Faserpolarität, Steckergeschlecht und Faseranzahl
MTP unter der Lupe
Das Internet of Things (IoT) und Big Data treiben den Bandbreitenbedarf in die Höhe. Um größere Mengen komplexer Daten aus mehreren Quellen verarbeiten zu können, sind für Switch-to-Switch-Verbindungen im Backbone eines Rechenzentrums Übertragungsgeschwindigkeiten von 10 bis 40 und 100 GBit/s nötig. Mehrfaserstecker spielen dabei eine wichtige Rolle.
Für den Backbone im Rechenzentrum ist eine Glasfaserverkabelung das bevorzugte Medium. Wenn RZ-Manager den Aufbau einer Glasfaserinfrastruktur in Erwägung ziehen, fällt die Wahl oft auf eine werkseitig vorkonfektionierte strukturierte Verkabelung. Dabei findet in den meisten Fällen der MPO/MTP-Steckverbinder Verwendung, da sich hochleistungsfähige Glasfaserverbindungen im Backbone dank dieser Technik einfacher, kosteneffektiver und weniger komplex herstellen lassen. Das entscheidende Kriterium jedoch ist, dass MPO/MTP den Weg für eine einfache Migration von 10 auf 40 und 100 Gigabit Ethernet ebnet.
Allerdings bringt MPO/MTP für Netzwerkplaner eine Reihe besonderer Herausforderungen mit sich. Dabei geht es um die Faserpolarität, das Steckergeschlecht sowie die Anzahl der Fasern, die in den verschiedenen Glasfaseranwendungen zum Einsatz kommen.
Polarität und Polaritätsoptionen
Für die Übertragung in Glasfasersystemen ist jeweils ein Sender an einem Ende der Glasfaserverbindung erforderlich und ein Empfänger am anderen Ende. Dabei ist es wichtig, dass die Faser an beiden Enden angeschlossen und korrekt zugeordnet ist. Diese Zuordnung bezeichnen die Techniker als Polarität.
Im TIA-568-Standard sind drei Methoden für die Verwendung von MPO/MTP-Steckern in einem Glasfasersystem spezifiziert, die auch als Polaritätsmethoden A, B und C bezeichnet werden und die Verbindung der Faser vom Sender zum Empfänger beschreiben. Um sicherstellen zu können, dass ein Signal korrekt von einem Ende der Übertragungsstrecke zum anderen übertragen wird, ist es von größter Wichtigkeit, über die standardbasierenden Polaritätsoptionen A, B und C mit ihrer jeweiligen Konfiguration Bescheid zu wissen und auch darüber, wie sich die Polarität auf die Migration zu höheren Datenraten auswirkt.
Dies erfordert auch einen tieferen Einblick in den MPO/MTP-Stecker selbst. Jeder Stecker hat auf einer Seite eine Führungsnase (Key), die ihn verdrehsicher macht. Wenn sich der Key oben befindet, spricht man von einer Key-up-Steckerposition. Zeigt der Key nach unten, handelt es sich dementsprechend um die Key-down-Position. In der Key-up-Position sind die Fasern im Steckverbinder von links nach rechts mit P1, P2 und weiter bis P12 nummeriert. Ein weißer Punkt an einer Außenseite des Steckers markiert die Position der Faser P1. Wie in Bild 1 ersichtlich, definiert die Polaritätsmethode A (Typ A) ein Glasfaserkabel mit gerader (ungekreuzter) Faserführung und einem MPO-Stecker in Key-up-Position an einem Ende und einem MPO/MTP-Stecker in Key-down-Position am anderen Ende. Dabei kommen die Fasern an den gleichen Positionen an (P1 an P1 etc.).
Polaritätsmethode B (Typ B) definiert ein Glasfaserkabel mit gerader (ungekreuzter) Faserführung, jedoch mit Key-up- zu Key-up-MPO/MTP-Steckern an beiden Enden. Die Fasern kommen dabei in umgekehrter Reihenfolge an, das heißt P1 an P12, P2 an P11 etc. (siehe Polaritätsmethode B in Tabelle 1).
Polaritätsmethode C (Typ C) definiert ein Kabel mit Key-up- zu Key-down-MPO/MTP-Steckern. Die Fasern sind dabei paarweise gekreuzt.
