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Anwendung QSFP28 LR4: Der Wegbereiter der 100G-Metro-Übertragung über 40 Kilometer

Migelle

Übersetzer*in Felix
25. Oktober 2019

Das heutige Datenvolumen ist enorm und stellt höhere Anforderungen an Bandbreite und Datenübertragungsleistung. Gegenwärtig hat der optische 100G-Transceiver sowohl die alten 10G- als auch die 40G-Netze ersetzt, wobei die Langstreckennetze stetig wachsen und die Metro-Übertragung einen Boom erlebt. Unter den kommerziell erhältlichen 100G-QSFP28-Modulen bieten die QSFP28 LR4-Transceivermodule mit einer Reichweite von 10 km eine gute Wahl für Langstreckenverbindungen. Aber ist es möglich, die Reichweite von 100G QSFP28 LR4 auf 40 km zu erweitern, während die bestehende Netzwerkinfrastruktur beibehalten wird? Mit Hilfe von SOA (Semiconductor Optical Amplifier/Halbleiter-Optikverstärker) ist die Antwort: Ja.

Trend in Metro-Netzen: Stetige Umstellung auf 100G

Der Markt für Metro-Optiken ist in den letzten Jahren stark umkämpft und besteht aus sehr unterschiedlichen Anwendungen, wie z.B. der Verbindung von Datenzentren (DCI), mobilem Transport (Backbone, Backhaul und Fronthaul), Großhandelsdiensten und Wellenlängen- und Paketverbindungsdiensten für Unternehmen. All dies erfordert eine skalierbare und agile optische Lösung, um die Serviceanforderungen effizient zu erfüllen. Mit dem Aufkommen von 5G wird die Geschwindigkeitserhöhung für das Zugangsnetz in mobilen Transportarchitekturen zusätzliche Anreize für Investitionen in Metro-Netze schaffen.

Obwohl die überwiegende Mehrheit der Metro-Netze heute auf 10G oder 40G basiert, wird 100G weithin als die beste Option angesehen, um dem explosionsartigen Wachstum im Metro-Bereich zu begegnen, da es leichter zu erweitern ist, um den bevorstehenden dramatischen Veränderungen Rechnung zu tragen. Der geschätzte Anteil der U-Bahn-WDM-Häfen jeder Geschwindigkeit im Jahr 2020 wird nachstehend veranschaulicht, was darauf hindeutet, dass die 100G-Metro die 10G- und 40G-Altanlagen übertreffen wird.

100g metro network trend.jpg

Warum 100G QSFP28 LR4 mit SOA im Metro-Bereich verwenden?

Der anhaltende Bedarf an höherer Bandbreite erfordert den Einsatz noch höherer optischer Übertragungskapazitäten, sowohl in Langstreckennetzen als auch in U-Bahn-Zugangsnetzen. QSFP 100G LR4-Transceiver gibt es schon seit einiger Zeit und werden inzwischen flächendeckend eingesetzt. Es handelt sich dabei um im Betrieb austauschbare optische Niederspannungs-Transceiver, die vier WDM-Signale mit 25 Gbps (bis zu 28 Gbps) im 1310-nm-Bereich im Abstand von 800 GHz verwenden. Die Reichweite von Standard 100G QSFP28 LR4-Transceivern ist jedoch auf bis zu max. 10 km spezifiziert, so dass das Problem der Reichweitenverlängerung weiterhin besteht.

Es ist allgemein bekannt, dass die Dämpfung von QSFP 100GBASE LR4 im Wellenlängenbereich von 1310 nm liegt, was typischerweise höher ist als im 1550 nm-Band, so dass die Verstärkung eine wichtige Voraussetzung ist. Ein normaler EDFA (Erbium-dotierter Faserverstärker) würde nicht funktionieren, da er Signale im 1550-nm-Bereich verstärkt, aber das 1310-nm-Signal blockiert. Der optische Halbleiterverstärker (Semiconductor Optical Amplifier/SOA) hingegen ist für die Verstärkung von Signalen in optischen Übertragungssystemen mit 1310 nm Wellenlänge vorgesehen. Der FS SOA ist ein kompaktes Verstärkermodul, das in einem einfachen Plug-and-Play-Design geliefert wird, das unabhängig vom Formfaktor des Transceivers ist - es kann vollständig in das fortschrittliche 1U/2U/4U-Gehäuse von FMT integriert werden, um Platz zu sparen.

Verlängerung der Reichweite der 100G QSFP28 LR4-Optik auf 40 km

Durch eine einfache Addition des SOA kann die Reichweite des 100G LR4 QSFP28 leicht auf ca. 40 km erweitert werden. Wenn ein SOA in einer 100G LR4-Verbindung eingesetzt wird, fungiert er als optischer Vorverstärker - d.h. er wird vor dem QSFP28 LR4-Empfänger eingesetzt, um das eingehende schwache Signal zu verstärken. In diesem Fall ermöglicht SOA eine optimale Lösung für die externe Verstärkung des LR4 100G-Signals, wenn dieses weiter als 10 km entfernt sein muss. Diese Lösung nutzt die aktuelle Netzwerkinfrastruktur mit minimalen Unterbrechungen der bestehenden Dienste und ist darüber hinaus flexibler, um bei Bedarf neue Geräte aufzunehmen. Der Einsatz von SOA mit 100G QSFP28 LR4 stellt eine wirtschaftlich tragfähige Wahl dar, zusammen mit einer größeren Platz-, Leistungs- und Bandbreiteneffizienz. Die Lösung ist auch für den Formfaktor CFP, CFP2 oder CFP4 geeignet.

QSFP28 LR4 application with SOA.jpg

Wenn Sie bereits ein 10G-DWDM-Altsystem im Metro-Bereich haben, aber eine Integration mit 100G-Diensten benötigen, kann die SOA- und QSFP28-100G-LR4-Modulverstärkungslösung ebenfalls Ihren Bedarf decken. Das SOA-gespeiste LR4-Transceiver-Signal kann zusammen mit 10G-DWDM-Signalen unter Verwendung eines WDM-Mux/Denux mit einem dedizierten 1310-nm-Port gemultiplext werden. Wenn wir zum Beispiel einen 40CH DWDM Mux/Demux mit 1310nm-Ports einsetzen, erhalten wir ein 40×10G-Signal und ein zusätzliches 100G-Signal zusammen. Dies könnte helfen, das Netzwerk auf maximal 500G zu skalieren. In diesem Szenario würde die Übertragungsdistanz jedoch über 10 km betragen, aber nicht bis zu 40 km. Abhängig von der Multiplexerdämpfung, der Faserdämpfung und dem Formfaktor des Transceivers kann die maximale Übertragungsdistanz bewertet werden.

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Fazit

Da die Langstreckennetze mit 100 G ausgestattet sind, befinden sich die Netze heute inmitten einer massiven Migration auf 100 G in den Metro- und Rechenzentrumsnetzen. Der Übergang von der aktuellen Netzwerkarchitektur zu 100G-Systemen mit den richtigen Zusammenschaltungslösungen ist unvermeidlich. SOA und 100G QSFP28 LR4-Transceiver sind ideal für Unternehmen, die eine einfache, zuverlässige und kostengünstige Lösung zur Erweiterung der Reichweite ihrer Netzwerke suchen. Das FS 100 Gbps LR4 QSFP28-Modul unterstützt einen äußerst zuverlässigen Betrieb in U-Bahn- und Rechenzentrumsnetzen. Alle optischen Transceiver von FS werden strengen Qualifikations- und Zertifizierungstests unterzogen, um eine End-to-End-Lösung für geschäftskritische Anwendungen zu bieten.

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