Design und Einsatzgrenzen

20. Juni 2018 / Allgemein

In Bezug auf das Dämpfungsbudget kommt es darauf an, die durch die Industriestandards festgelegten Dämpfungsgrenzen für die entsprechende Anwendung zu kennen. Möchte man allerdings wissen, wie ein System hinsichtlich dieser Grenzwerte zu gestalten ist, müssen die Dämpfung der entsprechenden Kabel des Anbieters und die entsprechend geplante Konnektivität bekannt sein, wobei sich diese Informationen möglicherweise auf die vorgesehenen Komponenten auswirken. Hierdurch kann eine Umsetzung verkompliziert werden, da nicht alle Kabelsysteme gleich sind.

Schauen wir uns ein Beispiel aus der Praxis an.

 

Erster Schritt: Überprüfung der Anwendung

Unterschiedliche Glasfaseranwendungen haben verschiedene Anforderungen für maximale Einfügedämpfung, um sicherzustellen, dass die Dämpfung nicht so hoch wird, dass sie verhindert, dass das Signal das entfernte Ende ordnungsgemäß erreicht. Im ersten Schritt muss bestimmt werden, welche Glasfaseranwendung der Kunde für die Inbetriebnahme seines Systems vorsieht, und welche Anwendung er möglicherweise in der Zukunft ausführen möchte.

Nehmen wir einmal an, der Kunde plant den Aufbau eines Rechenzentrums, für dessen Betrieb er lediglich 10 Gig über Multimode (10GBASE-SR) vorsieht.  Es ist jedoch anzunehmen, dass einige der Verbindungen in den nächsten ein oder zwei Jahren 40 Gig unterstützen müssen. That means you can’t design the system to meet just the 10 Gig limits, which IEEE specifies can be no more than a maximum channel insertion loss of 2.9dB over 400 meters of OM4 multimode fiber.

Angesichts der Tatsache, dass der Kunde eine Umstellung einiger Verbindungen auf 40 Gig vorsieht, müssen solche Grenzwerte beim Design berücksichtigt werden. Der Standard sieht für Anwendungen mit 40 Gig über OM4-Multimode (40GBASE-SR4) eine maximale Einfügungsdämpfung von 1,5 dB über nur 150 Meter OM4 vor. Das ist um einiges restriktiver als die 10 Gig-Grenzwerte.

Die Komponenten

Sind die Kanaldämpfungsgrenzwerte für die aktuellen und zukünftigen Anwendungen einkalkuliert, müssen die Dämpfungsspezifikationen des Anbieters berücksichtigt werden.  Es ist relativ einfach, die 10 Gig-Anforderung einzuhalten, da eine typische OM4-Faser eine Dämpfung von 3 dB/km bzw. 0,003 dB/Meter hat und keine der Verbindungen unseres Rechenzentrum-Beispiels länger ist als 100 Meter. Somit verbleiben noch 2,6 dB für die vier Anschlüsse im Kanal. Nehmen wir einmal an, dass der Kunde einen Anbieter bestimmt hat (Wir nennen keine Namen.), für dessen MPO-zu-LC-Kassetten eine Dämpfung von 0,6 dB angegeben wird. Das bedeutet also:

0,3 dB für 100 Meter Multimode + (0,6 dB x 4) für die MPO-zu-LC-Kassetten = 2,7 dB

Das sind 0,2 dB weniger als der 2,9 dB-Standard – knapp, aber ausreichend.  Zudem sorgen hier alle Verbindungen mit einer Länge von weniger als 100 Metern für zusätzlichen Spielraum.

Führt man diese Berechnung allerdings für die potentiellen künftigen 40 Gig-Anwendungen aus, bekommen wir Probleme.  Bei einem Gesamtwert von 1,5 dB für den Kanal verbleiben lediglich 1,2 dB für die Anschlüsse. Upgrading from 10 to 40 Gig would allow you to swap out the cassettes for MPO adapterswith a little better performance (say 0,4 dB), but you’d still be limited to just 3 connectors in your channel.

