Infrastrukturanforderungen
Blick auf Faser und Stecker
Die Platzreserven in heutigen Verteilern in Rechenzentren nehmen immer weiter ab. Ein Problem ist zudem, dass die passive Infrastruktur die teuren klimatisierten Räume verwendet, gar verschwendet, die eigentlich vornehmlich für die Aktivtechnik vorgesehen sind. Das Thema Packungsdichte gewinnt also zunehmend an Bedeutung.
Die Übertragungsraten im Datencenter nehmen weiter zu, sei es nun Bottom to Top oder von Rack zu Rack oder auch von Server-Raum zu Server-Raum. Waren es vor etwa 20 Jahren mit der Einführung von Kategorie-5-Kupferverkabelungen gerade einmal 10 MBit/s, so sind es heute 100, 200 oder sogar 400 GBit/s. Die Entwicklung ist nicht aufzuhalten, und es gibt bereits Entwicklungen in Richtung 800 GBit/s.
Dass mit höherer Datenrate das Dämpfungsbudget geringer wird und die Übertragungsdistanzen schrumpfen, liegt auf der Hand. Folglich sind qualitativ hochwertige Verbindungen, über Mehrfaserstecker/Module (MPO/MTP), Fanout-Module oder Kabel (MPO/MTP auf LC) die gängige Praxis. Diese MPO-/MTP-Lösungen stellen Planer in puncto Zukunftssicherheit und Installateure bezüglich der Handhabung vor neue Herausforderungen. Die Fragen lauten: Ist die Faserpolarität (Typ A, Typ B, Typ C) korrekt? Sind tatsächlich die korrekten "Gender" (weiblich, männlich) verbaut? Sind das Dämpfungsbudget und die maximalen Längen eingehalten? Entsprechen die verlegten Fasern dem geforderten Bandbreiten-Längen-Produkt?
Es lohnt sich, in diesem Kontext auf die Technik und Tücken der MPO/MTP-Verkabelung und die neuen messtechnischen Herausforderungen und Lösungsansätze einzugehen. Es existiert leider keine tatsächliche Standardisierung bei MPO/MTP-Verkabelungssystemen. Viele Hersteller bieten proprietäre Systemlösungen an, die je nach Anforderung und Projekt unterschiedlich ausgeführt sein können. Flexible Verteilsysteme sind notwendig, um sowohl vor Ort Breakout-Kabel zu bestecken, Pigtails zu spleißen und vorkonfektionierte Kabel zu verlegen, die sowohl als Bündeladerkabel mit Einzelstecker oder als MPO-Trunk-Kabel vorliegen. Alle Varianten sind zusätzlich in Singlemode PC, Singlemode APC mit G.652- oder G.657-Fasern oder in Multimode mit OM2- bis OM5-Ausführungen vorhanden und entsprechend zu verarbeiten und zu kennzeichnen.
War bei der Einführung des 10-GBit/s-Standards im Jahr 2002 eine maximale Kanaleinfügedämpfung von 2,55 dB vorgeschrieben, so hat sich diese bei 40/100GBase-SR4 (OM3) auf 1,90 dB reduziert. Bei heutigen OM4-Verbindungen liegt eine Kanaldämpfung (150 Meter) mit mehreren Steckverbindungen bei nur noch 1 dB.
Die heute verfügbaren hochwertigen Verkabelungskomponenten auf Basis von MPO- und LC-Steckverbindungssystemen weisen bereits eine viel geringere Einfügedämpfung als die im Standard definierten 0,75 dB auf. Ein MM-LC-Stecker erreicht typische Werte von 0,05 dB, und ein leistungsstarker MPO-Stecker Werte von kleiner 0,20 dB.
Um diese Werte im Feld zu verifizieren, gelten ebenfalls hohe Anforderungen an die Messtechnik. Die typische Abnahmemessung nach der Installation bezeichnen Experten als Tier 1 oder Basiszertifizierung. Sie ist im IEC-11801-Standard festgelegt. Dieser fordert eine Längenmessung, eine Dämpfungsmessung (unter Einhaltung der spezifischen Grenzwerte), eine Polaritätsmessung und eine Überprüfung der Steckersauberkeit nach IEC 61300-3-35. Eine Dokumentation der Messergebnisse mit einem Vergleich zu den vorgegebenen Schwellenwerten ist zwingend erforderlich.
Um die heute geforderten geringen Kanaldämpfungen messtechnisch korrekt zu erfassen, müssen Techniker für hohe Sorgfalt bei der Auswahl der Messmittel wie auch bei den verwendeten Referenz-Patch-Kabeln sorgen. Spezielle Dämpfungs-Mess-Sets für Duplexfasern (zum Beispiel OLTS-85 von Viavi) sowie für MPO-Applikationen (zum Beispiel MPOLx vom selben Hersteller) erleichtern das Handling und automatisieren weitestgehend alle notwendigen Schritte für die Basiszertifizierung.
Die Messverfahren an MPO-Strecken unterscheiden sich nicht von denen an Duplexverbindungen und sind in den europäischen Standards IEC 61280-4-1 (Multimode) und IEC 61280-4-2 (Singlemode) festgehalten. Zu beachten ist, dass die Messlösungen für Multimode die Encircled-Flux-Konditionen nach IEC 61280-1-4 erfüllen müssen, um reproduzierbare Ergebnisse zu bekommen.
