Optische zendontvangers verminderen signaalverlies

 

Signaalverslechtering is altijd het grootste probleem geweest bij datatransmissie over lange-afstanden. Ik heb gewerkt met netwerkinstallaties waar koperkabels de gegevens niet verder dan 100 meter konden transporteren zonder noemenswaardige kwaliteitsverlies. Dat is waaroptische zendontvangersspelen een rol, en eerlijk gezegd is het verschil dag en nacht.

 

Waarom signaalverlies belangrijk is

 

Dit is wat de meeste mensen zich niet realiseren:-Elke meter kabel fungeert als een kleine weerstand. Met traditioneel koper vecht je tegen de natuurkunde zelf. Elektrische signalen worden zwakker tijdens het reizen, pikken interferentie op van nabijgelegen kabels en tegen de tijd dat ze hun bestemming bereiken? Laten we zeggen dat de ontvangende kant niet ontvangt wat je hebt verzonden.

Maar licht geeft niets om elektromagnetische interferentie. Eenoptische zenderontvangerzet elektrische signalen om in optische signalen en stuurt ze door glasvezel met bijna de snelheid van het licht (oké, ongeveer 200.000 km/s in glasvezel, maar wie telt). Het mooie hier is dat fotonen niet op dezelfde manier energie verliezen als elektronen dat over afstand doen.

 

 

De cijfers liegen niet

 

Ik heb wat gegevens uit de echte-wereld gehaald uit een recent datacenterproject. Standaard Cat6-kabel? Je kijkt naar ongeveer 20-30 dB verlies per kilometer op 1 GHz. Single-glasvezel met hoogwaardige transceivers? Misschien 0,3-0,5 dB/km bij een golflengte van 1550 nm. Dat is niet alleen beter, het bevindt zich in een compleet andere klasse.

Eén project dat we vorig jaar hebben uitgevoerd, betrof een campusnetwerk van 15 kilometer. Met koperen repeaters hadden we 7-8 tussenliggende versterkingspunten nodig gehad. Gebruik van vezels en correctzendontvangers, gingen we van punt- naar- punt. Nul repeaters. De initiële investering was uiteraard hoger, maar de onderhoudskosten alleen al betaalden het verschil in minder dan twee jaar.

 

Hoe ze eigenlijk werken

 

 

Binnen deze modules-en ik heb er meer dan een paar blootgelegd tijdens probleemoplossingssessies-je hebt in wezen twee hoofdcomponenten die samenwerken. De zenderzijde neemt uw elektrische signaal op en gebruikt een laserdiode (of LED voor kortere afstanden) om lichtpulsen te creëren. De ontvangerzijde doet het tegenovergestelde en gebruikt een fotodiode om binnenkomend licht weer om te zetten in elektrische stroom.

Het slimme deel? Moderne zendontvangers bevatten iets dat digitale diagnostiek wordt genoemd. U kunt de optische vermogensniveaus in realtime-monitoren, wat betekent dat u precies weet wanneer de signaalkwaliteit begint te dalen voordat dit een probleem wordt. Het heeft ons spek vaker gered dan ik kan tellen.

 

Prestaties op afstand die er echt toe doen

 

Modules met een kort-bereik (850 nm multimode) kunnen doorgaans prima 300-550 meter aan. We gebruiken deze voortdurend voor servers-om-verbindingen binnen racks te schakelen. Maar hier wordt het interessant-lange-versies met een bereik van 1310 nm of 1550 nm single-mode? Ik heb gecertificeerde hardloopsessies gezien van meer dan 80 kilometer waarbij de signaalsterkte nog steeds ruim binnen aanvaardbare parameters lag.

Er is een installatie die twee gebouwen in een kleine stad met elkaar verbindt. Negentien kilometer glasvezel, 10GBASE-LR-transceivers aan elk uiteinde, en het bitfoutpercentage blijft onder de 10^-12. Probeer dat eens met koper. Serieus, probeer het.

 

Wat je eigenlijk vermijdt

 

Temperatuurschommelingen raken optische signalen nauwelijks in vergelijking met koper. Ik heb verbindingen gevolgd die door niet-klimaat-paden lopen waar de omgevingstemperatuur tussen dag en nacht 40 graden schommelt. De elektrische aansluitingen in de buurt vertonen merkbare prestatievariaties. De glasvezelverbindingen? Stabiel als gesteente.

