Was vor 40 Jahren noch Zukunftsmusik war, ist heute Wirklichkeit: gewaltige Datenspeicher, verteilte Datenbanken, Exabytes an ausgelagerten Daten in der Cloud. Das industrielle Zeitalter ist zu Ende. Heute gilt die Information. Datenspeicher und Wissensdatenbanken lassen sich nur mit einem breitbandigen Verbindungsnetzwerk effizient, störungs- und verzögerungsfrei nutzen.

Unternehmen, Behörden, Privatpersonen und mittlerweile selbst Kraftfahrzeuge generieren unablässig Datenströme. Der Transport muss in leistungsfähigen Hochgeschwindigkeits-Backbones ablaufen, um am anderen Ende den Gegenpart zu finden. Storage-Arrays und Server im Rechenzentrum sind heute mit mindestens 10 GBit/s, 16 GBits/s oder 40 GBit/s angebunden. Logischerweise muss das Backbone ein Vielfaches dessen aufnehmen und übertragen. 40GbE und 100GbE sind im Jahr 2017 im RZ-Backbone Mainstream, 100GbE ist im Weitverkehr Standard, 400GbE kommt sicher, 1,6 TBit/s befindet sich in der Entwicklung.

Kontaminierte und beschädigte Fasersteckerendflächen.

Mit Techniken auf Funk- und Kupferkabelbasis gelangen die Daten an die Endpunkte. Ab dem Konzentratorpunkt in Richtung Long-Distance-Netzwerk führt jedoch kein Weg an der LWL-Übertragung und der Migration zu 100-GBit/s-Schnittstellen vorbei. Weder Polymerfasern noch Koax- oder symmetrische Kabel sowie Funkanbindungen können in Kombination von Reichweite und Bandbreite im Regelfall die Übertragungsleistung einer typischen LWL-Glasfaser erreichen.

Die typischen Stolperfallen

Beschäftigen sich die Verantwortlichen im Rechenzentrum mit der Migration auf höhere Bandbreiten, müssen sie verschiedene Fragen beantworten. Ist die bestehende Infrastruktur noch nutzbar, wenn eine neue Systemtechnik eingeführt wird? Oder müssen die Techniker an der Basis ansetzen und die Glasfaserverkabelung austauschen? Zunächst wird man aus wirtschaftlichen Gründen in der Regel an der vorhandenen LWL-Faseranlage festhalten. Manche Betreiber favorisieren dann die Mehrfaser-Systemanbindungen zur 100GbE-Migration, andere empfehlen die CWDM- oder SWDM-Multiplex-Übertragung auf vorhandenen MM-Fasern. Bei für 1.300 nm optimierten OM2/3-MM-Fasern kann dies allerdings schwierig sein.

Beispiel einer „Buffer Credit Size/Throughput“-Auswertung mit einem Viavi-Messgerät.

Irgendwann gelangen die Betreiber allerdings doch meist an den Punkt, an dem ein Tausch der Faseranlage im RZ ansteht, um bessere Bandbreiten-Längenprodukte nutzen zu können (OM4/OM5). Aber in jedem Fall werden Fasern eingebracht, neu gepatcht, Breakout-Boxen installiert oder neue Pigtails gespleißt. Oder es steht die Installation neuer Hardware mit anderen Transceivern an. Dabei können naturgemäß Probleme auftreten.

Stolperfalle 1: Verschmutzung von Steckverbindern

Wer MPO- und LC-Stecker für 40GbE- oder 100GbE-Anwendungen ohne eine vorherige Inspektion patcht, kann eine böse Überraschung erleben, wenn ein neuer 100-GBit/s-Link (sporadisch) ausfällt. Leider kann man heute oft nicht mehr an einer bestehenden LAN-Verbindung im Wartungsfenster einfach einen MTP/MPO-Stecker ziehen, um ihn zu untersuchen. Der Techniker sollte daher schon vor dem Steckvorgang und vor der Inbetriebnahme wissen, ob der Steckverbinder sauber ist.

Die Erfahrung zeigt, dass dies auch bei einem in Folie eingeschweißten, neuen Stecker nicht zwangsläufig der Fall ist. Abhilfe schafft hier IBC (Inspect Before Connect) mit einer Steckerendflächenanalyse nach IEC 61300-3-35.

