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Informationen über Glasfaser-, Funk-und Kupfernetzwerke

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Grundlagen

Glasfaserkabel (Fiber Optic)

Die wachsenden Anforderungen an die Rechenzentren erzwingen den Einsatz von Glasfaserverkabelung. Denn das Medium Glasfaser bietet langfristig die meisten Ressourcen und kann nahezu jede gewünschte Bandbreite unterstützen.

Glasfaser ermöglicht denkbar kurze Zugriffszeiten. Die Verkabelung lässt sich einfach skalieren und benötigt wenig Platz.


Optische Übertragungstechniken sind eindeutig eine Technologie der Zukunft.


Insbesondere die Migration zu 40/100 Gigabit Ethernet erfordert Glasfaserinfrastrukturen.

Das bedeutet jedoch nicht, dass man sich allein von der Glasfaser abhängig machen sollte. Je nach Grösse, Struktur und Betriebskonzept des Rechenzentrums wählt man ganz pragmatisch einen Mix aus Glasfaser- und Kupferverkabelung.


Die Norm gestattet es, verschiedene Bereiche bzw. Hierarchieebenen mit unterschiedlichen Medien und unterschiedlichen Längenrestriktionen zu planen. Hier kann man sich wiederum am Prinzip der strukturierten Verkabelung orientieren.

Einsatzbereich LWL (m)

Ethernet Protokolle IEEE 802.3 (Maximalwerte)

OM1/2OM3

OM4OS2

100 Gbit/s

125

15040000

40 Gbit/s

125

15040000

10 Gbit/s

82300

55040000

1 Gbit/s

500750

75040000

100 Mbit/s

550550

55040000

Multimode, OM3 / OM4

Diese Faser weist ein günstiges Kosten-Nutzen-Verhältnis auf und hat sich als Standardfaser für High-Speed-Verbindungen über kurze bis mittlere Distanzen etabliert, z.B. im Rechenzentrum.


Ausserdem unterscheidet man Multimodefasern nach vier Kategorien. Während OM1- und OM2-Fasern mit LED als Signalquellen betrieben werden, kommen bei Fasern der Kategorie OM3 und OM4 Laser zum Einsatz. OM3 und OM4 sind laseroptimierte 50/125 µm Multimode-Glasfasern.

Laser haben den Vorteil, dass sie nicht wie LED auf eine maximale Frequenz von 622 MBit/s begrenzt sind und somit höhere Datenraten übertragen können.


Einsatz von OM4 resultiert eine höhere Zuverlässigkeit des gesamten Netzwerks, was für 40/100 Gigabit Ethernet wichtig wird. OM4 bietet mit ihrer 150 Meter Reichweite (entgegen 100 Meter bei OM3) eine Längenreserve, die ausserdem durch eine höhere Dämpfungsreserve abgedeckt wird.

Singlemode, OS1 / OS2

Singlemode-Glasfasern verlangen eine äusserst präzise Lichteinkopplung und demzufolge eine hochwertige Verbindungstechnik. Man setzt sie in Höchstleistungsbereichen wie MAN und WAN Backbones ein.


Definiert sind für Singlemode-Glasfasern die Klassen OS1 (seit 1995) und OS2 (seit 2006), die sich in ihrer maximalen Dämpfung unterscheiden. Nachfolgende Tabelle zeigt die Spezifikationen aller standardisierten Multimode- und Singlemode-Glasfasertypen:

Fasertypen und -kategorien

Moden
ISO/IEC 11801 Klasse
IEC 60793-2 Kategorie
ITU-T Typ
Kern/Mantel (typisch)
Numerische Apertur

Multimode

OM3OM4

10-A1a10-A1a

G.651G.651

50/125 µm50/125 µm

0,20,2

Singlemode

OS1OS2

50-B1.150-B.1.3

G.652G.652

9(10)/125 µm9/125 µm

--

Dämpfung dB/km (typisch)

bei 850 nm

3,5 dB/km3,5 dB/km

--

bei 1300 nm

1,5 dB/km1,5 dB/km

1,0 dB/km0,4 dB/km

Bandbreitenlängenprodukt (BLP) MHz*km

bei 850 nm

1,5 GHz*km3,5 GHz*km

--

bei 1300 nm

500 MHz*km500 MHz*km

--

Effektive Modale Bandbreite

2 GHz*km4,7 GHz*km

--

Steckverbinder für Glasfaserkabel

Was für die Glasfaser gilt, das gilt auch für die fiberoptischen Steckverbinder:

Güte, Performance und Wirtschaftlichkeit entscheiden darüber, welche Lösungen für Rechenzentren infrage kommen. Im Unterschied zur Kupferanschlusstechnik findet man bei Glaserfasersteckern eine breitere Palette an Formaten und Steckgesichtern. Das erschwert die Auswahl ein wenig.

In diesem Zusammenhang ist ein Grundwissen über die Güteklassen (Quality Grades) für Glasfaser-Steckverbinder für Planer und Installateure unverzichtbar. Nachfolgender Abschnitt informiert über die aktuellen Normen und geht auf deren Relevanz für die Produktauswahl ein.

