Was ist ein Optischer Transceiver: Ein Leitfaden für Einsteiger (2024)

Initial Published: April 28, 2017

Was ist ein optischer Transceiver?

Ein optischer Transceiver, auch bekannt als Glasfaser-Transceiver oder optisches Modul, ist ein kleines Gerät, das Glasfasertechnologie zum Senden und Empfangen von Daten verwendet.

Der Begriff „Transceiver“ setzt sich aus den Begriffen „Transmitter“ und „Receiver“ zusammen. Mit anderen Worten, der optische Transceiver umfasst in der Regel einen optischen Sender und einen optischen Empfänger, die miteinander kombiniert sind und einen gemeinsamen Schaltkreis oder ein einziges Gehäuse nutzen.

Der optische Transceiver ist ein wesentlicher Bestandteil der Ausrüstung für optische Netze. Er verfügt über elektronische Komponenten zur Aufbereitung und Kodierung/Dekodierung von Daten in Lichtimpulse und sendet diese dann als elektrische Signale an das andere Ende.

Zum Senden von Daten in Form von Licht wird eine Lichtquelle verwendet, z. B. VSCEL-, FP-, DFB- und EML-Laser, die von den elektronischen Bauteilen gesteuert wird, und zum Empfangen von Lichtimpulsen, z. B. Pin oder APD, wird eine Halbleiter-Photodiode verwendet.

Abbildung 1: Zerlegungsdiagramm für optische Optischer Transceiver

Arten von optischen Sende- und Empfangsgeräten

Optische Sende- und Empfangsgeräte werden in verschiedene Typen eingeteilt, die auf unterschiedlichen Methoden beruhen, um den verschiedenen Anforderungen gerecht zu werden. In den meisten Fällen werden sie jedoch anhand der Formfaktoren klassifiziert.

Klassifizierung nach Transceiver-Formfaktoren

Nach unterschiedlichen Formfaktoren werden sie in die folgenden Typen unterteilt:

• 1×9 Transceivers: Wie der Name „1×9“ besagt, ist das auffälligste Merkmal eine hervorstehende Reihe von 9 Stiften. Die meisten Hersteller haben die Verwendung von 1×9-Transceivern eingestellt und sich für gängigere Typen wie SFP oder SFP+ entschieden.
• GBIC-Transceiver: Die Abkürzung steht für Gigabit Interface Converter und ist ein hot-plug-fähiger Formfaktor, der jedoch aufgrund seiner beträchtlichen Größe nur noch in alten Switches oder Geräten zu finden ist.
• SFF-Transceiver sind die Abkürzung für Small Form Factor. Sie haben in der Regel 2×5 oder 2×7 Pins, sind aber kleiner als der 1×9-Transceiver. Beachten Sie, dass SFF kein Hot-Plugging unterstützt.
• SFP (mini-GBIC) Transceivers: kurz für Small Form Pluggable, der bisher erfolgreichste Formfaktor. Daher ist er der beliebteste Typ in der Transceiver-Industrie. Die meisten neueren Transceiver werden auf ihrer Grundlage entwickelt und durch Varianten mit höherer Geschwindigkeit und kompakter Form ergänzt.
• SFP+ Transceivers: Diese verbesserten SFPs unterstützen höhere Geschwindigkeiten, wie 8G und 10G. In den meisten Fällen werden sie auch als 10G SFP+ bezeichnet.
• XFP Transceivers: Dies steht für 10-Gigabit Small Form Factor Pluggable, und das „X“ in diesem Wort steht für 10G. Es war nur kurz berühmt, bevor es wegen seiner Nachteile, wie dem großen Formfaktor und dem hohen Stromverbrauch, schnell durch SFP+ ersetzt wurde.
• SFP28 Transceivers: Dies ist eine verbesserte Version von SFP+, die eine Geschwindigkeit von 25G bis 28Gbps unterstützt. Es wird hauptsächlich in 25G-Ethernet-CPRI und Rechenzentren verwendet.
• QSFP Transceivers: Die Abkürzung steht für Quad Small Form Pluggable und bietet ein 4-Lane-Signal für eine kombinierte Geschwindigkeit von 40 Gbps.
• QSFP28 Transceivers: Building on the QSFP design, these transceivers can support 4x25G or 4x28G speeds, making them versatile and powerful tools in modern data center applications.
• CFP Transceivers: Dieser in CFP MSA definierte Transceiver unterstützt die Geschwindigkeit 40G/100G und ist 82 mm × 13,6 mm × 144,8 mm groß.
• CFP2 Transceivers: Ähnlich wie CFP, aber kleinere Abmessungen von 41,5 mm × 12,4 mm × 107,5 mm und geringerer Stromverbrauch.
• CFP4 Transceivers: CFP4 wird auf der Grundlage von CFP2 für eine höhere Dichte und einen geringeren Stromverbrauch freigegeben; die Standardgröße beträgt 21,5 mm × 9,5 mm × 92 mm.
• CFP8 Transceivers
• CXP Module: CXP ist 120 Gb/s 12x Small Form-factor Pluggable; durch die Unterstützung von 12x10G Lanes erreicht es eine Gesamtgeschwindigkeit von 120 Gbps.
• CSFP Transceivers: Dabei handelt es sich um kompakte, steckbare Geräte mit kleinem Formfaktor, die über zwei BOSAs in SFP-Größe verfügen und eine doppelte Bandbreitenkapazität bei einer gewissen Portdichte bieten.
• QSFP56 Transceivers
• QSFP-DD Transceivers
• OSFP Transceivers
• CDFP Transceivers
• X2 Transceivers
• XENPAK Transceivers
• XPAK Transceivers
• SFP56 Transceivers
• SFP56-DD Transceivers
• Mini SFP Transceivers
• COBO (Consortium for On-Board Optics)

