Einführung in das SFP-Modul: Bedeutung von SFP, Glasfaser-SFP und Kupfer-SFP-Typen

Was ist ein SFP-Modul?

SFP steht für Small Form-factor Pluggable. Das SFP-Modul wird auch als SFP-Glasfasermodul oder SFP-Transceiver bezeichnet. Wie der Name schon sagt, ist das SFP-Modul ein kleines, Hot-Plug-fähiges Glasfaser-Netzwerkgerät für die Datenkommunikation. Es wird häufig in Gigabit-Ethernet-Netzwerken eingesetzt und bietet eine Geschwindigkeit von 1.25 Gbit/s.

 

Das SFP-Modul verfügt über eine Reihe wichtiger Eigenschaften, darunter:

• Kleine Größe - Das SFP-Modul ist eine Weiterentwicklung des GBIC-Moduls. GBIC steht für Gigabit Interface Converter. Sowohl SFP als auch GBIC werden im Gigabit-Ethernet eingesetzt und ermöglichen Geschwindigkeiten von bis zu 1000 Mbit/s. Das SFP-Modul ist jedoch mehr als halb so groß wie das GBIC-Modul. Nachfolgend sehen Sie einen Vergleich zwischen SFP-Transceiver und GBIC-Transceiver. Aufgrund der geringeren Größe ermöglichen Switches mit SFP-Ports eine höhere Portdichte als Switches mit GBIC-Ports.

 

GBIC-Modul vs. SFP-Modul

 

 

GBIC-Port-Switch vs. SFP-Port-Switch

 

• Hot-Plug-fähig Das SFP-Modul unterstützt Hot-Plug. Das heißt, die Stromversorgung muss nicht unterbrochen werden. Das Modul kann an die Switches angeschlossen oder von diesen getrennt werden. Hot-Plug vereinfacht den Wartungsprozess, da der Netzwerkmanager das System aktualisieren und erweitern kann, ohne das Netzwerk herunterfahren zu müssen.

 

Wie funktioniert ein SFP?

Das optische SFP-Modul besteht aus:

Der Laser (einschließlich Sender TOSA und Empfänger ROSA), die IC-Platine und externes Zubehör. Zum externen Zubehör gehören Gehäuse, Sockel, PCBA, Zugring, Schnalle, Entriegelungsteil und Gummistopfen. Zur leichteren Identifizierung wird die Farbe des Zugrings üblicherweise zur Kennzeichnung der verschiedenen SFP-Modultypen verwendet.

 

SFP-Modulstruktur

 

Das SFP-Modul, das in der physikalischen Schicht des OSI-Modells arbeitet, ist eine der Kernkomponenten des Glasfaserkommunikationsnetzwerks. Sein Zweck ist die Realisierung der elektrisch-optischen und optisch-elektrischen Wandlung in der Glasfaserkommunikation. Das Funktionsprinzipdiagramm des optischen SFP-Moduls ist unten dargestellt.

 

Diagramm des SFP-Funktionsprinzips

 

Zunächst wird das elektrische Signal mit einer bestimmten Coderate über die SFP-Schnittstelle eingegeben. Nach der Verarbeitung durch den internen Treiberchip sendet der Laserdiodentreiber (LD) oder die Leuchtdiode (LED) ein moduliertes optisches Signal aus. Nach der Übertragung des optischen Signals durch die Glasfaser wandelt die empfangende SFP-Schnittstelle das optische Signal durch die LED in ein elektrisches Signal um und gibt das elektrische Signal nach der Verarbeitung durch den Vorverstärker schließlich aus.

 

SFP-Typen 

Je nach Klassifizierungsnorm gibt es viele verschiedene Typen von SFP-Modulen. Die spezifischen SFP-Modultypen werden wie folgt beschrieben:

 

1. Übertragungsmedien: Basierend auf den unterschiedlichen Übertragungsmedien Glasfaserkabel und Kupferkabel umfassen SFP-Module Glasfaser-SFPs und Kupfer-SFPs.