Stolperfalle 2: Alte Abnahmemessungen

Fachleute sind immer darüber erstaunt, wie viele Abnahmemessprotokolle existieren, die den wahren Dämpfungswert einer Multimode-LWL Strecke falsch darstellen. Selbst heute nehmen Techniker oder Installateure oft einfach eine Referenzierung mit dem Patch-Kabel (nicht Referenz-Messkabel) an Pegelmesser und Pegelsender vor: Kupplung dazwischen, auf Null stellen und fertig.

Bei diesem Vorgehen messen sie jedoch nicht beide Patch-Feld-Dämpfungen (Anfang/Ende). Zudem ist in den meisten Fällen der Multimode-Pegelsender nicht mit einem EF-kompatiblen (Encircled Flux) Ausgang versehen. Alle der EF-Kompatibilität dienenden Aktionen – etwa Vorlauffaser oder Mandrel-Spule – sind dem Messprotokoll ebenfalls oft nicht zu entnehmen. Im Zweifelsfall sind sie wahrscheinlich auch nicht zum Einsatz gekommen. Zudem erweisen sich die Werte oft als mit Messgeräten ungenügender Eigengenauigkeit ermittelt. Entsprechend ist es dann nicht möglich, die immer kleinere zulässige Link-Einfügedämpfung exakt genug zu bestimmen. Abhilfe schafft in diesem Fall ganz klar die exakte Bestandsaufnahme mit normgerechten Messverfahren.

Stolperfalle 3: Inhomogene Aufbauten

Bei 40-GBit/s- sowie 100-GBit/s-LWL- und Kupfer-Cabling-Projekten ist ein Herstellermix bei der Verkabelung nach Möglichkeit zu vermeiden. Bisweilen sind sich Einkäufer der Kennwerte für Kupferverkabelungskomponenten nicht bewusst und kaufen ohne Wissen um Kontaktmatrialien-Unverträglichkeit und Passgenauigkeit ein. Gefahren bestehen auch beim Kauf von nicht harmonierenden LWL-Steckverbindern und Buchsen für Patch-Felder. Bei der LWL-Patchung sind zwei Male-Stecker über eine Buchse mit der Ferrulenführung verbunden. Dabei sind die Passgenauigkeit der Buchsen und die Steckkraft, mit der sich die Steckerferrulen gegenseitig berühren, von entscheidender Bedeutung. Kabel und Patch-Felder müssen zueinander passen. Abhilfe schafft die durchgängige Planung unter Einbeziehung des Einkaufs, denn es geht nicht nur um den Preis.

Stolperfalle 4: Längenrestriktionen im SAN

Natürlich ist bekannt, dass in den verschiedenen Fibre-Channel-Standards (8G, 16G, 32G) abhängig von der Faserklasse und der verwendeten Bitrate unterschiedliche Maximallängen definiert sind. Immer wieder vernachlässigt ist jedoch die erforderliche größere Credit-Buffer-Größe bei steigender Bitrate. Dieser für die Flusskontrolle entscheidende Parameter hat vor allem bei kurzen Frame-Längen Bedeutung. Denn mit steigender Bitrate und immer kürzeren Bitzeiten befinden sich mehr Frames auf der Strecke, die das System rückbestätigen muss. Damit sich viele Frames ohne Lücke senden lassen, muss ein passender Buffer auf Sende- und Empfangsseite vorgesehen sein. Wenn dieser zu klein ist, wird der eigentlich mögliche Durchsatz nicht erreicht. Abhilfe schafft in diesem Fall die Nutzung eines Credit-Buffer-Calculators (Estimated-Credit-Buffer-Size). Unter Kenntnis der Parameter kann der Techniker die Werte jedoch auch selbst kalkulieren.

Stolperfalle 5: Immer kürzere Technikzyklen

Vieles ist in diesem Zusammenhang zu bedenken. Wie kompliziert ist es, neue Verbindungen hoher Bandbreite zu schalten? Welchen Überblick gibt es über die noch freien Infrastrukturressourcen? Muss ein neuer Link manuell in die Kabeldokumentation übernommen werden? Hilfreich ist dabei eine aktuelle Dokumentation und ein remote zu administrierendes Cable-Asset-Infrastruktur-Management.