Es sind viele Transceiver-Formfaktoren verfügbar, aber viele müssen im Laufe der Zeit aktualisiert werden. Zum Beispiel haben die meisten Hersteller die Lieferung von Switches mit Xpak-, X2- und XENPAK-Anschlüssen anstelle der häufiger verwendeten SFP+- und QSFP-Anschlüsse eingestellt. Daher kann es schwierig sein, einen Anbieter zu finden, der diese Transceiver noch anbietet.

In der Tat werden einige Formfaktoren immer noch verwendet, auch wenn die Hersteller ihnen wenig Aufmerksamkeit schenken. Ein Beispiel ist das 1×9-SIP-Gehäuse, das immer noch als Glasfaser-E/A-Schnittstelle in einigen industriellen Ethernet-Switches und Medienkonvertern verwendet wird. Das ist wahrscheinlich der Grund, warum sie den normalen Endkunden nicht bekannt sind.

Mit der zunehmenden Abhängigkeit vom Internet steigt auch der Bedarf an zuverlässigen Hochgeschwindigkeitsverbindungen. Dies hat zu einem erheblichen Anstieg der Glasfaserverkabelung geführt, die auf optische Hochgeschwindigkeits-Transceiver angewiesen ist. Infolgedessen werden neuere Formfaktoren wie SFP+, QSFP+, QSFP28 und QSFP-DD immer beliebter und dominieren den Markt.

Klassifiziert nach Optischer Transceiver-Übertragungsraten

Die Übertragungsrate ist die Anzahl der pro Sekunde übertragenen Bits. Die Maßeinheit für die Übertragungsrate ist Mbps (Megabit pro Sekunde) oder Gbps (Gigabit pro Sekunde).

Je nach Übertragungsrate werden Glasfasertransceiver in die folgenden Typen eingeteilt:

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Weitere Informationen

• Single Mode vs. Multimode Fiber, What is The Difference?
• What is 1×9 Transceiver?
• What is SFP Port? Everything You Need to Know
• What is GBIC? Everything You Need to Know

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Klassifiziert nach Fasermodustypen

Optische Fasern werden unterteilt in: Single-Mode-Faser (SMF) und Multi-Mode-Faser (MMF). Daher werden optische Transceiver auch als Singlemode- und Multimode-Transceiver klassifiziert, um verschiedene optische Fasern zu handhaben.