Somit müssen jetzt schwierige Entscheidungen gefällt werden: entweder die größeren Glasfaserlängen kürzen, die Anzahl der Anschlüsse im Kanal begrenzen oder mit einer Anschlussoption arbeiten, bei der weniger Dämpfung auftritt. Ein Kürzen der Glasfaserverbindungen ist möglicherweise aufgrund des Aufbaus des Rechenzentrums nicht praktikabel, ganz abgesehen davon, dass ihre Länge auf 30 % der vorgesehenen Werte gekürzt werden müssten, um, bei praktisch null Spielraum, gerade mal den Spezifikationen zu entsprechen:

0,09 dB für 30 Meter Multimode + (0,4 dB x 4) für die MPO-zu-LC-Kassetten = 1,69 dB

Werden drei Anschlüsse im Kanal vorgesehen, bedeutet das, dass der Kunde lediglich über eine Kreuzverbindung am Core-Switch und eine Verbindung am Aggregation-Switch verfügt. Die meisten Kunden werden es wohl vorziehen, dass ihre Switch-Ports bei allen Umzügen, Erweiterungen und Änderungen an Kreuzverbindungen an beiden Enden des Kanals getrennt und gesichert bleiben.  Für eine Umsetzung dieser Variante werden zwei Kreuzverbindungen für insgesamt vier Anschlüsse benötigt.

Dies ist auch der Grund, warum mehr Anbieter für ihre Konnektivitätslösungen Versionen mit niedrigen Dämpfungsgrenzwerten anbieten.  (Hinweis vom Profi: Eine niedrige Dämpfung ist nicht mit niedrigen Kosten gleichzusetzen.)   Der bereits oben erwähnte Anbieter bietet beispielsweise Versionen mit einem niedrigen Dämpfungsgrenzwert von 0,35 dB pro Kassette und 0,2 dB für MPO-Adapter an. Bei diesen Dämpfungswerten können die Längen aller Verbindungen beibehalten, vier Anschlüsse im Kanal eingesetzt und die Designanforderung von an beiden Switches vorhandenen Kreuzverbindungen sowie das Design mit etwas Spielraum eingehalten werden. Hierzu eine einfache mathematische Rechnung:

  1. 0,3 dB für 100 Meter Multimode + (0,35 dB x 4) für die MPO-zu-LC-Kassetten = 1,7 dB (weit unter dem Grenzwert von 2,9 dB für 10GBASE-SR)
  2. 0,3 dB für 100 Meter Multimode + (0,2 dB x 4) für die MPO-Adapter = 1,1 dB (immer noch unterhalb des Grenzwerts von 1,5 dB für 40GBASE-SR4)

Gibt es eine einfachere Lösung?

Es wird hier deutlich, dass der Standard, die Glasfaserlänge, die Anzahl der Verbindungen sowie die vom Anbieter für Komponenten spezifizierte Dämpfung bekannt und mathematische Grundkenntnisse vorhanden sein müssen, um die tatsächliche Dämpfung für eine bestimmte Anwendung ermitteln zu können. Diese Lösung ist (bei gewissenhafter Arbeit) sicherlich umsetzbar, mit einem anwenderspezifischen Verbindungsdämpfungsrechner werden solche Gleichungen allerdings ohne Mutmaßungen (und ohne Mathematik) gelöst.

Several vendors offer loss calculators for their components. Fluke Networks’ CertiFiber® Pro Optical Loss Test Set (part of the Versiv™ Cabling Certification System) and LinkWare™ Live cloud service even incorporates CommScope’s SYSTIMAX® link loss calculator for their low and ultra-low loss fiber components right into the tester.

But remember, regardless of what you come up with for your loss budget calculation, the only way to really know if you’ve stayed within budget is to test the insertion loss of the channel after installation via Tier 1 testing using your CertiFiber® Pro. This will be the next step (for the technicians that is).  

Durch einen solchen Test können Designberechnungen mit tatsächlichen Ergebnissen verglichen werden, wodurch erkennbar wird, wie gut eine Installation ausgeführt wurde, denn verschmutzte Anschlüsse und ein zu großer Glasfaserbiegeradius führen zu einer höheren Dämpfung. Werden Grenzwerte in CertiFiber Pro geladen (über das Display an der Vorderseite oder per Fernzugriff von einem PC) und schließlich im Testgerät heruntergeladen, zeigt das Gerät für jede überprüfte Verbindung eine PASS- oder FAIL-Ergebnis an. Der Ergebnisbericht ist für Sie und Ihre Kunden Bestätigung dafür, dass alle Verbindungen einwandfrei sind.  (Vorausgesetzt, das Problem wird bei einem FAIL-Ergebnis behoben und ein erneuter Test fällt positiv aus.)

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