Transponder (OEO) ripetitore ottico in fibra per sistema DWDM

Un transponder ottico è un dispositivo ottico-elettrico-ottico (OEO) specializzato utilizzato nei sistemi di rete a multiplazione a divisione di lunghezza d'onda (WDM). La sua funzione principale è ricevere e trasmettere segnali ottici su diverse lunghezze d'onda. I transponder ottici in genere utilizzano come sorgente ottica un amplificatore ottico a semiconduttore (SOA) o un laser. Nella maggior parte dei casi, includono anche un modulatore ad elettroassorbimento (EAM), utilizzato per modulare il segnale ottico. Questo post presenterà il transponder ottico in dettaglio.

Che cos'è un transponder ottico (OEO)?

Il transponder ottico è un componente chiave nei sistemi di comunicazione ottica. È responsabile della conversione del segnale ottico in un segnale elettrico, dell'amplificazione del segnale elettrico e quindi della riconversione in un segnale ottico. Il transponder ottico può anche estendere la distanza di trasmissione del segnale ottico utilizzando la conversione ottico-elettrico-ottico. 

Ciò consente al segnale ottico di essere trasmesso su distanze maggiori senza perdere nulla della sua integrità. Il transponder ottico può anche convertire il segnale ottico da lunghezze d'onda ottiche standard in un segnale ottico CWDM o DWDM. I segnali CWDM sono meno sensibili alla dispersione rispetto ai segnali ottici standard e possono quindi essere trasmessi su distanze maggiori. I segnali DWDM sono ancora meno sensibili alla dispersione rispetto ai segnali CWDM e possono quindi essere trasmessi su distanze ancora maggiori.

Nel processo in cui il transponder ottico rigenera il segnale, consente al segnale ottico di essere rimodellato, risincronizzato e riamplificato. Questo approccio consente al transponder ottico di monitorare, ripulire e amplificare il segnale in modo più accurato.

Figura 1: Transponder ottico

Perché abbiamo bisogno di un transponder ottico (OEO) in un sistema WDM?

In un sistema di multiplazione a divisione di lunghezza d'onda (WDM), dispositivi diversi potrebbero utilizzare lunghezze d'onda della luce diverse. Tuttavia, a volte questi diversi dispositivi devono comunicare tra loro e le diverse lunghezze d'onda possono causare incompatibilità.  Inoltre, un transponder ottico (OEO) può aiutare a risolvere queste incompatibilità convertendo le diverse lunghezze d'onda in un'unica lunghezza d'onda che può attraversare una rete in fibra ottica e passare a un'altra. Ciò consente a dispositivi diversi di comunicare tra loro senza problemi, indipendentemente dai diversi standard tra diverse reti in fibra. Di conseguenza, gli OEO sono un componente essenziale di qualsiasi sistema WDM. Generalmente, suddividiamo i transponder ottici in tre modelli diversi a seconda del tipo di conversione

Convertire fibra multimodale in fibra monomodale

Tra le due diverse modalità di fibra ottica, la fibra multimodale viene utilizzata per la trasmissione a breve distanza e la fibra monomodale viene generalmente utilizzata per la trasmissione a lunga distanza. Se dobbiamo trasmettere dati su distanze che superano il limite di distanza di trasmissione multimodale, o se dobbiamo stabilire collegamenti di trasmissione dati tra dispositivi monomodali e multimodali, allora dobbiamo eseguire la conversione di modalità; in caso contrario, non possono interoperare per i dati. L'immagine seguente mostra come collegare due switch a distanza tramite due transponder ottici convertendo al contempo la fibra multimodale in fibra monomodale. Questa modalità di connessione viene generalmente utilizzata per estendere la rete di trasporto ottico (OTN) 10G e la rete ottica sincrona (SONET).

Figura 2: da fibra multimodale a fibra monomodale Conversione

Convertire doppia fibra in fibra singola

La fibra singola generalmente opera su reti BiDi, che sono in grado di utilizzare due diverse lunghezze d'onda sullo stesso filo di fibra tramite trasmissione bidirezionale (BiDi), mentre la fibra doppia utilizza la stessa lunghezza d'onda su due fibre diverse. Quando si converte tra fibra doppia e fibra singola, è possibile utilizzare due transponder ottici per svolgere il lavoro, quando si convertono due switch a fibra doppia a lunga distanza collegati da due transponder ottici. La fibra singola BiDi utilizza due diverse lunghezze d'onda su una fibra, la trasmissione (Tx) a un'estremità della fibra e la ricezione (Rx) all'altra estremità e viceversa.

Figura 3: Conversione da doppia fibra a fibra singola

Convertire lunghezze d'onda

sistemi di rete. Le apparecchiature di rete in fibra ottica con interfacce in fibra fisse che utilizzano lunghezze d'onda convenzionali devono essere convertite a lunghezze d'onda CWDM o DWDM tramite un transponder ottico.  Nell'immagine seguente, la conversione della lunghezza d'onda viene realizzata utilizzando un SFP+ SMF e un modulo ottico SFP+ CWDM da 1530nm, collegando così lo switch 10G al Mux/Demux CWDM. La rete richiede uno switch 10G con un'uscita del segnale a 1310nm verso un Mux/Demux CWDM con una lunghezza d'onda di 1530nm, collegando così lo switch 10G al Mux/Demux CWDM. Con questo transponder ottico installato, è possibile completare la conversione della lunghezza d'onda, poiché il segnale può essere trasmesso alla lunghezza d'onda richiesta. Ciò offre un modo molto più efficiente di gestire un sistema WDM, oltre a essere molto meno costoso.