Die Rolle der Messtechnik

Betrifft die Migration unternehmenskritische Systeme, ist der Verzicht auf abschließende Messungen fahrlässig. Denn nur belastbare, reproduzierbare Kennzahlen verifizieren die erfolgreiche Durchführung einer Migration und untermauern deren wirtschaftlichen Nutzen. Liegen keine brauchbaren Qualifizierungsmessungen des Ist-Zustands vor der Migration vor, sind Stichprobenmessungen sinnvoll, um Streckenlängen im bestehenden Ist-Zustand zu verifizieren. So verschafft man sich einen Überblick bezüglich der Dämpfungsverhältnisse und Rückreflexionen vorhandener Strecken. Netze sind oft sukzessive gewachsen und teilweise schlecht dokumentiert. In so einem Fall ist eine Bestandsaufnahme im Vorfeld der geplanten Migration hilfreich. Eine Migration kann nur dann als erfolgreich bezeichnet werden, wenn dies auch messtechnisch dokumentiert ist. Internationale Standards für die Telekommunikationsinfrastruktur (etwa EIA/TIA 568C, EN 50600-2-4 oder im Rechenzentrum EN 50173-5) verweisen immer auch auf Kennwerte und Grenzwerte, die sich messtechnisch erfassen lassen (etwa EN 50173-1).

Viavi Fiber Chek Probe mit autarker IEC-61300-3-35-Auswertung.

Dabei ist jedoch festzuhalten, dass die in den EN-Standards beschriebenen physischen Kabelparameter nur die eine Seite der Medaille darstellen. Daher fordern immer mehr IT-Betreiber Link-Messungen mit aktiven Datensignalen, um nicht von gemessener Dämpfung auf Bitrateneignung schließen zu müssen. Sie wollen die erwünschten Durchsatzraten direkt verifizieren. Verzichtet ein Betreiber darauf, setzt er nur voraus, dass die physische Abnahmemessung die beabsichtigte Übertragungsleistung garantiert.

In der Messtechnik gibt es den Unterschied zwischen Rot/Grün-Aussagen (Go/No Go) und dem exakten Messwert mit Toleranzangabe. Diese Unterscheidung ist von großer Bedeutung. Denn es ist gefährlich, nicht zu wissen, wie weit man von einem Grenzwert entfernt ist. Ein Beispiel: Für die LWL-Stecker-Frontflächenanalyse gibt es Mikroskope, die nur eine Rot/Grün-Anzeige aufweisen. Obwohl sich in Ferrulen-Zone 2 (Mantelbereich) Schmutzpartikel befinden, kann nach IEC-61300-3-35 ein Stecker innerhalb der Toleranz liegen (Grünanzeige). Es reicht jedoch eine Steckerbewegung aus, und der Schmutzpartikel wandert in den Kernbereich. Die Steckerqualität nach IEC-613003-35 ist dann nicht mehr erfüllt, und der Link wird möglicherweise instabil. Wenn das Stecker-Mikroskop dagegen ein integriertes Display hat, kann der Fachmann in der Folge sein Reinigungs-Tool einsetzen, um die Steckerendfläche vom erkannten Schmutz zu befreien.

Viavi Mainframe MTS-6000Av2: Der Messwert ist grün, da er weit unter dem Grenzwert für 10GbE oder 16G FC liegt.

Eine Abnahmemessung im Anschluss an eine LAN-Migration besteht im Idealfall aus einer Dämpfungsmessung und der OTDR-Streckenprofilerfassung. Die Messprotokolle sind ein Steckbrief der Strecken, und der Techniker kann sie bei späteren Problemen als Referenz heranziehen.

Bei RZ-Kopplungen über Singlemode mit Streckenlängen von mehr als zehn Kilometern und Bitraten mehr als 8 GBit/s bei FC und 10 GBit/s bei Ethernet bestehen umfassendere Messanforderungen. Eine PMD-Messung (Polarisationsmodendispersion) ist dabei unverzichtbar. Denn selbst bei Einhaltung von Dämpfung und Rückreflexion kann die PMD bei großen Bitraten Probleme bereiten. Ungünstigerweise lassen sich schlechte PMD-Werte einer Singlemode-Strecke im Feld nicht kompensieren, im Gegensatz zu hohen CD-Werten (Chromatische Dispersion). Diese werden durch Einfügen von Fasern mit gegenläufiger CD kompensiert. Schlechte PMD-Werte können verschiedene Ursachen haben. Meist sind sie ein Indiz für mechanische Kabelbeeinflussungen, Vibrationen, Bending, inkonsistente Kabelgeometrie, Quetschungen oder die Nichteinhaltung von Mindestbiegeradien. In einem RZ-LAN mit kurzen Singlemode-Längen und bei Multimode-Fasern spielt die PMD-Verzerrung meist keine Rolle.

 

Dipl.-Ing. Thomas Friedrich ist bei Viavi Solutions Deutschland tätig ().