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Die Physik des Backbone-Netzwerks, Teil 2

Die Qualität von Kabel, Verlegung und Erdung hat Einfluss auf die Reichweite - und die Kosten

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Adaptermodule

Die Adaptermodultechnik begann in den 90er-Jahre mit dem Gigabit-Interface-Converter (GBIC) für den Einsatz im Fibre Channel bei 1.0625 Gbit/s (1 GFC). Etwa drei Jahre nach 1 GFC wurden die Transceiver-Chips und später auch die Adaptermodule für das neue entstehende 1 GbE übernommen.

Die Ahnenreihe der Adaptermodule für die serielle Übertragung ist lang: GBIC, SFP, XENPAK, XPAK, X2, XFP und SFP+. Diese Module bieten nach außen zum Kabel eine serielle Schnittstelle mit wenigen Kontakten.

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Im Idealfall können Kupfer- oder Glasfaserkabel am gleichen Modul wahlweise angeschlossen werden. Bei 10GbE wird vorwiegend auf die SFP+-Schnittstelle gesetzt. Eine weitere wichtige Komponente in den Transceivern ist EDC (Electronic Dispersion Compensation) in den Chips für die Schnittstellen.

Neuere Module werden typischerweise von einigen Herstellern gemeinsam unter einem MSA (Multi Source Agreement) entwickelt. Für 40 GbE sind meist QSFP-Module im Einsatz. Für 100GbE in Kupfer werden vorzugsweise CXP- und für Singlemode-Glasfaser CFP-Module genutzt. Die Vielzahl der Adaptertypen macht die Auswahl nicht leicht.

Physikalische Grenzbereiche:

Die Dispersion in den Adaptermodulen

Licht breitet sich je nach Frequenz (Farbe) mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten aus. Jede Wellenlänge besteht durch elektronisch erzeugte Laserimpulse und steile Signalflanken aus einem Gemisch von vielen Frequenzen.

Wegen der Dispersion „verschmieren“ die Pulse (sie werden breiter). So kann es zu Signalüberlappungen kommen. Mit aufwändigen, teuren Verfahren wird versucht die beiden Dispersionsarten (Chromatic Dispersion und Polarization Mode Dispersion) zu reduzieren. Mit zunehmender Frequenzen treten diese Probleme verstärkt auf. Einfluss auf die Dispersion hat jedoch auch die Kabeltemperatur.

Die Lichtgeschwindigkeit

Die Lichtgeschwindigkeit in Vakuum beträgt etwa 300 000 km/s. In Glasfaser rechnet man mit etwa 200 000 km/s. Die elektrische Übertragungsgeschwindigkeit in Kupfer beträgt etwa die Hälfte der Lichtgeschwindigkeit.

In den Knoten, Übertragern/Verstärkern und Umsetzer gibt es weitere Verzögerungen. Dazu kommen noch Verzögerungen durch Signalverarbeitung für Routing und Signalauffrischung. Einige Werte für die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum sind: 3,3 ns/m, 3,3 µs/km oder 33 ms/10 000 km.

Die Übertragungsrate

Je nach Spezifikation sind Übertragungsraten keine glatten Zahlen. So ist der Adapter SFP+ des SFF Committee für FC und Ethernet für Schritte von 9,95328 GBd (IEEE 802.3 CL50) bis 11,10 GBd (ITU G.709) oder weniger spezifiziert.

Generell wird Wert darauf gelegt, dass die Spezifikation auch mit den vorhandenen Optische Transport Netze (OTNs) nutzbar sind.

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