Figura 4: Conversione di diverse lunghezze d'onda

Transponder vs. Transceiver e Muxponder

I transponder e i ricetrasmettitori sono dispositivi utilizzati per collegare due tipi diversi di reti in modo che possano comunicare tra loro. Un ricetrasmettitore è un dispositivo in grado sia di trasmettere sia di ricevere dati, mentre un transponder riceve solo dati. Sia i transponder sia i ricetrasmettitori possono essere utilizzati per convertire i dati da una forma a un'altra. Ad esempio, un transponder può essere utilizzato per convertire segnali elettrici in segnali ottici, e un ricetrasmettitore può essere utilizzato per convertire segnali ottici in un'altra lunghezza d'onda di segnali ottici. I ricetrasmettitori sono generalmente utilizzati in applicazioni a lunga distanza, mentre i transponder sono generalmente utilizzati in applicazioni a breve distanza. 

Un Muxponder è un dispositivo che multiplexa (o combina) più segnali in un unico segnale. I Muxponder sono simili ai Transceiver in quanto possono sia trasmettere sia ricevere dati, ma sono progettati specificamente per multiplexare i segnali. I Muxponder sono generalmente utilizzati in applicazioni a lunga distanza in cui più segnali devono essere combinati in un unico segnale. 

Sebbene Transponder, Transceiver e Muxponder presentino tutti somiglianze nella loro funzionalità, sono essenzialmente dispositivi diversi considerando gli scopi per cui sono progettati. I Transponder sono progettati per applicazioni a breve distanza, i Transceiver sono progettati per applicazioni a lunga distanza e i Muxponder sono progettati per combinare più segnali in un unico segnale.

Un transponder WDM multi-rate a 8 porte e quattro canali converte segnali multimodali da 1Gbps o 10Gbps in lunghezze d'onda Singlemode CWDM/DWDM, grazie alle quali è possibile estendere la distanza massima del link 1G/10G. In questo link viene amplificato solo il segnale e la velocità dei dati non cambia prima e dopo la conversione del segnale.

Figura 5: Un Transponder a 8 porte e quattro canali

Ricetrasmettitori in fibra ottica WDM che contengono moduli transceiver CWDM/DWDM può essere utilizzato per trasmettere e ricevere segnali ottici di specifiche lunghezze d'onda. Trasmettono solo passivamente il segnale senza modificarne la modalità, la lunghezza d'onda o la velocità.

Figura 6: un modulo ottico DWDM SFP

Nel caso dei Muxponder in fibra, si tratta di dispositivi multiprotocollo e multistadio che consolidano diversi tipi di servizi su una singola fibra. Ad esempio, un Muxponder da 100Gbps con connettori 10x10G SFP+ e 1x100G CFP può consolidare fino a 10 standard separati di segnali 10G in un unico segnale 100G.

Figura 7: Muxponder 100G multiprotocollo multirate

Transponder WDM standalone o Line Card, quale scegliere?

Quando si parla di transponder WDM, esistono due tipi principali: standalone e schede di linea. I transponder standalone sono dispositivi autonomi che possono essere montati su rack o usati come dispositivi desktop. I transponder su scheda di linea, invece, sono integrati in schede di linea installate in chassis. Quindi, quale dovresti scegliere?

Ci sono alcuni aspetti da considerare quando si prende una decisione. Innanzitutto, pensa alla quantità di spazio disponibile nel tuo data center. Se lo spazio è limitato, allora un transponder su scheda di linea potrebbe essere l'opzione migliore, poiché non occuperà tanto spazio quanto un transponder standalone. In secondo luogo, considera il budget. I transponder su scheda di linea tendono a essere più economici dei transponder standalone della stessa dimensione. Infine, pensa alle tue esigenze specifiche. Se hai bisogno di una maggiore densità di porte o vuoi sfruttare funzionalità avanzate, allora un transponder su scheda di linea potrebbe essere l'opzione migliore. 

Conclusione

Quando si devono trasmettere segnali tra dispositivi diversi, è necessario valutare se siano compatibili tra loro e se sia necessario un transponder ottico per la conversione dei dati. In questo articolo presentiamo diversi transponder ottici comuni per la conversione dei dati, inclusa la conversione da fibra monomodale a fibra multimodale, la conversione da doppia fibra a fibra singola e la conversione tra lunghezze d'onda diverse. È importante notare che il transponder ottico è responsabile solo della riamplificazione, del monitoraggio e della pulizia del segnale, e la velocità di trasmissione non viene modificata. Con un transponder ottico, possiamo estendere la distanza di trasmissione del collegamento di trasmissione ottica. Per saperne di più, contattare QSFPTEK tramite [email protected]. Possiamo fornirvi transponder ottici e un'ampia gamma di moduli ottici, richiedi pure un preventivo!