Black Box erklärt - Zu black

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Black Box erklärt:
WDM - Wavelength Division Multiplexing
BLACK BOX
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Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung................................................................................................................................................................................................. 3
2. WDM Technik ......................................................................................................................................................................................... 1
3. Praxisbeispiele.......................................................................................................................................................................................... 1
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1. Einleitung
Weil der Bedarf an Kommunikation immer grösser, die Bandbreitenanforderungen immer höher und die zu überbrückenden Distanzen länger werden, gewinnt die Glasfaser als Übertragungsmedium immer mehr an Bedeutung.
Grundsätzlich unterscheiden wir zwischen Multimode und Singlemode Glasfaser. Während die Multimode Faser vor
allem für kürzere Strecken innerhalb von Gebäuden genutzt wird, können mit Singlemode grosse Strecken überbrückt
werden. Entsprechende Transceiver erreichen mehr als 100 Kilometer. Der Transceiver ist dabei das Element, das aus
den elektrischen Signalen optische Signale generiert. Moderne Transceiver sind in Form von GBICs oder miniGBICs
(auch SFP Small Form Factor Plugable genannt) verfügbar.
Leider bestand bei der Verlegung von Glasfaserleitungen oft nicht die Voraussicht, ausreichend Reservefasern zu verlegen. Daher wird die Anzahl der Fasern zunehmend knapp. Viele Unternehmen stehen heute vor der Frage, mehr
Glasfaserleitungen zu verlegen oder irgendwie die Ausnutzung der gegebenen Kapazitäten besser auszunutzen.
Die klassische Übertragungstechnik verwendet für eine Strecke 2 Fasern, sowohl bei Multimode als auch bei
Singlemode. Eine Faser wird für das Senden von A nach B (TX), eine Faser für das Empfangen (RX für A, Senden-TX
von B nach A) verwendet. Je nach Übertragung wird eine bestimmte Wellenlänge genutzt, allerdings für beide
Strecken dieselbe. 100BaseFX, der Standard zur Übertragung von Fast Ethernet auf Multimode-Glasfaser, verwendet
z.B. eine Wellenlänge von 1300nm. 1000BaseSX, der Standard für Gigabit Ethernet auf Multimode-Glasfaser, nutzt
850nm. Jede Wellenlänge hat ihre physikalischen Vor- und Nachteile, ist also besser für die eine oder andere Technik
geeignet. Manche Wellenlängen können gar nicht verwendet werden, da eine Glasfaserleitung kein durchgängig verwendbares Spektrum zur Datenübertragung aufweist. Speziell im Bereich von um die 1400nm bestehen Defizite, da
sich bei der Produktion der Glasfaser Wasser in der Faser ablagert. Dies führt zu inakzeptabler Dämpfung in diesem
Wellenlängenbereich. Den Begriff der Dämpfung wird Ihnen Black Box in der nächsten Ausgabe von Black Box erklärt
darlegen.
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Geschwindigkeit
Faser
Wellenlänge
Standard
Distanz
10 Mbit
Multimode 50/125
850 nm
10 BaseFL
2-5 km*
10 Mbit
Multimode 62,5/125
850 nm
10 BaseFL
2-5 km
10 Mbit
Singlemode 9/125
1310 nm
> 5 km
100 Mbit
Multimode 50/125
1300 nm
100 BaseFX
2 km
100 Mbit
Multimode 62,5/125
1300 nm
100 BaseFX
2 km
100 Mbit
Singlemode 9/125
1310 nm**
> 2 km
1000 Mbit
Multimode 50/125
850 nm
1000 BaseSX
550 m
1000 Mbit
Multimode 62,5/125
850 nm
1000 BaseSX
220 m
1000 Mbit
Singlemode 9/125
1310 nm
1000 BaseLX
5 m***
1000 Mbit
Singlemode 9/125
1550 nm
1000 BaseZX
> 5 km
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* Herstellerabhängig, Black Box Medienkonverter i.d.R. bis 5km
** Manche Geräte verwenden 1550 nm für höhere Distanzen
*** Laut IEEE Norm, Black Box Medienkonverter können hörher Distanzen
Standard Glasfaserausführungen für die Ethernetstandards/Entfernungen
2. WDM Technik
Es mag manchen verwirren, dass für die WDM-Technik noch verschiedenste andere Bezeichnungen und Abkürzungen
verwendet werden. Egal ob von Single Strand Fiber (SSF) oder Einfaseroptik die Rede ist, gemeint ist immer das, was
wir Ihnen hier unter WDM vorstellen.
Die WDM-Technik bietet nun eine Alternative zur Verlegung neuer zusätzlicher Glasfaserleitungen. Anstatt zwei Fasern
auf gleicher Wellenlänge für die Strecke zu nutzen (eine Faser von A nach B und die zweite Faser B nach A), verwendet
diese Technik nur eine Faser mit zwei unterschiedlichen Wellenlängen. Diese Wellenlängen werden so gewählt, dass
sich das Licht in der Faser nicht gegenseitig beeinflusst und damit in den Transceivern wieder getrennt werden kann.
Als Standard hat sich die Verwendung der Wellenlängen 1310nm in die eine Richtung und 1550nm in die andere
Richtung auf einer Faser durchgesetzt. WDM-Transceiver senden daher entweder auf der einen oder anderen
Wellenlänge.
Beim Kauf eines WDM-Medienkonverters oder Transceivers (sog. SFP oder miniGBIC) istdaher darauf zu
achten, passende Pärchen zu verwenden.