Overspraak is een ander niet-probleem. Bundel 288 glasvezelstrengen samen in één kabel-geen probleem. Probeer zoveel koperparen te bundelen zonder gespecialiseerde afscherming, en je hebt feitelijk een antennepark gecreëerd. Elk paar interfereert met zijn buren en signaalkwaliteitstanks.

 

 

De realiteit van de kosten (omdat het budget ertoe doet)

 

Kijk, ik zal niet doen alsof zendontvangers goedkoop zijn. Een hoogwaardige 10G SFP+-module kost $ 200-500, afhankelijk van merk en specificaties. Maar dit is de berekening die er toe doet: bij een implementatie van tien jaar geeft u jaarlijks misschien $ 50 uit per transceiver als u de vervangingspercentages meetelt. Vergelijk dat eens met het stroomverbruik van koperen repeaters (elk ongeveer 15-30 watt), plus koelingskosten en onderhoudsbezoeken. De glasvezeloplossing is doorgaans rond jaar 3-4 break-even, en bespaart vervolgens elk jaar geld.

 

Praktische installatiedingen waar niemand over praat

 

Het reinigen van connectoren is cruciaal en wordt vaak over het hoofd gezien. Een stofje op het eindvlak van een vezel-we hebben het over microscopisch kleine deeltjes-kan een verlies van 1-2 dB of meer veroorzaken. Ik heb altijd schoonmaakspullen in mijn set, omdat ik heb gezien dat gloednieuwe kabels rechtstreeks uit de verpakking vies werden.

Bovendien is de buigradius belangrijker dan de meeste installateurs denken. Vezels kunnen wel wat buiging aan, maar als ze te scherp knikken, ontstaan ​​er microbreuken die het licht verstrooien. Het signaal werkt misschien in eerste instantie, maar zes maanden later ben je bezig met het oplossen van mysterieus pakketverlies.

 

Waar deze technologie echt uitblinkt

 

Datacenters met 400G- en 800G-verbindingen vereisen absoluut optische transmissie. Er is eenvoudigweg geen koperalternatief bij die snelheden over betekenisvolle afstanden. Zelfs 100G Ethernet bereikt een toppunt van misschien 10 meter op gespecialiseerde twinax-kabels, en dat is een uitdaging.

Telecomproviders maken gebruik van optischezendontvangersal tientallen jaren, maar wat veranderd is, zijn de kosten. Wat voorheen uitsluitend telecom-technologie was, is nu standaard in bedrijfsnetwerken, campusimplementaties en zelfs enkele hoogwaardige- thuisinstallaties.

 

De toekomst ziet er nog beter uit

 

Modules van de volgende-generatie gaan verder dan 1 Tbps per golflengte met behulp van geavanceerde modulatieschema's. Bedrijven werken nu aan insteekbare 1,6T-transceivers. De fysica van lichttransmissie geeft ons meer ruimte voor snelheidsverhogingen dan koper ooit zou kunnen.

Bovendien kan de daadwerkelijke glasvezelinfrastructuur vaak snellere transceivers ondersteunen zonder vervanging. Ik heb netwerken geüpgraded van 1G naar 10G naar 40G met dezelfde glasvezelkabels, waarbij ik alleen maar transceivermodules heb verwisseld. Dat is upgradeflexibiliteit die u niet krijgt met koper.

 

Kortom vanuit het veld

 

Nadat ik jarenlang met beide technologieën heb gewerkt, kan ik je vertellen dat de vermindering van het signaalverlies bij optische transceivers niet slechts een verbetering op de specificaties is-het is het verschil tussen een netwerk dat nauwelijks functioneert en een netwerk dat gewoon werkt. Alleen al de betrouwbaarheidsfactor rechtvaardigt de investering in de meeste scenario's waarbij de afstand groter is dan 100 meter of snelheden hoger dan 1 Gbps.

De technologie is niet perfect. Er moet zorgvuldiger worden omgegaan, connectoren hebben onderhoud nodig en de initiële kosten lopen hoger op. Maar voor signaalintegriteit over afstand? Niets anders komt in de buurt. Zelfs niet in hetzelfde stadion.