Ein optischer Transceiver verbindet Netzwerkgerät und Glasfaserkabel. Er wandelt elektrische Signale eines Switches oder Routers für die Übertragung in Lichtimpulse um und konvertiert eingehendes Licht am anderen Ende wieder in elektrische Signale. Ein falsch gewählter Transceiver – falsche Reichweite, Wellenlänge oder Bauform – bedeutet, dass keine Verbindung zustande kommt.
Dieser Leitfaden behandelt alle wichtigen Transceiver-Typen, das Lesen ihrer Spezifikationen und die Auswahl des passenden Transceivers für Ihre Anwendung.
Funktionsweise eines optischen Transceivers
Jeder optische Transceiver enthält:
- Laser (Sender): Wandelt ein elektrisches Signal in Licht um. Gängige Typen: VCSEL (kurze Reichweite), FP (Fabry-Pérot, mittlere Reichweite), DFB (Distributed Feedback, große Reichweite), EML (elektroabsorptionsmodulierter Laser, sehr große Reichweite)
- Fotodetektor (Empfänger): Wandelt einfallendes Licht in ein elektrisches Signal um. Gängige Typen sind PIN-Fotodioden und APD (Avalanche-Fotodioden mit höherer Empfindlichkeit).
- Treiber-/TIA-Schaltungen: Signale verstärken und aufbereiten
- Gehäuse: steckbares Format (SFP, QSFP usw.)
Der Transceiver wird in einen Cage am Netzwerkgerät gesteckt. Die Glasfaser wird an den LC-, SC- oder MPO-Anschluss des Transceivers angeschlossen.
Bauformen
SFP (Small Form-factor Pluggable)
- Geschwindigkeit: 100 Mbps bis 1 Gbps (1G SFP)
- Schnittstelle: LC Duplex (am häufigsten), RJ45 (Kupfer SFP)
- Standard: SFF-8472
- Einsatz: Access-Switches, 1G-Uplinks, Bestandsgeräte
SFP+ (erweitertes SFP)
- Geschwindigkeit: 10 Gbps
- Schnittstelle: LC Duplex
- Standard: SFF-8431
- Einsatz: 10G-Serververbindungen, ToR-Switches, 10G-Uplinks
- Abwärtskompatibel: SFP+-Ports nehmen 1G-SFP-Module bei reduzierter Geschwindigkeit auf
SFP28
- Geschwindigkeit: 25 Gbps
- Schnittstelle: LC Duplex
- Standard: SFF-8402
- Einsatz: 25G-Serververbindungen, Spine-Leaf-Fabric
- Abwärtskompatibel: Unterstützt SFP+ (10G) und SFP (1G)
QSFP+ (Quad SFP+)
- Geschwindigkeit: 40 Gbps (4 × 10G-Lanes)
- Schnittstelle: MPO-12 (parallel) oder LC-Duplex über WDM
- Standard: SFF-8436
- Verwendung: 40G-Uplinks, Spine-Switches
QSFP28
- Geschwindigkeit: 100 Gbps (4 × 25G-Lanes)
- Schnittstelle: MPO-12 (parallel) oder LC-Duplex über WDM
- Standard: SFF-8665
- Einsatz: 100G-Serververbindungen, Spine-Leaf, DCI
- Gängigster 100G-Formfaktor
QSFP56
- Datenrate: 200 Gbps (4 × 50G-PAM4-Lanes)
- Schnittstelle: MPO-12 oder LC Duplex
- Einsatz: 200G-Verbindungen, Übergangstechnik
QSFP-DD (Double Density)
- Geschwindigkeit: 400 Gbps (8 × 50G PAM4-Lanes)
- Schnittstelle: MPO-16, MPO-12 oder LC Duplex
- Standard: QSFP-DD MSA
- Einsatz: 400G-Spine-Switches, DCI, kohärentes ZR
- Abwärtskompatibel: Unterstützt QSFP28, QSFP56, QSFP+
OSFP (Oktal SFP)
- Geschwindigkeit: 400 Gbps bis 800 Gbps
- Schnittstelle: MPO-16 oder LC Duplex
- Einsatz: 400G/800G-Hyperscale-Switches
- Größer als QSFP-DD, bessere Wärmeleistung
CFP / CFP2 / CFP4
- Geschwindigkeit: 100G bis 400G
- Einsatz: Kohärente Langstreckenübertragung, ältere 100G-Systeme
- Größerer Formfaktor, bei neuen Installationen größtenteils durch QSFP-DD ersetzt
Reichweitenkategorien
| Kategorie | Abkürzung | Typische Reichweite | Fasertyp |
|---|---|---|---|
| Kurze Reichweite | SR | 70–400 m | Multimode (OM3/OM4) |
| Mittlere Reichweite | IR | 2 km | Singlemode |
| Große Reichweite | LR | 10 km | Singlemode |
| Erweiterte Reichweite | ER | 40 km | Singlemode |
| Reichweite pro Zone | ZR | 80 km | Singlemode |
| ZR+ | ZR+ | 120–1,000 km | Einmodenfaser + Verstärkung |
SR (Short Reach, kurze Reichweite)
Verwendet VCSEL-Laser und Multimodefaser. Niedrige Kosten und geringer Stromverbrauch. Beispiele: 10GBASE-SR, 100GBASE-SR4, 400GBASE-SR8.
