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Singlemode oder Multimode Transceiver – Leitfaden zur Auswahl

Um dem ‚Internet of Things‘ und den steigenden Anforderungen an Bandbreite gerecht zu werden, ist der Ausbau von glasfaserbasierten Netzwerkstrukturen alltäglich geworden. In der heutigen Nutzungssituation sind Glasfaserleitungen unumgänglich und in Zukunft wird der Bedarf nur noch mehr steigen. Hier kommen optische Transceiver ins Spiel. Wie den meisten bekannt sein dürfte, sind Singlemode und Multimode Glasfaserleitungen in der Industrie weit verbreitet. Analog dazu können auch Transceiver in zwei Gruppen unterteilt werden:

  • Singlemode Transceivers
  • Multimode Transceivers

Verständlicherweise sind Singlemode Transceiver auch für Singlemode Fasern gedacht. Multimode Transceiver können dagegen für Netzwerkumgebungen genutzt werden, in denen Multimodefasern die Grundlage bilden.


singlemode-multimode-1.png

Was ist ein Transceiver?

In der Netzwerkindustrie ist ein Transceiver allgemein dafür bekannt, dass er Daten über ein optisches Medium (Licht) überträgt und empfängt. Transceiver besitzen hierfür einen integrierten Transmitter und Receiver. Funktionsweise:

  • Der Transmitter erhält ein elektrisches Signal und wandelt dies mittels einer LED Quelle in ein optisches Signal um. Dieses optische Signal wird dann wiederum über den angeschlossenen Lichtwellenleiter übertragen.
  • Der Receiver empfängt optische Signale durch den angeschlossenen Lichtwellenleiter. Mittels eines Lichtdetektors werden die empfangenen Lichtsignale in elektrische Signale umgewandelt. Die folgende Abbildung symbolisiert die Funktionsweise eines optischen Transceivers:


singlemode-multimode-2.png


In optischen Transceivern spielen die Transmitterquellen eine große Rolle. Heutzutage wird einer der folgenden Typen als Transmitterquelle in Transceivern verbaut:

  • 1.LEDs
  • 2.DFB
  • 3.DBR
  • 4.VCSELs
  • 5.Fabry-Perot Lasers

  • Mit der großen Auswahl an verschiedenen Technologie- und Geschwindigkeitskombinationen ist es nicht gerade einfach, sich für eine Transceiver Klasse und passende Verkabelungsart zu entscheiden. Außerdem ist es wichtig, die Risiken beim Wiederverwenden von alten Lichtwellenleitern zur Kostenersparnis zu kennen.

Singlemode vs. Multimode – Was denn jetzt?

Wir wollen einmal einige der fundamentalen Unterschiede zwischen Singlemode und Multimode Transceivern herausstellen. Dieser Artikel ist für all jene gedacht, die sich mit der Entscheidung für den richtigen Transceiver schwertun.

1.Reichweite – Der kritischste Parameter


Der wahrscheinlich größte Unterschied liegt darin, das Singlemode Fasersysteme weitaus besser für große Reichweiten geeignet sind. Dementsprechend werden Singlemodeanbindungen meist in passiven, optischen Netzwerken (PONs), Metropolitan Area Networks (MANs) und Carrier-Netzwerken verwendet.
Im Gegensatz zu Singlemode operieren Multimode Fasern bei Wellenlängen von ca. 850nm, da sie einen weitaus größeren Kern als Singlemode Fasern haben. Der kleinere Kern von Singlemode Fasern gibt ihnen die Möglichkeit ein breites Spektrum an Wellenlängen, etwa 1260nm bis 1650nm, zu verwenden. Das ist der Grund dafür, das Singlemode Fasern größere Strecken und schnelle Datenverbindungen bieten können. Die untenstehende Abbildung soll den Unterschied von Singlemode und Multimode Fasern verdeutlichen.


singlemode-multimode-3.png

2.Art der Laserquelle

Beide Arten, Singlemode und Multimode, haben unterschiedliche Laserquellen. In Multimodemodulen werden VCSELs genutzt. VCSE-Laserhaben den Vorteil, dass ihre Herstellungskosten wesentlich geringer sind, als die anderer gängiger Laserquellen. Der Emissionsbereich von weniger als 20µm dieser Laserdioden passt ideal zu Multimode Fasern mit 50µm Kerndurchmesser. Im Fall von Singlemode Fasern werden hauptsächlich DFB,DBR und andere kantenemittierende Laer verwendet einschließlich des Fabry–Pérot Lasers. Diese Laser haben eine komplizierte Layerstruktur und erfordern ein hermetisches Gehäuse um einen stabilen Betrieb und eine höhere Emissionsleistung zu gewährleisten. Im Allgemeinen sind Singlemode Transceiver, die auf kantenemittierender Lasertechnologie basieren weitaus teurer als die VCSE-Lasertechnologie für Multimode Fasern. Außerdem ist es wichtig zu wissen, dass der kleinere Kerndurchmesser on Singlemode Fasern anfälliger für Ausrichtungsfehler ist.

3.Kosten – der wichtigste Faktor

Was die Kosten angeht, sind derzeit erhältliche Singlemode Transceiver zwei bis dreimal so teuer als Multimode Transceiver. Dafür verantwortlich sind die höheren Herstellungskosten bei Singlemode Transceivern. Wie oben erklärt, sind in Singlemode Transceivern kostenintensivere Laserquellen verbaut.

4.Geschwindigkeitsanforderungen

In der Telekommunikationsindustrie sind die Kosten für Glasfaserleitungen für gewöhnlich hoch aufgrund der langen Übertragungsstrecken. In solchen Umgebungen können durch Singlemode Fasern die gewünschten Übertragungsraten mit Unterstützung für fortschrittlichste Modulationsformate, schnelle Antwortzeiten und WDM ermöglicht werden.
In der Datenkommunikationsbranche können sowohl Singlemode als auch Multimode Transceiver über 50G bieten. Die Entscheidung für entweder Singlemode oder Multimode sollte von der gewünschten Reichweite, Abwärtskompatibilität und den Nettokosten abhängig gemacht werden.

Fazit

Die Debatte um Singlemode und Multimode wird noch einige Zeit geführt werden. Tatsächlich haben beide ihre Vorteile und können für verschiedene Anwendungen in Rechenzentren und deren Interconnects verwendet werden. Als Merksatz: Eine qualitativ hochwertige und verlässliche Glasfaser Infrastruktur spielt in Zukunft eine immer wichtigere Rolle. Zu bedenken gibt es außerdem, dass Steckverbinder mit lediglich ähnlichen Formfaktorenwie zum Beispiel SFP+, QSFP+ nicht gegenseitig auswechselbar sind. Das hängt mit ihren unterschiedlichen Kerndurchmessern der Fasern und unterschiedlichen Wellenlängen des Lasers zusammen – und noch wichtiger, die Transceiver haben unterschiedliche Reichweiten und Geschwindigkeitsspezifikationen.