Wichtig ist zudem, dass die Faserlänge zur Einbeziehung der theoretischen Faserdämpfung notwendig ist und diese vom Messgerät durch eine Puls-Laufzeitmessung ermittelt werden muss. Dieses besondere Feature unterscheidet die Messgeräte von herkömmlichen Dämpfungsmessplätzen und schlägt sich in den Anschaffungskosten nieder. Unterstützen die Messgeräte dies nicht, ist es unumgänglich, vorab eine OTDR-Messung zur Bestimmung der Faserlängen durchzuführen. Der messtechnische Aufwand wäre demnach um einiges höher. Dieser würde fast schon zur nicht zwingend vorgeschriebenen Tier-2- oder erweiterten Zertifizierung der optischen Eigenschaften in der strukturierten Verkabelung führen.
Eine OTDR-Messung erscheint nur bei längeren Verbindungen sinnvoll, etwa stockwerkübergreifend oder bei einer Verkabelung von Gebäude zu Gebäude oder bei der Fehlersuche. Da die Distanzen im Datencenter-Umfeld eher kurz sind, gelten an den Dynamikbereich des OTDRs keine großen Anforderungen. Allerdings sollte die Anzahl der Messpunkte hoch und die Totzonen extrem kurz sein, um nahe aneinander liegende Ereignisse entsprechend auflösen zu können.
OTDR-Messung
Spezielle Lösungen für das MPO-Umfeld ermöglichen automatisierte OTDR-Messungen an allen zwölf Fasern der MPO-Verkabelung mit nur einem Tastendruck. Ein durch das OTDR gesteuerter optischer Schalter vereinfacht die doch recht aufwendigen Messungen erheblich.
Cloud-Lösungen (wie etwa CERTiFi) erlauben eine Projektverwaltung der projektspezifischen/kundenspezifischen Schwellwerteinstellungen für eine automatische Pass/Fail-Auswertung und Margenbewertung (Reserve), der korrekten Faser-/Kabel-/Rack-Bezeichnungen der Messobjekte sowie die Dokumentation der Messergebnisse. Die korrekten Messgeräteeinstellungen legt der Projektverantwortliche in der Cloud-Applikation fest. Sie lassen sich remote vom zuständigen Techniker auf dessen Geräte laden. Der Techniker ruft die aktuelle "Workorder" auf und startet mit den Messungen, ohne sich um die Details der Einstellungen kümmern zu müssen.
Der Fortschritt der Messungen im Feld lässt sich in Echtzeit in der Cloud-Applikation folgen, Messergebnisse auswerten und auch der Abschlussbericht erstellen. Dies macht Projekte schneller und fehlerfrei. Sie lassen sich somit effizienter abschließen und fakturieren.
Das Thema Dämpfung gewinnt immer mehr an Bedeutung. Folglich sind in der Infrastruktur hochwertige Komponenten essenziell für die Zukunftssicherheit der heutigen Verkabelung. Allerdings ist der Nutzen einer hochwertigen Verkabelung in Gefahr, wenn die Steckersauberkeit nicht die nötige Aufmerksamkeit genießt. 80 Prozent der Systemausfälle in einer Glasfaserinfrastruktur gehen auf beschädigte oder verschmutzte Steckverbindungen zurück. Die in der Branche bekannte Weisheit "Inspect before you connect" sollten Anwender tunlichst befolgen.
Ein spezielles Problem in diesem Kontext ist der zunehmende Bedarf an MPO-Steckern. Einzelfasern zu inspizieren und gegebenenfalls zu reinigen, gehört mittlerweile zum Standard und ist mit relativ einfachen Mitteln zu bewerkstelligen. Bei MPO-Verbindungen ist der Aufwand erheblich höher und die Reinigung entsprechend kritischer. Ist eine visuelle Kontrolle der Messkabel und Buchsen ausreichend, dann gibt es für die eingebauten Mikroskope in den optischen Dämpfungsmessplätzen oder den Video-Handmikroskopen für Einzelfasern passende MPO-Adapter. Mit diesen lassen sich manuell alle Fasern des Steckers "abfahren", um eine schnelle visuelle Kontrolle der Steckersauberkeit durchzuführen.
Eine Bewertung nach Standard oder eine Dokumentation ist dabei allerdings sehr zeitaufwendig. Moderne Tools sowohl für die automatisierte Inspektion und deren Dokumentation aller Fasern im MPO-Stecker wie auch die Bewertung nach dem IEC 61300-3-35 Standard erleichtern und beschleunigen den Prozess erheblich.
Selbstverständlich sind auch spezielle Reinigungstools für MPO-Stecker auf dem Markt verfügbar. Gerade dabei zeigt sich, dass sich hohe Qualität letztendlich durch effiziente und gründliche Reinigungsergebnisse bezahlt macht und dadurch eine geringe Gesamtdämpfung der verlegten passiven Infrastruktur gewährleistet ist.
Ausblick
Heutige MPO-Verkabelungen für 40/100 GBit/s sind hauptsächlich mit MPO12-oder MPO24-Trunk-Strukturen aufgebaut. Die Entwicklung der nächsten Generation aktiver 40-GBit/s-Komponenten schreitet jedoch zügig voran. QSFP-DD (QSFP Double Density) oder OSFP (Octal SFP), die auf der optischen Seite entweder mit 8 x 50G PAM 4 oder 4 x 100G PAM 4 realisiert sind, verfügen teilweise über andere Stecksysteme, zum Beispiel 2 x CS oder 4 x SN (Senko).
Dies hat Einfluss auf kommende Anforderungen und Strukturen der strukturierten Verkabelung. Ziel einer heutigen Neuverkabelung im Datacenter-Bereich sollte es sein, auch bevorstehende Entwicklungen abzudecken. Was bleibt, ist die Notwendigkeit qualitativ hochwertiger und modularer Verkabelungssysteme im passiven Umfeld. Dies ermöglicht eine geringe Einfügedämpfung, die mit geeigneten Testmitteln entsprechend den gegebenen Anforderungen verifiziert und dokumentiert sein muss, um dann für zukünftige Anwendungen gerüstet zu sein.
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