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Die Entwicklung optischer Transceiver und ihre Zukunft

  • Die Entwicklung optischer Transceiver und ihre Zukunft Fiber-Mart.com
  • Post on Samstag 04 Juli, 2020
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Wenn wir uns heute das Produkt- und Funktionsspektrum optischer Transceiver ansehen, verdanken wir dies einer langen technischen Entwicklung.
 
Von Anfang an sind alle Transceiver-Spezifikationen durch nicht-proprietäre Standards des Multisource Agreement (MSA) des SFF-Komitees definiert. Dies ermöglicht die Kompatibilität von Produkten verschiedener Hersteller.
Zu Beginn der Entwicklung optischer Module gab es nur Module, die in die Hardware eingelötet werden mussten. Diese Transceiver waren im 1x9-SFF-Format erhältlich und wurden erstmals 1999 verwendet.
 
Die Wartung dieser Module war äußerst zeitaufwändig, eine bessere Lösung musste her.
 
Die Entwicklung optischer Module gliederte sich fortan in zwei Bereiche. In fester und abnehmbarer (Hot-Pluggable) Optik.
 
Im Jahr 2000 wurde das erste austauschbare Modul entwickelt: der GBIC-Transceiver (Gigabit-Schnittstellenkonverter). Es verfügt über einen Duplex-SC-Anschluss und kann bei Entfernungen von bis zu 160 km verwendet werden.
 
Diese technologische Entwicklung bot viele offensichtliche Vorteile: Neben der Vereinfachung der Wartung wurde nun ein Netzwerk für das „Pay as you grow“-Prinzip etabliert. Durch steckbare Module konnte der Anwender die Bandbreite in einem Netzwerk problemlos nachträglich erhöhen. Mit der Einführung der GBIC-Module durch viele große Netzwerkhersteller begann die große Verbreitung dieses Transceivers.
 
Leider hatte das GBIC-Modul noch einen großen Nachteil: Die Größe. Die Portdichte und damit die gesamte Netzwerkleistung gingen deutlich zurück. Darüber hinaus war es für Betreiber großer Netzwerke, wie z. B. Telekommunikationsanbieter, nicht notwendig, die Ports nachträglich aufzurüsten. Im Jahr 2001 kamen die eigentlichen Festoptiken auf den Markt: 2x5 SFF und 2x10 SFF. Diese Transceiver sind wesentlich kleiner als der GBIC. Dies war nun unter anderem durch die neu eingeführten LC-Duplex-Stecker und die daraus resultierenden kleineren Leiterplatten (Printed Circuit Boards) möglich. Auch SFF-Optiken sind derzeit noch sehr weit verbreitet. Heute werden sie, neben der Gebäudeverkabelung, in den meisten EPON-ONU-Hardware verwendet und haben durch die Verbreitung von EPON-Netzwerken wieder stark an Bedeutung gewonnen.
Doch in LAN- und MAN-Netzwerken werden seit der Einführung von GBICs nur noch austauschbare Module verwendet.
 
Im Jahr 2002 wurde der Formfaktor SFP (Small Form-Factor Pluggable) auf den Markt gebracht. Dies brachte viele Vorteile gegenüber dem GBIC mit sich. Es verfügt über einen LC-Duplex-Anschluss, sodass das gesamte Design des Transceivers auf etwa die Hälfte des GBIC-Moduls reduziert wurde. Dies führte auch zu den daraus resultierenden Nachteilen einer abnehmenden Portdichte und Gesamtleistung. Bisher nutzen alle Netzwerkhersteller SFP-Module für Einstiegsgeräte oder Etagenverteiler.
 
Mit dem steigenden Bedarf an Bandbreite wurde ein wichtiger Schritt in der Entwicklung der optischen Datenübertragung gemacht. Im Jahr 2005 wurden die ersten XENPAK-Module entwickelt. Diese Transceiver bieten Übertragungsraten von bis zu 10 Gigabit. Die Übertragung erfolgt mit einer XAUI-Schnittstelle über 4 Kanäle á 3.125 Gigabit. Dadurch konnte die Bandbreite der Netzwerke deutlich erhöht werden. Letztlich überwogen die Nachteile der Technik. Hohe Produktionskosten, ein zu großes Design, das wiederum zu einer geringeren Portdichte führte, und der relativ hohe Stromverbrauch von bis zu 10 W pro Port konnten die Bedürfnisse der Kunden nicht decken.
 
Als Nachfolger wurde im Jahr 2006 der X2-Transceiver veröffentlicht. Das X2-Modul verfügt wie der XENPAK-Transceiver über eine elektrische Schnittstelle. Die Unterschiede waren minimal, aber der nächste entscheidende Schritt sollte nicht lange auf sich warten lassen.
 
Im Jahr 2007 wurde der erste XFP-Transceiver veröffentlicht. Dies bot erhebliche Vorteile in der 10-Gigabit-Vernetzung. Die Übertragung erfolgt nicht mehr mit vier, sondern nur noch über einen seriellen Kanal. Dadurch konnten die Leiterplatten deutlich reduziert werden, sodass der LC-Duplex-Stecker auch beim XFP verwendet werden konnte. Diese Module sind nur geringfügig größer als ein SFP-Modul, was letztendlich eine Erhöhung der Portdichte in 10-Gigabit-Netzwerken mit sich brachte. Darüber hinaus beträgt der Stromverbrauch, ähnlich wie bei einem SFP, nur bis zu 3,5W.
 
Die letzte Entwicklungsstufe der 10-Gigabit-Übertragungsform ist der SFP+-Transceiver. Dies bietet weitere kleinere Verbesserungen gegenüber XFP-Modulen. Der Stromverbrauch und die Größe könnten weiter reduziert werden. SFP+ ist mittlerweile der Standard-Formfaktor für 10-Gigabit-Netzwerke mit allen wichtigen Netzwerkgeräten.
 
 
Im Jahr 2011 kamen die ersten QSFP-Module auf den Markt. Damit war erstmals eine Übertragung von 40 Gigabit mit einem Hot-Plug-fähigen Modul möglich. Die Geschwindigkeit wird durch vier interne 10-Gigabit-CWDM-Kanäle erreicht. Die Module sind etwas größer als ein XFP-Transceiver und verfügen über eine Lasche in der Länge des Moduls, um es von der Hardware entfernen zu können. QSFP-Transceiver verfügen außerdem über einen MPO/MTP-Anschluss.
 
 
Heute gibt es zwei Varianten dieser Module. Der QSFP-SR mit einer Reichweite von bis zu 150 Metern auf OM4Glasfasern sowie QSFP-LR mit einer Reichweite von bis zu 10 km über OS2-Fasern. Die Standards für QSFP-ER mit einer Reichweite von 40 km existieren bereits. Die BlueOptics wird diesen QSFP-ER-Transceiver im vierten Quartal 2014 als einer der ersten Hersteller weltweit auf den Markt bringen.
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