Singlemode-Transceiver haben in der Regel Übertragungsdistanzen von 10 km bis 160 km. Sie arbeiten mit einer typischen zentralen Wellenlänge von 1310nm, 1490nm oder 1550nm über eine Singlemode-Faser. Sie eignen sich daher für die Übertragung über große Entfernungen oder mit hoher Kapazität.

Multimode-Transceiver werden für kürzere Übertragungsstrecken von 0,5 km bis 2 km eingesetzt. Sie arbeiten mit einer typischen Zentralwellenlänge von 850 nm über Multimode-Fasern und eignen sich daher für eine kostengünstige Übertragung über kurze Entfernungen.

Klassifiziert nach Transceiver-Anwendungen

Es gibt viele verschiedene Transceiver für unterschiedliche Anwendungen. Bei den verschiedenen Anwendungen werden sie in die folgenden Kategorien eingeteilt.

• SONET/SDH
• FE/GE/10G/40G/100G/400G Ethernet
• Video übertragen
• CPRI and LTE
• Fibre Channel
• PON
• CWDM/DWDM

Aufbau eines optischen Transceivers

Am Beispiel des am weitesten verbreiteten SFP/SFP+ besteht der optische Transceiver aus den unten aufgeführten Teilen. Die anderen QSFP-DD, QSFP28, XFP, QSFP, CFP, CFP2 und GBIC-Transceiver sind ähnlich aufgebaut.

1	Verriegelung
2	Optischer Empfänger
3	Optischer Sender
4	Gehäuse des Sendeempfängers
5	Etikett
6	Staubschutzstopfen
7	Frühling

Optische Transceiver-Anwendungen

Glasfaser-Transceiver sind in verkabelten Netzwerkanwendungen wie Ethernet, Fibre Channel, SONET/SDH/ONT, CPRI, FTTx und InfiniBand weit verbreitet. Die Plattform umfasst Ethernet-Switches, Router, Firewalls, Netzwerkschnittstellenkarten und Glasfaser-Medienkonverter.

Speicherschnittstellenkarten, so genannte HBAs oder Fibre-Channel-Speicher-Switches, verwenden Glasfasertransceiver mit Geschwindigkeiten von 2 Gb, 4 Gb, 8 Gb und 16 Gb.

Die wichtigsten Parameter des Optischen Transceiver Empfangsgeräts

• Datenrate: die Anzahl der pro Sekunde übertragenen Bits.

• Übertragungsdistanz: die maximale Entfernung, über die optische Signale übertragen werden können. Optische Signale, die von verschiedenen Arten von Quellen gesendet werden, können aufgrund der negativen Auswirkungen von Glasfasern, wie Dispersion und Dämpfung, über unterschiedliche Entfernungen übertragen werden. Wählen Sie bei der Verbindung von optischen Schnittstellen optische Module und Fasern auf der Grundlage der maximalen Signalübertragungsdistanz aus.

• Zentrale Wellenlänge: Die zentrale Wellenlänge stellt das Wellenband für die optische Signalübertragung dar. Derzeit gibt es hauptsächlich drei zentrale Wellenlängen für Standard-Faser-Transceivermodule: 850 nm, 1310 nm und 1550 nm, die jeweils drei Wellenbereichen entsprechen.

• Optische Sendeleistung: Die optische Ausgangsleistung eines optischen Transceivers, wenn dieser ordnungsgemäß funktioniert. Wenn zwei optische Transceiver verbunden sind, muss die optische Sendeleistung des einen Endes innerhalb des Bereichs der empfangenen optischen Leistung am anderen Ende liegen.