 

• Glasfaser-SFP-Module umfasst: 1000BASE-SX SFP-Modul, 1000BASE-LX SFP-Modul, 1000BASE-EX SFP-Modul, 1000BASE-EZX SFP-Modul, BiDi SFP-Modul, CWDM SFP-Modul und DWDM SFP-Modul. Sie sind mit LC-Anschlüssen ausgestattet. BiDi-SFPs verwenden Simplex-LC-Anschlüsse, andere Duplex-LC-Anschlüsse. Die maximale Übertragungsdistanz des optischen SFP-Glasfasermoduls kann bei Anschluss über ein LC-zu-LC-Singlemode-Glasfaserkabel bis zu mehreren hundert Kilometern betragen.

 

Glasfaser-SFP vs. Kupfer-SFP

 

• Kupfer-SFP-Module umfasst: 1000BASE-T SFP-Module. Sie verwenden RJ-45-Anschlüsse anstelle von LC-Anschlüssen. 1000BASE-T Kupfer-SFP ermöglicht eine Verbindungslänge von bis zu 100 Metern über Kupfer-Twisted-Pair-Kabel Cat5e oder besser (Cat6/Cat6a).

2. Kabelkerndurchmesser: Basierend auf den unterschiedlichen Kerndurchmessern der angeschlossenen Kabel kann das SFP-Modul in Multimode-SFP und Singlemode-SFP kategorisiert werden.

 

• Multimode-SFP-Module: Bezieht sich auf SFP-Module, die mit Multimode-Glasfaserkabeln arbeiten. Multimode-Glasfaserkabel haben einen relativ größeren Kerndurchmesser als Singlemode-Glasfaserkabel und ermöglichen daher mehr als einen Ausbreitungsmodus, was zu einer Einschränkung durch die modale Dispersion führt. Die modale Dispersion beeinflusst die Übertragungskapazität des Glasfaserkabels. Multimode-Glasfaserkabel eignen sich nur für die Kommunikation über relativ kurze Distanzen, ebenso wie Multimode-SFP-Module. Das gängigste Multimode-SFP-Transceivermodul ist das 1000BASE-SX SFP, das eine maximale Entfernung von 550 m bei einer Geschwindigkeit von 1.25 Gbit/s ermöglicht.

 

• Singlemode-SFP-Modul: Bezieht sich auf SFP-Module, die mit Singlemode-Glasfaserkabeln arbeiten. Singlemode-Glasfaserkabel sind aufgrund ihres geringen Kerndurchmessers für die Übertragung nur eines Lichtmodus ausgelegt. Die modale Dispersion von Singlemode-Glasfasern ist deutlich geringer als die von Multimode-Glasfasern. Daher unterstützen sie eine höhere Bandbreite als Multimode-Glasfasern und werden üblicherweise in Langstreckennetzen eingesetzt. 1000BASE-LX, 1000BASE-EX, 1000BASE-EZX, BiDi SFP, CWDM SFP und DWDM SFP sind allesamt Singlemode-SFP-Transceivermodule.

 

Im Allgemeinen ist die Ausrüstung (einschließlich Glasfaserkabel, Transceiver-Module usw.) für Singlemode-Fasern teurer als die Ausrüstung für Multimode-Glasfasern.

 

 

So wählen Sie das richtige SFP-Modul aus

Wählen Sie die passenden SFP-Spezifikationen

Zu den wichtigsten Spezifikationen optischer Transceiver zählen Geschwindigkeit, Übertragungsdistanz, Wellenlänge, Schnittstelle, Medientyp und Betriebstemperatur. SFP-Module bilden da keine Ausnahme. Die spezifischen Parameter von SFP-Modulen sind im Folgenden aufgeführt.

