Transceiver-Definition: Was eigentlich in diesen Dingen steckt

 

Also optische Transceiver. Es handelt sich im Grunde genommen um die Boxen, die Glasfasernetze zum Funktionieren bringen - und elektrische Signale in Licht und wieder zurück umwandeln. Die Senderseite sendet Lichtimpulse durch die Glasfaser, die Empfängerseite fängt sie ein und wandelt sie wieder in elektrische Daten um, die Ihre Geräte nutzen können.

Sie finden diese in Rechenzentren, in der Telekommunikationsinfrastruktur und praktisch überall dort, wo große Datenmengen übertragen werden. Cisco berichtete, dass seine 400G-Transceiver im Jahr 2019 die Massenproduktion erreichten, was Ihnen eine Vorstellung davon gibt, wie schnell sich dieses Zeug skaliert - wir sind in etwa fünfzehn Jahren von 10G als Standard auf 400G umgestiegen.

 

 

So funktionieren die Design-Kompromisse-

 

Ingenieure kämpfen hier ständig gegen die Physik. Kleinere Formfaktoren klingen großartig, bis Sie feststellen, dass Sie mehr Leistungsdichte auf weniger Raum unterbringen, was zu Wärmeproblemen führt. Der QSFP28-Formfaktor beförderte 100 Gbit/s durch ein Modul von der Größe Ihres Daumens -, das sind ungefähr 25 Gbit/s pro Kanal, wenn Sie rechnen.

Temperaturbereiche sind wichtiger als man denkt. Verbrauchergeräte- funktionieren bei etwa 0 bis 70 Grad. Industrielle und militärische Anwendungen erfordern einen Grad von -40 bis +85 oder mehr, manchmal sogar einen Grad von +90. Aus diesem Grund konzentrieren sich Unternehmen wie Radiall auf robuste Designs. - Ihre S--Light- und D-Light-Familien bewältigen diese größeren Reichweiten und halten dabei den Stromverbrauch angemessen.

Der Vorteil elektromagnetischer Interferenzen

Glasfaser kümmert sich nicht um EMI. Wenn Sie Kupfer neben einen Motor oder Funksender legen, treten Geräusche auf. Ballaststoffe tun es einfach nicht. Aus diesem Grund bevorzugen U-Boote, Flugzeuge und Industrieanlagen Glasfaser für kritische Verbindungen. Sie können Glasfaser problemlos direkt neben Hochspannungsleitungen verlegen.

 

Echte Leistungszahlen aus der Praxis

 

Juniper Networks veröffentlichte Daten, die zeigen, dass ihre kohärenten optischen Module im Jahr 2023 mithilfe von Wellenlängenmultiplex eine Kapazität von 14,4 Tbit/s über ein einzelnes Glasfaserpaar erreichten. Das ist keine theoretische -, die in Carrier-Netzwerken eingesetzt wird.

Die D-Light-Serie, die Radiall herstellt, erreicht bis zu 120 Gbit/s und mehr und vereint mehrere Kanäle in einem Modul.. 12-Es gibt Kanalversionen, was bedeutet, dass Sie theoretisch mehr als ein Terabit durch einen Transceiver übertragen könnten, wenn jeder Kanal etwa 100 G ausschöpfen würde. Mit den oberflächenmontierbaren und steckbaren Optionen können Sie je nach den Anforderungen Ihrer Anwendung entweder direkt auf Platinen löten oder Module im laufenden Betrieb austauschen.

Der Stromverbrauch variiert stark. Ein 10G SFP+ verbraucht möglicherweise 1,5 Watt. Ein 400G-Transceiver könnte 12-15 Watt ziehen. Wenn Sie das auf Hunderte von Ports in einem Switch multiplizieren, explodiert Ihr Kühlbedarf plötzlich – Rechenzentren geben manchmal fast genauso viel für die Kühlung aus wie für die Rechenleistung.

 

 

Formfaktoren und MSA-Standards

 

Multi-Source-Vereinbarungen standardisieren Dinge, sodass Sie nicht an einen Anbieter gebunden sind. SFP, SFP+, QSFP, QSFP28, QSFP-DD... die Akronyme häufen sich. Jede Generation unterstützt typischerweise höhere Geschwindigkeiten oder mehr Fahrspuren. QSFP-DD verdoppelte die Lanes von 4 auf 8, wodurch wir von 400G- auf 800G-Module kamen, ohne alles komplett neu zu gestalten.

Für spezielle Anwendungen gibt es weiterhin benutzerdefinierte Pakete. Militär, Luft- und Raumfahrt, raue Industrieumgebungen - Diese benötigen Transceiver, die Vibrationen, Stößen, Salznebel und Strahlung standhalten. Unter diesen Bedingungen versagen handelsübliche Transceiver ziemlich schnell.

Die Kanalintegration wird dichter

Das Unterbringen von mehr Kanälen auf derselben Grundfläche erfordert ein besseres Wärmemanagement und engere Fertigungstoleranzen. Die Wellenlängenstabilität eines DWDM-Transceivers muss innerhalb von etwa 0,01 nm bleiben, sonst kommt es zu Übersprechen zwischen den Kanälen. Deshalb kosten diese Dinge, was sie kosten - die erforderliche Präzision ist zu Recht schwierig.

Der Ansatz von Radiall mit unterschiedlichen Kanalzahlen (2, 4, 12) ermöglicht es Ihnen, den Transceiver an Ihre tatsächlichen Bedürfnisse anzupassen, anstatt für Funktionen zu bezahlen, die Sie nicht nutzen. Ein Sensornetzwerk-Endpunkt, der mit niedrigeren Geschwindigkeiten läuft, benötigt kein 12--Kanal-Gerät -, da ist die S-Light-Einzel- oder Zweikanalversion sinnvoller.

 

 

Wo diese Technologie tatsächlich eingesetzt wird

 

Telekommunikations-Backbone-Netzwerke verbinden Städte und Länder, - die Hochleistungs-Transceiver mit großer Reichweite- und externer Verstärkung verwenden. Die OptiXtrans-Serie von Huawei bewältigt mithilfe kohärenter Erkennung und Vorwärtsfehlerkorrektur bis zu 800 km ohne Regeneration.

Rechenzentrumsverbindungen zwischen Gebäuden oder Campus-Einrichtungen laufen in der Regel über 10 G oder 25 G pro Spur für kürzere Entfernungen, vielleicht 2-10 km. Die Transceiver kosten weniger, da Sie keine aufwändige Optik mit großer Reichweite und eine umfangreiche Fehlerkorrektur benötigen.

In einem Rechenzentrums-Rack, das Server mit Switches verbindet, ist die Reichweite manchmal sogar noch kürzer ({0}} Meter oder weniger). Diese Transceiver sind auf niedrige Kosten und geringen Stromverbrauch statt auf Entfernung optimiert.

Für Signalverarbeitungsanwendungen ist die Kompatibilität mit FPGAs und SERDES-Schnittstellen wichtig. Die elektrische Schnittstelle am Transceiver muss den Erwartungen Ihres Verarbeitungschips entsprechen, andernfalls fügen Sie Konvertierungsstufen hinzu, die Strom verbrauchen und die Latenz erhöhen.

Aufgrund der nicht-metallischen Konstruktion von Glasfasern können Sie Kabel durch Räume führen, in denen Kupfer Störungen auffangen oder Erdschleifenprobleme verursachen würde. Medizinische Bildgebungsgeräte, wissenschaftliche Instrumente, Audio-/Videoproduktion - viele Orte, an denen eine saubere Signalübertragung wichtiger ist als die reinen Kosten.