Dr. Lan: Die richtige Auswahl von SFPs bei der Datenübertragung über Glasfaser

Die richtige Auswahl von SFPs bei der Datenübertragung über Glasfaser

SFP: Diese Abkürzung steht für Small Form-factor Pluggable. SFPs sind kleine, standardisierte Module für Netzwerkverbindungen. Als miniaturisierte Gigabit Interface Converter (GBIC) werden sie deshalb auch Mini-GBIC genannt. Früher waren diese Transceiver fest verbaut und konnten nur aufwändig ausgetauscht werden oder legten bei Defekt schlimmstenfalls das gesamte Gerät lahm. SFPs sind kleiner und platzsparender als GBICs und ermöglichen dadurch deutlich größere Portdichten. SFPs werden in dafür vorgesehene Slots in Medienkonvertern und Switches eingesteckt und dienen der Wandlung von Glasfasersignalen. Ein SFP-Modul lässt sich leicht austauschen. Das erhöht die Flexibilität der gesamten Netzwerkarchitektur: Binnen Sekunden können Medienkonverter oder Switche für neue Aufgaben umgerüstet werden.

Es gibt jedoch eine Reihe von Parametern, die bei der Auswahl der richtigen SFPs eine Rolle spielen. Grundsätzlich handelt es sich um diese vier Hauptkriterien.

  1. Art der Glasfaser: Singlemode oder Multimode
  2. Länge der Strecke
  3. Datenübertragungsrate
  4. Wellenlänge

Keines dieser vier Kriterien steht für sich allein. Alle korrespondieren miteinander und sind voneinander abhängig.

1. Art der Glasfaser

Die erste Frage lautet: Liegt bereits eine Glasfaser oder wird diese noch verlegt? Ist eine Glasfaserleitung vorhanden, muss ermittelt werden, ob es sich um Multimode oder Singlemode handelt. Entsprechend müssen Multimode- oder Singlemode-SFPs eingesetzt werden. Ist noch kein Lichtwellenleiter verlegt, sind Sie natürlich frei in der Entscheidung, müssen jedoch die Kriterien Länge der Strecke, Datenübertragungsrate und Wellenlänge berücksichtigen (siehe unten).

Die Fasern werden in verschiedene Kategorien eingeteilt, für die sich ein Farbcode etabliert hat, dem die meisten Hersteller folgen. Für Multimode-Fasern sind das die Kategorien OM 1-5 (OM = Optical Multimode). OM 1 (orange) beschreibt ältere Fasern mit einem Durchmesser von 62,5 µm. OM 2 (ebenfalls orange), OM 3 (blau) und OM 4 (violett) sind die heute gebräuchlichsten Multimode-Fasern mit einem Durchmesser von 50 µm. Mit aufsteigender Kategorie nimmt die Qualität der Faser zu und damit auch die realisierbare Reichweite und Datenübertragungsrate. Relativ neu ist die Faser-Klasse OM 5 (grün), die Übertragungsraten bis zu 400Gbit/s ermöglicht (parallel-optische Übertragung) und damit dem steigenden Bedarf an Bandbreite insbesondere in Datacentern Rechnung trägt.

Der Durchmesser des Glasfaserkerns von Singlemode-Fasern beträgt lediglich 9 µm. Das reduziert die Reflexionen und damit die Dämpfungswerte. Dadurch können längere Distanzen überbrückt werden. Je nach Datenübertragungsrate kann die Reichweite im Singlemode-Verfahren über 100 km betragen! Bei Singlemode-Fasern wird zwischen OS 1 und OS 2 (OS = Optical Singlemode) unterschieden. Beide Variantenwerden üblicherweise in der Farbe Gelb produziert.

2. Länge der Strecke

Wie erwähnt lassen sich im Singlemode-Verfahren mit Entfernungen von über 100 km deutlich weitere Distanzen überbrücken als bei Multimode. Aufgrund der hohen Sendeleistung eignet sich Singlemode jedoch nicht für kürzere Entfernungen, da eine Erblindung der Gegenseite drohen kann. Dies ist abhängig vom sogenannten Fiber-Budget. SFPs haben eine maximale Sendeleistung und ein Empfangsmaximum, das nicht überschritten werden darf. Diese beiden Werte müssen zueinander passen, wobei die Dämpfung durch die Streckenlänge ebenfalls berücksichtigt werden muss. Da diese Dämpfung auf kurzen Strecken naturgemäß gering ist, kommen hier in der Regel Multimode-Fasern und -SFPs zum Einsatz, die in diesem Fall auch wirtschaftlicher sind.