Typischerweise ist bei WDM Transceivern und damit aufgebauten Medienkonvertern, eine Angabe ähnlich
„1310TX/1550RX“ (Senden auf 1310nm und Empfangen auf 1550nm) oder „1550TX/1310RX“ (Senden auf 1550nm
und Empfangen auf 1310nm) zu finden. Für eine funktionierende WDM-Strecke benötigen Sie je einmal
„1310TX/1550RX“ und einmal „1550TX/1310RX“.
Neueste WDM-Techniken gehen noch weiter. Die ITU (International Telecommunication Union) hat ein Raster von
Wellenlängen im Abstand von 20nm herausgegeben. Demzufolge können acht verschiedene Wellenlängen auf einer
Faser verwendet werden. Damit ist es möglich, vier vollwertige Senden und Empfangen Datenpfade (z.B. Fast Ethernet)
auf einer Faser zu betreiben. Die Datenpfade sind dabei von einander getrennt, so dass kein Datenverkehr von einem
Pfad auf den anderen möglich ist.
Die Technik, auf Standard-Glasfaserleitungen mehrere Datenpfade mit 20nm Abstand zu übertragen, wird mit dem
Fachbegriff CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplex) bezeichnet. Im Gegensatz dazu existiert auch das aufwendigere DWDM (Dense Wavelength Division Multiplex) Verfahren. Hier ist der Abstand der einzelnen Signale sehr viel
enger und ermöglicht es heute, einige hundert Signale parallel zu übertragen. Für DWDM werden in die Transceiver
spezielle hochwertige Laser eingebaut, die höhere Bandbreiten und grössere Reichweiten ermöglichen. Diese aufwendige und teure Technik kommt vor allem bei interkontinentalen Verbindungen zum Einsatz.
Standard Transceiver im miniGBIC (SFP) Format wie sie auch in BLACK BOX Switchen und Medienkonvertern zum
Einsatz kommen, arbeiten nach CWDM.
Bis vor kurzem war die WDM-Technik nur für Singlemode Fasern realisierbar. Neueste Transceiver ermöglichen nun
auch WDM für Multimode. Black Box wird ab September 2006 Medienkonverter von 10/100BaseTX auf Multimode
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Einfaseroptik auf den Markt bringen.
Abb. 1: WDM Medienkonverter
Der LMC7030A ist dabei der Medienwandler für die eine Seite (1310TX/1550RX) und der LMC7031A für die andere
Seite (1550TX/1310RX). Diese Geräte sind im Design gehalten wie viele andere Black Box Medienkonverter mit
internem Netzteil (siehe Abbildung 4=auch Bild). Der Glasfaseranschluss erfolgt jeweils über einen Simplex-SC.
Varianten für 19“ Einbau oder Hutschiene sind in modularer Form ebenfalls ab September verfügbar.
WDM Transceiver ermöglichen es Ihrem Netzwerk, weiter zu wachsen ohne neue Glasfaserkabel verlegen zu müssen.
WDM Transceiver ermöglichen Ihnen aber auch zusätzliche Redundanzen oder mehr Bandbreite.
3. Praxisbeispiel
Nehmen Sie ein Netzwerk, wie wir es heute in vielen Unternehmen sehen:
Die Glasfaserverbindung zwischen Verwaltung und Vertrieb sowie die Glasfaserverbindung zwischen Verwaltung und
Produktion verlaufen jeweils mit einer Bandbreite von 1 Gigabit/s. Eine Redundanz ist nicht gegeben.
Abb. 2: Unternehmensnetzwerk vorher Bandbreite zwischen den Gebäuden: 1 Gigabit Keine Redundanz ->
Hochverfügbarkeit nicht gegeben.
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Durch den Einsatz von WDM miniGBICs können Sie die zwei Glasfasern zur Vergrösserung der Bandbreite verwenden.
Jeder Switch erhält hierzu ein miniGBIC: LBG200C-BIDI1 und ein miniGBIC LBG200C-BIDI2. Zum Zusammenschluss der
Switches wird nun jeweils ein LBG200C-BIDI1 mit einem LBG200C-BIDI2 auf einer Faser verbunden. Die Bandbreite hat
sich somit auf 2 Gigabit/s verdoppelt.Standard Transceiver im miniGBIC (SFP) Format wie sie auch in BLACK BOX
Switchen und Medienkonvertern zum Einsatz kommen, arbeiten nach CWDM.
Abb. 3: Vereinfachte Darstellung einer WDM-Verbindung zwischen zwei Switches
Neben der Verdoppelung der Bandbreite können Sie auch die Sicherheit Ihres Netzwerkes erhöhen. Fällt nun eine der
beiden Fasern aus, bleibt die Netzwerkverbindung im Gegensatz zur herkömmlichen Technik bestehen.
Abb. 4: Unternehmen nachher, Bandbreite zwischen den Gebäuden: 2 Gebäuden
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Abb. 5: Weiterer Vorteil der WDM-Verbindung: Erhöhte Redundanz für hochverfügbaren Netzwerkzugriff
Auch der Aufbau von redundanten Ringen ist möglich. Bitte beachten Sie, dass Ihre Netzwerkhardware solche
Topologien unterstützen. Der LBG5803AE unterstützt solche Netzwerkstrukturen, die Ihnen sehr viel Ausfallsicherheit
bieten.
Michael Wüst
Produktmanager Europa, Netzwerke
Black Box Deutschland GmbH
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