Transceiver-Module erklärt

In der Welt der Netzwerkkommunikation sind Übertragungsmedien und -geräte unverzichtbare Komponenten, die die Übertragung von Daten zwischen verschiedenen Punkten eines Netzwerks ermöglichen. Ein wichtiger Aspekt dieser Infrastruktur sind die Transceiver-Module, die elektrische Signale von einem Sender in optische Signale für die Übertragung über ein Glasfaserkabel umwandeln und umgekehrt. Ein solches Modul ist das Small Form-factor Pluggable (SFP), auch bekannt als Gigabit Interface Converter (GBIC). SFP (GBIC)-Module bieten Netzwerkprofis die Flexibilität, verschiedene Übertragungsmedien und Geschwindigkeiten zu nutzen. Durch die
Kenntnis der verschiedenen Varianten und der korrekten TX/RX-Verbindungen können sie optimal für eine effiziente und effektive Datenkommunikation eingesetzt werden.

SFP (Small Form-Factor Pluggable) – auch bekannt als GBIC (Gigabit Interface Converter) – und seine diversen Varianten sind entscheidende Bestandteile in modernen Netzwerkumgebungen. Sie repräsentieren die Evolution der Übertragungstechnologie und zeigen den Übergang von Gigabit-Netzwerken zu Terabit-Netzwerken.

SFP-Module wurden primär entworfen, um die Anwendbarkeit und Flexibilität von Glasfasertechnologien in Netzwerkinfrastrukturen zu maximieren. Im Kern bieten sie modularisierte Schnittstellen, um verschiedene Übertragungsstandards, wie Glasfaser und Kupfer, in einem einzigen Netzwerk-Gerät zu ermöglichen.

1G SFP (GBIC): Ursprünglich entwickelt für Gigabit-Ethernet-Netzwerke bieten diese Module die Basisfunktionalität. Sie können sowohl mit Kupferverkabelung als auch mit Glasfaserverbindungen arbeiten und bieten somit Flexibilität in verschiedenen Netzwerkumgebungen.

10G SFP+: Diese Module sind nicht nur eine einfache Erweiterung des ursprünglichen SFP-Moduls, sondern eine spezifische Optimierung für 10-Gigabit-Ethernet-Verbindungen, die sowohl höhere Geschwindigkeiten als auch eine bessere Energieeffizienz benötigen.

40G QSFP+: Das Quadruple SFP, kurz QSFP, wurde entwickelt, um die wachsenden Anforderungen an Bandbreite in modernen Netzwerken zu erfüllen. Mit mehreren Übertragungskanälen können sie Datenraten bis zu 40 Gbit/s erreichen.

100G QSFP28: In Anbetracht der stetig steigenden Datenverkehrsanforderungen in Großrechenzentren wurde das QSFP28-Modul eingeführt. Obwohl es auf der QSFP-Form basiert, wurde es speziell für Geschwindigkeiten von 100 Gbit/s optimiert.

400G QSFP-DD/OSFP: Die neueste Entwicklung in der SFP-Familie sind Module für 400Gbit/s. Während sie den grundlegenden QSFP-Formfaktor nutzen, bringen sie eine Reihe von Verbesserungen mit sich. Das „Double Density“ im QSFP-DD und der „Octal Small Form Factor Pluggable“ (OSFP) bieten eine höhere Packungsdichte, um den immensen Bandbreitenanforderungen von modernen Netzwerken gerecht zu werden. Mit diesen Modulen können Netzwerke Daten viermal schneller übertragen als mit den 100G-Modulen.

Ein charakteristisches Merkmal dieser Module ist die Trennung von Senden (TX) und Empfangen (RX) über getrennte Ports.

Funktionsweise von TX und RX:

• TX (Transmit, Senden): Dieser Port nimmt digitale Daten von der Netzwerkkarte entgegen und konvertiert sie in ein optisches Signal, um sie über das Glasfaserkabel zu übertragen.
• RX (Receive, Empfangen): Im Gegensatz dazu nimmt der RX-Port das optische Signal aus dem Glasfaserkabel auf, konvertiert es zurück in digitale Daten und sendet es an die Netzwerkkarte.

Beim Anschluss von SFP-Modulen ist es von entscheidender Bedeutung, sicherzustellen, dass der TX-Port eines Moduls immer mit dem RX-Port eines anderen Moduls und umgekehrt verbunden ist. Ein solcher Kreuzanschluss gewährleistet die korrekte Signalübertragung zwischen den Geräten.

Steckerbilder (Formfaktoren) und deren Verwendung:

• LC-Stecker: Der LC-Stecker mit seinem kompakten und schlichten Design ist vor allem bei den 1G und 10G SFP-Modulen weit verbreitet. Dieser Steckertyp, der für Single-Mode- und Multi-Mode-Fasern verwendet werden kann, ist aufgrund seiner hohen Zuverlässigkeit und seines geringen Platzbedarfs in der Branche sehr geschätzt.
• MTP/MPO-Stecker: Bei höheren Geschwindigkeiten, wie sie bei 40G, 100G und nun sogar 400G-Netzwerken auftreten, ist ein Mehrfaseranschluss erforderlich. Der MTP/MPO-Stecker unterstützt solche Multi-Faser-Verbindungen. Diese Stecker können bis zu 24 Fasern in einem einzigen Stecker aufnehmen, was sie ideal für die hohen Datenraten von 40G, 100G und 400G macht.

Zusätzlich zu diesen gängigen Steckertypen ist es auch wichtig zu beachten, dass bei modernen SFP-Modulen, insbesondere bei solchen mit hohen Datenraten, die Synchronisation zwischen TX und RX aufgrund von komplexeren Modulationstechniken und höheren Bandbreitenanforderungen von noch größerer Bedeutung ist. Fehlende Synchronisation oder unsachgemäße Verkabelung kann zu Datenverlust, erhöhten Fehlerraten oder gar zu einem vollständigen Verbindungsausfall führen. Es ist daher von größter Wichtigkeit, die Verkabelung und Modulverbindungen immer sorgfältig zu überprüfen.

SFP-Module repräsentieren den enormen Fortschritt in der Netzwerktechnologie. Sie unterstützen die Skalierbarkeit und Flexibilität, die erforderlich ist, um den ständig wachsenden Anforderungen von Großrechenzentren, Cloud-Infrastrukturen und High-Performance-Netzwerken gerecht zu werden. Die kontinuierliche Innovation sowohl in der optischen Übertragungstechnologie als auch in der Verarbeitungselektronik ermöglicht diese Entwicklung.