Steckverbinderqualität und Dämpfung

Ziel bei der Entwicklung, Herstellung und Anwendung von Glasfaser-Steckverbindern ist es, die Ursachen für Verluste an den Faserübergängen zu eliminieren.

Die kleinen Kerndurchmesser von Glasfasern erfordern höchste mechanische und optische Präzision. Mit Toleranzen von 0,5 bis 1µm (viel kleiner als ein Staubkorn) bewegt man sich an den Grenzen der Feinmechanik.


Eine Steckverbindung besteht aus der Kombination Stecker/Kupplung/Stecker. Die Faserenden müssen im Inneren der Steckverbindung präzise aufeinandertreffen, so dass möglichst wenig Lichtenergie verloren geht oder zurückgestreut wird (Rückflussdämpfung).


Man kann vor Ort zwar feststellen, ob der Stecker richtig eingerastet ist. Die Qualität der Verbindung lässt sich jedoch nur mit Messgeräten ermitteln.

Bei den Spezifikationen wie Dämpfung, Rückflussdämpfung oder mechanische Belastbarkeit müssen sich Anwender auf die Herstellerangaben verlassen können.


Das Dämpfungsbudget ermittelt man, um eine zuverlässige Signalübertragung sicherstellen zu können. Dies ist besonders wichtig bei konkreten Anwendungen im Rechenzentrum wie 10 Gigabit Ethernet und den 40/100 Gigabit Ethernet Protokollvarianten gemäss IEEE802.3 Section Six. Hier sind äusserst niedrige Dämpfungsbudgets zu berücksichtigen. Daraus resultieren maximale Link-Reichweiten.

Steckertypen

Für Anwendungen im Rechenzentrum wurden nach den Standards ISO/IEC 24764, EN 50173-5 sowie TIA-942-A für Glasfaserverkabelungen der LC- und MPO-Stecker definiert.

MPO-Stecker (IEC 61754-7)

Der MPO (Multipath Push-on) basiert auf einer Kunststoff-Ferrule, um bis zu 24 Fasern in einem Verbinder unterbringen zu können. Mittlerweile sind Verbinder mit bis zu 72 Fasern in der Entwicklung. Der Verbinder besticht durch sein kompaktes Design und die einfache Handhabung, hat aber Nachteile in der optischen Performance und Zuverlässigkeit.


Wegen der Steigerung der Packungsdichte und Migrationsfähigkeit auf 40/100 Gigabit Ethernet hat dieser Steckertyp eine entscheidende Bedeutung.

MPO-Stecker-Kabel-Kupplung
LC-Stecker (IEC 61754-20)

Dieser Stecker gehört zu einer neuen Generation von Kompaktsteckern. Er wurde von der Firma Lucent entwickelt (LC steht für Lucent Connector). Sein Aufbau basiert auf einer Ferrule von 1.25 mm Durchmesser. Die Duplexkupplung entspricht der Grösse einer SC Kupplung. Somit können sehr hohe Packungsdichten erreicht werden, was den Verbinder für die Anwendung in Rechenzentrum attraktiv macht.

LC-Stecker und Kupplung
SC-Stecker (IEC 61751-4)

SC steht für Square Connector oder Subscriber Connector. Durch sein kompaktes Design ermöglicht er eine hohe Packungsdichte und kann zu Duplex- und Mehrfachverbindungen kombiniert werden. Trotz des Alters gewinnt der SC durch seine hervorragenden Eigenschaften weiter an Bedeutung. Bis heute ist er aufgrund der guten optischen Eigenschaften der wichtigste WAN-Verbinder weltweit, meistens als Duplexversion.

SC-Stecker und Kupplung
E-2000™-Stecker (LSH, IEC 61753-15)

Bei diesem Stecker handelt es sich um eine Entwicklung von Diamond SA, die sich an LAN- und CATV-Anwendungen orientiert. Er wird von drei lizenzierten Herstellern in der Schweiz gefertigt, was auch zum unerreicht hohen Qualitätsstandard geführt hat. Die integrierte Schutzklappe schützt vor Staub und Kratzern, aber auch vor Laserstrahlen. Der Stecker wird über Raster und Hebel verriegelt, welche farblich und mechanisch codiert werden können.

E2000-Stecker und Kupplung

Verbindertypen

E2000™

SC

LC

Anwendungen

WAN

ja

ja

ja

LAN

ja

ja

ja

Messtechnik

ja

nein

ja

Industrielle Verwendung

ja

ja

ja

Fasertyp

E9/125 G.652.D (OS1, OS2)

ja

ja

ja

G50/125 (OM2, OM3)

ja

ja

ja

G62.5/125 (OM1)

ja

ja

ja

Merkmale

Farb-Codierung Simplex

ja

nein

nein

Farb-Codierung Duplex

ja

SC-RJ

ja

Mechanische Eigenschaften

Steckzyklen

1000

500

500

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