 

Geschwindigkeit: 1.25 G/s

Getriebeabstand: Hunderte von Metern bis Hunderte von Kilometern

Wellenlänge: 850 nm, 1310 nm, 1550 nm, CWDM/DWDM-Wellenlängen

Schnittstelle: RJ45/Duplex LC/Simplex LC

Übertragungsmodus: Multimode/Singlemode

Medientyp: Kupfer Cat 5e/6/6a, MMF OM3/4/5, SMF OS2

Betriebstemperatur:  Handelstemperatur (0–70 °C), Erweiterte Temperatur (-20–85 °C), Industrielle Temperatur (-40–85 °C).

 

Bei der Auswahl eines SFP-Moduls sollten Sie die SFP-Ports Ihrer vorhandenen Switches oder Router-Ausrüstung mit Ihren tatsächlichen Anwendungsanforderungen kombinieren. Wenn Ihr Netzwerk-Switch beispielsweise mit SFP-RJ45-Ports ausgestattet ist, können Sie anstelle von Glasfasermodulen nur ein 1000BASE-T-SFP-Modul einsetzen. Wenn Ihr Anwendungsszenario die Fernübertragung ist, sollten Sie Singlemode-SFP-Module anstelle von Multimode-SFPs wählen.

Stellen Sie 100 % Kompatibilität sicher 

SFP-Module von Drittanbietern bieten zwar einen Kostenvorteil, müssen aber unbedingt auf die Kompatibilität achten. Qualifizierte Drittanbieter wie QSFPTEK programmieren und testen die SFP-Module vollständig nach den genauen Spezifikationen der OEM-Switches und -Router, anstatt nur einen Emulationstest durchzuführen. Für einen SFP-Anbieter ist es unerlässlich, die vollständige Kompatibilität und Interoperabilität der SFP-Module mit den OEM-Switches oder -Routern sicherzustellen.

Auch ein geringer Stromverbrauch sollte berücksichtigt werden

Die Betriebskosten eines Rechenzentrums hängen eng mit dem Stromverbrauch der SFP-Module zusammen. Der Stromverbrauch der optischen Module variiert je nach Fertigungsqualität des Lieferanten. Manche Lieferanten verwenden möglicherweise billigere und minderwertigere Komponenten. Die von ihnen hergestellten SFP-Module funktionieren zwar normal, haben aber einen höheren Stromverbrauch, was die Zuverlässigkeit bei längerer Nutzung beeinträchtigt. 

 

Der Stromverbrauch zweier optischer Module desselben Typs unterscheidet sich um wenige Watt oder Milliwatt, was ebenfalls einen erheblichen Unterschied macht. Angenommen, der Stromverbrauch zweier 10G-optischer Module beträgt 3 W bzw. 2.5 W, so kann der Stromverbrauch optischer 48G-Switch-Module 144 W (ersteres) bzw. 120 W (letzteres) erreichen. Verfügt das Netzwerk nun über 16 solcher 48G-Switches, beträgt der Gesamtwert 2300 Watt bzw. 1920 Watt. Dies zeigt, dass in mittleren bis großen Netzwerken durch den Einsatz optischer Module mit geringerem Stromverbrauch erhebliche Energie- und Betriebskosten eingespart werden können.

 

SFP-Varianten

Seit der Einführung von SFP im Jahr 2001 hat es viele neue Varianten gegeben. Typische SFP-Varianten sind SFP+, SFP28, QSFP+, QSFP28, QSFP56, QSFP-DD usw. Die wichtigsten Spezifikationen dieser Transceivermodule sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst.

 

 

Fazit

Der obige Beitrag hat ausführlich über die Bedeutung von SFP, den SFP-Aufbau, die Funktionsweise sowie SFP-Typen und -Varianten gesprochen. Wenn Sie SFP-Module oder SFP-Modulvarianten (SFP+/SFP28/QSFP+/QSFP28/QSFP56/QSFP-DD) benötigen, erhalten Sie diese zu günstigen Preisen und mit höchster Leistung bei QSFPTEK. Willkommen bei QSFPTEK. www.qsfptek.com, oder kontaktieren Sie unser Verkaufsteam über [email protected].