Duplex-Anwendungen mit beispielsweise 10 GBit/s lassen sich normkonform am einfachsten über eine Duplex-Verbindung mit Hilfe von MPO/MTP-Arrays und Trunk-Kabeln der Polarität C und MTP/LC-Modulen realisieren. Dies ermöglicht eine einfache Konfiguration unter Einhaltung der richtigen Polarität. Dabei ist es nicht notwendig, die Fasern in den Patch-Kabeln zu kreuzen, um die korrekte Polarität zu sichern, da bei einer Konfiguration mit dem Polaritätstyp C das Kabel selbst die paarweise Kreuzung gewährleistet.
Für paralleloptische Anwendungen, zum Beispiel 40 oder 100 GBit/s, sind acht Fasern nötig (vier Fasern zum Senden und vier Fasern zum Empfangen). Bei diesen Anwendungen kommen MPO/MTP-Verbindungen zum Einsatz. Die Übertragung zum Empfänger erfolgt bei diesen Anwendungen auf gleiche Weise wie bei der Duplex-Übertragung, nur dass acht Fasern verwendet werden. Um das Kabel mit der entsprechenden Polarität bei MPO/MTP-Verbindungen direkt an einen Switch anzuschließen, ist ein Patch-Kabel mit dem Polaritätstyp B erforderlich.
Bei Verwendung einer Komponente mit der Polarität B ist die Verbindung immer korrekt, da eine Polarität-B-Konfiguration die richtige Positionierung jeder Faser beibehält.
Übertragungsstrecken bestehen jedoch nicht nur aus einem Kabel. In vielen Fällen ist eine strukturierte Verkabelung installiert. Dann bestehen die Übertragungsstrecken aus zwei Patch-Kabeln und einem Trunk-Kabel, das die Verteilerfelder miteinander verbindet. Wenn alle Komponenten die Polarität B aufweisen, funktioniert alles so einfach wie bei einer Duplex-Konfiguration. Installationen, die die Polaritätsmethoden A oder C umfassen, erfordern allerdings erweiterte Kenntnisse, da diese Konfigurationsoptionen die Aufrechterhaltung der Polarität komplexer gestalten. In diesen Fällen sind an beiden Enden unterschiedliche MPO/MTP-Patch-Kabel nötig, und der Betreiber muss eine umfangreichere Dokumentation erstellen und pflegen werden. Bei der Polarität B ist es unkomplizierter, da eine einfache Dokumentation genügt.
Für Netzwerk-Manager ist die Polarität nur ein Aspekt. Sie müssen noch ein weiteres Merkmal der MPO/MTP-Konfiguration beachten, und zwar das Geschlecht (Gender) des MPO/MTP-Steckers. Männliche (Male) Stecker haben Führungsstifte (Pins) und weibliche (Female) Stecker Führungslöcher (Holes), die eine ordnungsgemäße Ausrichtung aller im MPO/MTP-Stecker vorhandenen Fasern (acht oder zwölf Fasern) gewährleisten. Wie im ISO/IEC-14763-2:2019-Standard ausgeführt ist, besitzen Arrays, die häufig gelöst und gesteckt werden, keine Pins, während der Stecker mit Pins sich in der Regel dort befindet, wo das Risiko einer Beschädigung am geringsten ist, zum Beispiel in Patch-Feldern, Übergangskomponenten und Transceivern.
Der Standard empfiehlt, dass Patch-Kabel beidseitig ohne Pins sein sollten, da die SFPs mit Pins ausgestattet sind. Beim Einsatz von Trunk-Kabeln heißt dies im Umkehrschluss, dass diese Male/Male sein müssen, um eine zuverlässige, Verbindung zu gewährleisten. Wenn die Installation normkonform erfolgt, ist das Leben des Anwenders also leicht. Eine Änderung des MTP-Genders wird so vermieden, und der Betreiber muss sich nicht um das Geschlecht des MTP-Steckers kümmen. Der Hersteller Siemon bietet zudem den MTP-Pro-Stecker an. Bei nicht ordnungsgemäßer Topologie ermöglichen diese neuen Stecker den einfachen Wechsel der Steckerpolarität von Polarität A zu B im Feld, ohne das Steckergehäuse zu entfernen. Genauso ist ein Wechsel von Stecker-Gender durch Pin-Umkonfiguration möglich.
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