen über die Verbindungen zu bewältigen, hat sich der Einsatz von 100G-Glasfasernetzen (100G) rasant verbreitet. Dienstanbieter setzen in diesem Umfeld kohärente Transceiver für ihre 100G-DWDM-Backbone-Anwendungen ein. Bis vor Kurzem galten kohärente CFP/CFP2-DWDM-Glasfasertransceiver als Standardtechnologie für die Übertragung von 100G-Datenverkehr über große Entfernungen oder innerhalb eines DWDM-Netzes. Dieser Artikel befasst sich hauptsächlich mit dem 100G-CFP-Modul für Metronetzanwendungen.
Kohärente Technologie: 100 Gbit/s verfügbar machen
Der Übergang von 10 Gbit/s zu 100 Gbit/s Leitungsgeschwindigkeit bringt technische Herausforderungen mit sich. Kohärente Technologie wird seit den 1980er-Jahren für die optische Übertragung erforscht, um die Übertragungsdistanzen zu erhöhen. Um 2010/2011 erreichte die Technologie einen marktreifen Stand. Zu diesem Zeitpunkt ermöglichte sie tatsächlich die Übertragung von 100G-kohärenten Signalen. Dieses Ergebnis bildet die Grundlage für das Bestreben der Branche, Übertragungsgeschwindigkeiten von 100G und mehr zu erreichen, wodurch Terabit an Daten über ein einzelnes Faserpaar kostengünstiger übertragen werden können. Bislang wurde kohärente Technologie hauptsächlich in Weitverkehrsnetzen eingesetzt, findet nun aber auch Anwendung in Metronetzen.
Metro-Anforderungen für 100G
100G-Geschwindigkeiten wurden zunächst in Weitverkehrs- und Kernnetzen eingesetzt. In Metropolregionen ist 10G nach wie vor die gängigste Übertragungsrate. In den kommenden Jahren wird die Aggregation auf 100G in größeren Metropolregionen und bei der Anbindung von Rechenzentren an Bedeutung gewinnen. Metropolregionen decken ein breites Spektrum an Entfernungen ab: Regionale und Kernnetze umfassen Distanzen von 500–1000 km bzw. 100–500 km, während die Zugangsverbindungen in der Regel Punkt-zu-Punkt-Verbindungen mit einer Länge von unter 100 km sind. Obwohl diese Entfernungen kürzer sind als bei Weitverkehrsverbindungen, erfordern die Eigenschaften von Metropolnetzen – darunter flexible Protokollunterstützung, höhere Granularität der Signalraten und eine größere Anzahl von Knoten – den Einsatz von 100G-Geschwindigkeiten.
100G-Kohärentes CFP-Modul für Metro-Netzwerkanwendungen
Obwohl Metro- und Langstreckenanwendungen unterschiedliche Anforderungen stellen, ist die kostengünstigere 100G-Technologie für Metro-Netze bei Dienstanbietern gefragt. Um dies zu erreichen, betrachten Gerätehersteller kohärente CFP-Module als optimale Lösung für 100G-Metro-Implementierungen. Kohärente 100G-CFP-Module können optische Übertragungsbeeinträchtigungen kompensieren und dennoch eine akzeptable Leistung erzielen.
Da die 100G-Datenraten stärker von Dispersion betroffen sind, benötigen sie eine zusätzliche Dispersionskompensation und eine Erhöhung der optischen Leistung. Daher wird zunächst ein zusätzlicher 100-GHz-DWDM-Multiplexer eingesetzt, um alle 100G-Datenraten zu kombinieren. Anschließend erfolgt eine kombinierte Dispersionskompensations- und Verstärkungsstufe. Diese Architektur unterstützt das „Pay-as-you-grow“-Modell für Dienstanbieter. Sobald die Bandbreite erschöpft ist, können die bestehenden 10G-Kanäle nahtlos durch 100G-Dienste ersetzt werden. Dieselben Komponenten können sogar wiederverwendet werden, um die Datenrate auf bis zu 2,4 Tbit/s zu erweitern.
Dieses Szenario erfordert 24 unterschiedlich farbige CFP-Module, die zusammen mit dem bereits vorhandenen 48-Kanal-100-GHz-DWDM-Multiplexer eingesetzt werden. Alle 100G-Dienste werden zunächst gemultiplext, sodass nur eine Dispersionskompensations- und Verstärkungsstufe ausreicht. Diese Netzwerkarchitektur bietet somit eine höhere Dichte, ermöglicht die flexible Wiederverwendung bestehender Infrastruktur und ist gleichzeitig kostengünstig.
In diesem Szenario wurde der Switch mit SFP+ OEO-Transpondern für einfache Lösungen zur Reichweitenverlängerung getestet. Die 100G-Ausgangssignale des Switches werden in DWDM-Signale umgewandelt, die über größere Entfernungen übertragen werden können. Die Lösung beseitigt die Reichweitenbeschränkungen durch den Einsatz eines kohärenten CFP-Moduls, das das Ausgangssignal mit der Glasfaserleitung verbindet und so die Signalübertragung über größere Distanzen ermöglicht.
Um mit Cisco CFP 100G-Optiken eine höhere Verkabelungsdichte zu erreichen, kombiniert die Architektur einen 16-Kanal-DWDM-Multiplexer/Demultiplexer mit zwei Glasfasern, der für CWDM/DWDM- Hybride genutzt werden kann, mit einem 8-Kanal-DWDM-Multiplexer/Demultiplexer mit zwei Glasfasern. Dies wird durch Hinzufügen von MTP-Harness-Kabeln und einem WDM-SFP+-OEO-Konverter zur Umwandlung der regulären SR-Wellenlänge in DWDM-Wellenlängen ermöglicht. Dadurch wird der Aufbau von DWDM-Netzwerken mit einer Reichweite von bis zu 2500 km in 100G-kohärenten CFP-Modulen auf kostengünstige Weise realisiert.
Abschluss
100G-Kohärenz-CFP-Module bieten eine kostengünstige elektronische Entzerrung von Glasfaserbeeinträchtigungen und umfassende Leistungsüberwachungsfunktionen, die eine einfache Installation und Netzwerkverwaltung ermöglichen. Diese Vorteile helfen Dienstanbietern, dem steigenden Bandbreitenbedarf gerecht zu werden und gleichzeitig die Gesamtbetriebskosten zu senken.
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