LR (Long Reach, große Reichweite)
Nutzt DFB- oder EML-Laser und Singlemode-Faser. Reichweite 10 km. Beispiele: 10GBASE-LR, 100GBASE-LR4, 400GBASE-LR8.
ER (erweiterte Reichweite)
40 km auf Singlemode. Leistungsstärker und teurer. Beispiele: 10GBASE-ER, 100GBASE-ER4.
ZR (Zonenreichweite)
80 km bei Singlemode. Für Metro-DCI. Beispiele: 100GBASE-ZR (kohärent), 400G ZR (OpenZR+).
Wellenlängen
| Anwendung | Wellenlänge | Hinweise |
|---|---|---|
| Multimode SR | 850 nm | VCSEL, kostengünstig |
| Singlemode LR | 1,310 nm | Geringe Dispersion |
| Singlemode ER/ZR | 1,550 nm | Geringe Dämpfung |
| CWDM | 1,270–1,610 nm | 8 Kanäle, 20 nm Rastermaß |
| DWDM | 1,528–1,565 nm | 96 Kanäle, 0.8 nm Rastermaß |
| BiDi | 1,270/1,330 nm oder 1,490/1,550 nm | Eine Faser, zwei Wellenlängen |
BiDi-Transceiver (bidirektional) verwenden einen WDM-Filter, um über eine einzelne Faser mit unterschiedlichen Wellenlängen zu senden und zu empfangen — das halbiert die Faseranzahl.
Singlemode oder Multimode
| Multimode | Singlemode | |
|---|---|---|
| Kerndurchmesser | 50 µm (OM3/OM4) | 9 µm |
| Maximale Reichweite | 400 m (100G SR4) | 10–80+ km |
| Lasertyp | VCSEL (850 nm) | DFB/EML (1310/1550 nm) |
| Kosten | Niedriger | Höher |
| Typische Verwendung | Innerhalb eines Rechenzentrums | Campus-, Metro- und Langstreckenverbindungen |
Bei neuen Rechenzentren sind OM4 oder OM5 Multimode der Standard für Verbindungen innerhalb eines DC bis 100 m. Für längere Strecken wird Singlemode verwendet.
DOM: digitale optische Überwachung
Die meisten modernen Transceiver unterstützen DOM (Digital Optical Monitoring), auch DDM (Digital Diagnostic Monitoring) genannt. DOM liefert Echtzeitmesswerte für:
- TX-Leistung (optische Sendeleistung, dBm)
- RX-Leistung (empfangene optische Leistung, dBm)
- Temperatur (°C)
- Versorgungsspannung (V)
- Vorspannstrom (mA)
DOM-Daten sind über die I²C-Schnittstelle zugänglich (SFF-8472 für SFP, SFF-8636 für QSFP). Netzwerkmanagementsoftware kann bei Werten außerhalb des Sollbereichs warnen, bevor die Verbindung ausfällt.
OEM im Vergleich zu Transceivern anderer Hersteller
Netzwerkausrüster wie Cisco, Juniper und Arista verkaufen Marken-Transceiver mit deutlichem Preisaufschlag. Transceiver von Drittanbietern werden mit der OUI des Herstellers (Organizationally Unique Identifier) programmiert, damit sie Kompatibilitätsprüfungen bestehen.
| Faktor | OEM | Drittanbieter |
|---|---|---|
| Kosten | 3–10× höher | Niedriger |
| Garantieunterstützung | Umfassende Unterstützung durch den Anbieter | Unterschiedliche |
| Kompatibilität | Garantiert | Funktioniert meist; einige Anbieter sperren es |
| Qualität | Hoch | Je nach Lieferant unterschiedlich |
Die meisten Unternehmen verwenden Transceiver von Drittanbietern erfolgreich. Die Meldung „nicht unterstützter Transceiver“ von Cisco lässt sich in IOS mit service unsupported-transceiver unterdrücken. Arista und Juniper sind im Allgemeinen offener.
Einen Transceiver auswählen
- Bauform passend auswählen für den Anschlusstyp Ihres Geräts (SFP, SFP+, QSFP28 usw.)
- Reichweite bestimmen — SR für <400 m, LR für <10 km, ER für <40 km
- Glasfasertyp auswählen – Multimode für kurze, Singlemode für längere Strecken
- Geschwindigkeit prüfen – sie muss der Portgeschwindigkeit entsprechen (1G, 10G, 25G, 100G, 400G)
- Wellenlängenkompatibilität prüfen — beide Enden müssen kompatible Wellenlängen verwenden
- DOM-Unterstützung prüfen, wenn Überwachung erforderlich ist
- Kompatibilität mit dem Hersteller prüfen, wenn Sie Geräte mit Sperre auf OEM verwenden
Zusammenfassung
Optische Transceiver gibt es in vielen Formfaktoren von SFP bis QSFP-DD, Geschwindigkeiten von 1G bis 800G und Reichweitenklassen von SR bis ZR+. Die Wahl hängt von Porttyp, Entfernung, Fasertyp und Budget ab.
Wichtige Regeln:
- SR + Multimode für Verbindungen innerhalb des Rechenzentrums (<400 m)
- LR + Singlemode für Campus- und Gebäudeverbindungen bis 10 km
- ER/ZR + Singlemode für Metro-Netze und DCI (bis zu 80 km)
- Coherent ZR+ für Langstrecken (80 km+)
- QSFP28 ist der vorherrschende 100G-Formfaktor; QSFP-DD für 400G
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