3. Datenübertragungsrate

Die Entfernung, die die Lichtsignale überbrücken können, hängt maßgeblich von der Datenübertragungsrate ab. Je höher die Datenübertragungsrate, desto kürzer die maximale Reichweite. In der Multimode-Faser können die Signale bei 100 Mbit (Fast Ethernet) bis zu 2 km zurücklegen, bei 1.000 Mbit (Gigabit) bis zu 550 m und bei 10.000 Mbit (10 G) bis zu 300 m. Das ist aber auch abhängig von der Fasergüte (siehe Kategorien OM 1-5, bzw. OS 1-2). Bei ansonsten gleichen Rahmenbedingungen ist die Reichweite neuerer Fasern höher als die von älteren.

Grundsätzlich gilt es zu berücksichtigen, dass SFP und SFP-Port dieselbe Datenübertragungsrate unterstützen müssen. Ein Medienkonverter mit Gigabit-SFP-Port wird ausschließlich einen Gigabit-SFP akzeptieren. Ausnahme sind Endgeräte mit Dual Speed Ports, die SFPs unterschiedlicher Datenübertragungsrate aufnehmen können.

Eine Besonderheit stellen SFP+ Module dar, die eine Übertragungsrate von 10 Gigabit ermöglichen.

4. Wellenlänge

Standard-mäßig werden sowohl bei Multi- als auch bei Singlemode Duplex-Kabel verlegt: für jede Richtung, in die die Lichtwellen gesendet werden, eine Glasfaser. Die Wellenlänge bei Multimode beträgt in der Regel 850 nm, bei Singlemode üblicherweise 1310 nm. Die Wellenlänge 1310 nm kommt aber auch bei der Multimode-Übertragung zum Einsatz, wenn eine Entfernung von bis zu 2 km zurückgelegt werden muss. Die Datenübertragungsrate ist dann aber auf 100 Mbit beschränkt. Die Wellenlängen sind genormt und werden vom IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) festgelegt.

Weiterhin ist zu beachten, dass nur SFPs gleichen Typs miteinander kommunizieren können. Für jeden Übertragungsmodus, jede Datenübertragungsrate und jede Entfernung müssen die entsprechenden SFPs auf beiden Enden der Strecke paarweise ausgewählt werden.

 

Wavelength Division Multiplexing (WDM)

Eine Besonderheit stellt das Wavelength Division Multiplexing (WDM) dar. Hier werden Lichtwellen über eine Leitung (Simplex) gleichzeitig in beide Richtungen versendet. Dafür werden zwei unterschiedliche Wellenlängen eingesetzt, z. B. 1310 nm und 1550 nm. Deshalb ist bei WDM darauf zu achten, dass komplementäre SFPs miteinander kommunizieren, die jeweils auf der einen Wellenlänge senden (TX) und der anderen empfangen (RX): Das passende Gegenstück zum SFP-GLS-W3510-A ist beispielsweise der SFP-GLS-W5310-A. Ursprünglich ließ sich Wavelength Division Multiplexingnur auf Singlemode-Fasern anwenden. Mittlerweile kommt WDM aber auch auf Multimodefasern zum Einsatz.

Digital Diagnostic Monitoring (DDM)

Eine weitere Besonderheit sind SFPs, die Digital Diagnostic Monitoring (DDM) unterstützen. Diese SFPs sind mit Sensoren ausgestattet, die sowohl die Temperatur des SFPs als auch den Dämpfungswert der Übertragung messen können. DDM beschleunigt die Fehlersuche und -diagnose bei gestörten LWL-Verbindungen enorm. Voraussetzung ist jedoch, dass auch das Endgerät DDM unterstützt.

Temperaturbereich

Sollen SFPs im industriellen Umfeld eingesetzt werden, hat KTI dafür eine Produktreihe von Industrie-SFPs entwickelt, die über einen erweiterten Temperaturbereich verfügt. Dieser liegt in der Regel bei -40° C bis +85° C, während die Standard-SFPs über einen Temperaturbereich von 0° C bis 70° C verfügen. Standard-SFPs von KTI sind am Ende der Artikel-Nummer mit A gekennzeichnet, Industrie-SFPs mit A-A.

Kompatibilität

Eine große Besonderheit aller SFP-tauglichen Switche und Medienkonverter von KTI ist, dass sie mit SFPs anderer Hersteller kompatibel sind. Diese Kompatibilität scheuen viele andere Hersteller. Sie wollen, dass in ihren Geräten auch nur ihre SFPs funktionieren und setzten deshalb ein Software-Branding ein. KTI-Geräte erkennen diese gebrandeten SFPs trotzdem. Mit Switches und Medienkonvertern von KTI bleiben Sie also im höchsten Maß flexibel. In KTI-Geräten verrichten auch bereits vorhandene SFPs herstellerunabhängig ihren Dienst.

Es gibt beim Thema SFP also einiges zu beachten. Deswegen steht Ihnen unser kompetentes Technik-Team bei der Auswahl der passenden SFPs gerne beratend zur Seite. Rufen Sie uns an:

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