• Empfangsempfindlichkeit: die Leistung, mit der der Empfänger eines faseroptischen Transceivers optische Signale innerhalb eines Bereichs der Bitfehlerrate (BER = 10-12) empfangen kann, in dBm.

• Fasermodus: Der Modus von Glasfasern wird anhand des Kerndurchmessers und der Eigenschaften der Glasfasern definiert. Optische Fasern werden in Singlemode- (SMF) und Multimode-Fasern (MMF) unterteilt. Die Multimode-Fasern haben einen großen Kerndurchmesser und können Licht in mehreren Modi transportieren. Allerdings ist die Dispersion zwischen den Moden größer, so dass sie für die Übertragung optischer Signale über kurze Entfernungen verwendet werden. Singlemode-Fasern (SMF) haben eine kleine Kerngröße und können Licht in nur einem Modus mit geringer Dispersion übertragen, so dass sie optische Signale über große Entfernungen übertragen können.

• Steckertyp: Die Schnittstelle an einem optischen Transceiver zur Aufnahme einer Faser. Die am häufigsten verwendeten Steckertypen sind LC-Stecker (für QSFP-, SFP-, SFP+-, SFF- und XFP-Transceiver), SC-Stecker (für BIDI-SFP-, GBIC-, X2-, XENPAK- und 1×9-Transceiver), ST- und FC-Stecker (für 1×9-Transceiver) und MPO-Stecker (für QSFP+-, SR4- und CXP-Module).

• Extinktionsverhältnis: das Mindestverhältnis zwischen der durchschnittlichen optischen Leistung mit übertragenen Signalen und der durchschnittlichen optischen Leistung ohne übertragene Signale im vollständigen Modulationsmodus. Das Extinktionsverhältnis gibt die Fähigkeit eines optischen Moduls an, Signal 0 und Signal 1 zu identifizieren. Dieser Parameter ist ein Qualitätsindikator für faseroptische Transceiver.

• Augendiagramm: eine Oszilloskopanzeige, bei der ein digitales Signal von einem Empfänger wiederholt abgetastet und an den vertikalen Eingang angelegt wird. Gleichzeitig wird die Datenrate verwendet, um den horizontalen Sweep auszulösen.

FAQs

F: Wie reinigt man optische Transceiver?

Eine verschmutzte optische Schnittstelle des Transceivers verringert die Leistung und verschlechtert das optische Signal. Daher ist die Reinigung des Transceivers von entscheidender Bedeutung. Verwenden Sie als Techniker vor Ort das Glasfaser-Reinigungswerkzeug gemäß den unten aufgeführten Schritten.

• Check the transceiver connector end face using an end face checker.
• Use the one-click fiber cleaner and insert it into the transmitter side.
• Click the button to vibrate quickly and remove dirt from the end face.

F: Kann ich Singlemode mit einem Multimode-Transceiver verwenden?

Nein, kann man nicht. Denn der Singlemode-Transceiver verwendet in der Regel einen 1310nm- oder 1550nm-Laser, während das Multimode-Modul normalerweise einen 850nm-Laser verwendet. Der generische Transceiver kann nicht mit verschiedenen Wellenlängen arbeiten.

F: Wie lautet der HS-Code für optische Sendeempfänger?

Der am weitesten verbreitete HS-Code für die meisten US-Kunden ist 8517.62.0090, aber andere Länder können andere Codes verwenden. Erkundigen Sie sich bei den örtlichen Zollbehörden nach Einzelheiten.

Weitere Informationen:

• Best 4 Fiber Optic Cleaning Tool from Optcore
• What is SFP Module? An Ultimate Guide
• What is 1×9 Transceiver?
• 40G QSFP+ vs. 100G QSFP28 Transceiver: Pros and Cons
• The Big Differences Between SFP, SFP+, SFP28, QSFP+, QSFP28, QSFP-DD, and OSFP
• What is DAC Cable? The Definitive Guide
• 9 Key Points to Consider When Choosing a Fiber Optical Transceiver