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Die optische Netzwerktechnologie hat sich rasant entwickelt und dazu beigetragen, den steigenden Bedarf an höheren Datenübertragungsraten und Bandbreiten zu decken. In optischen Netzwerken ist die Glasfaser das grundlegende Übertragungsmedium, Funktionen wie Schalten, Signalisierung und Verarbeitung werden jedoch elektronisch realisiert. Um optische und elektrische Signale umzuwandeln, wurden optische Schalter entwickelt. Was ist ein optischer Schalter? Dieser Beitrag bietet Ihnen grundlegende Informationen zu optischen Schaltern.
Einführung
In der Telekommunikation ist ein optischer Schalter ein Schalter, der es ermöglicht, Signale in Glasfasern oder integrierten optischen Schaltungen (IOCs) selektiv von einem Schaltkreis auf einen anderen umzuschalten. Ein optischer Schalter kann mechanisch funktionieren, beispielsweise durch physisches Verschieben einer Glasfaser, um eine oder mehrere alternative Fasern anzusteuern, oder durch elektrooptische, magnetooptische oder andere Effekte.
Arten von optischen Schaltern
Ein optischer Schalter ist ein Schalter, der ein photonisches Signal an einem seiner Ports empfängt und es, abhängig von der gewählten Weiterleitung, über einen anderen Port ausgibt. Es gibt zwei Arten von optischen Schaltern: OEO-Schalter (optisch-elektrisch-optisch) und OOO-Schalter (optisch-optisch-optisch), auch bekannt als rein optische Schalter. Bei einem OEO-Schalter muss das analoge Lichtsignal zunächst digitalisiert, verarbeitet und weitergeleitet werden, bevor es wieder in ein analoges Lichtsignal umgewandelt wird. Die OOO-Schaltung erfolgt rein photonisch.
Anwendungen optischer Schalter
Optische Schalter werden häufig in Hochgeschwindigkeitsnetzen eingesetzt, wo hohe Schaltgeschwindigkeiten und große Schalter zur Bewältigung des hohen Datenverkehrs erforderlich sind. Optische Schalter werden üblicherweise in optischen Crossconnects (OXCs) verwendet. Ein OXC kann eine ganze Reihe optischer Schalter enthalten. OXCs ähneln elektronischen Routern, die Daten mithilfe von Schaltern weiterleiten. Optische Schalter können auch zum Schutz von Schaltvorgängen eingesetzt werden. Fällt eine Faser aus, leitet der Schalter das Signal über eine andere Faser um, bevor das Problem auftritt. Ein optischer Schalter benötigt Millisekunden, um den Fehler zu erkennen und Netzwerk und Schalter zu informieren. Darüber hinaus können optische Schalter für externe Modulatoren, OADMs (optische Add-Drop-Multiplexer), Netzwerkmonitore und zum Testen von Glasfaserkomponenten verwendet werden. Früher mussten originale optische Transceiver an diese Schalter angeschlossen werden. Heute werden optische Transceiver von Drittanbietern hergestellt, um Kosten zu sparen. Wie unten gezeigt, können Sie die Kompatibilität eines Glasfaser-Transceivers, wie z. B. eines Avago AFBR-79EIPZ kompatiblen QSFP+-Transceivers, eines HP JD089B kompatiblen 1000BASE-T SFP-Transceivers oder eines HP J4859C kompatiblen 1000BASE-LX SFP-Transceivers, in einem optischen Switch testen.
Vorteile optischer Schalter
Optische Schalter bieten gegenüber elektrischen Schaltern mehrere Vorteile. Sie ermöglichen eine erhebliche Platz- und Energieeinsparung von bis zu 92 % und eine Reduzierung des Stromverbrauchs um bis zu 96 %. Dies bedeutet eine Kostenersparnis von 3 kW pro Rack. Dadurch sparen Netzbetreiber teure Dieselgeneratoren, Gleichrichter und Batterien sowie die monatlichen Wartungskosten für diese Geräte und die Anschaffung und Wartung von Kühlanlagen. Optische Schalter sind skalierbarer und schneller als elektrische Schalter. Da sie protokoll- und bitratenunabhängig sind, werden die Übertragungsraten nicht durch Bitratenbeschränkungen der Vermittlungstechnik beeinträchtigt.
Nachteile optischer Schalter
Optische Schalter weisen auch Nachteile auf. Derzeit können sie photonische Signale nicht so einfach speichern wie elektrische. Zwar lassen sich Signale mithilfe von Glasfaserverzögerungsleitungen speichern, da Licht eine gewisse Zeit benötigt, um eine bestimmte Faserlänge zu durchlaufen (200.000 km pro Sekunde in Quarzglas), was bedeutet, dass für einen 10.000-Bit-Frame, der mit 10 Gbit/s übertragen wird, 200 m Glasfaser benötigt werden. Dies ist sowohl teuer als auch unpraktisch. Sobald ein Signal eine Verzögerungsleitung durchlaufen hat, kann es erst nach dem Austritt verarbeitet werden. Eine Lösung wäre das Hinzufügen von Schaltern innerhalb der Leitungen, was jedoch die Kosten erhöht. Optische Schalter können die Header-Informationen von Paketen nicht verarbeiten, insbesondere nicht bei hohen Übertragungsgeschwindigkeiten. Elektronische Router erreichen derzeit eine maximale Übertragungsgeschwindigkeit von 10 Gbit/s, während optische Signale bis zu 40/100 Gbit/s oder sogar mehr erreichen können. Daher können Router die Signale nicht so schnell verarbeiten, wie sie übertragen werden.
Abschluss
Angesichts der steigenden Nachfrage nach Video und Audio sowie der Herausforderungen hinsichtlich Datenkapazität und Bandbreite in Netzwerken haben sich optische Netzwerke zunehmend als kostengünstigste Lösung etabliert. Optische Switches bieten Kunden erhebliche Einsparungen bei Energie, Platzbedarf und Kosten. Der Markt für optische Switches wird heute von wenigen Unternehmen wie Cisco, HP, Arista und Juniper dominiert. Sie können den für Ihre Bedürfnisse passenden optischen Switch auswählen.
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