Multimode Fiber goes beyond OM4 - datacenter-forum.ch · Zukunftsfähige RZ-Verkabelung mit Multimode-Glasfasertechnik Carsten Fehr 15. März 2016 Multimode Fiber goes beyond OM4

Zukunftsfähige RZ-Verkabelung mit Multimode-Glasfasertechnik

Carsten Fehr

15. März 2016

Multimode Fiber goes beyond OM4

2 Multimode Fiber goes beyond OM4 | Carsten Fehr | 15. März 2016

Prysmian Group – weltgrößter Kabelhersteller

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AGENDA

Warum überhaupt zwei Arten Lichtwellenleiter?

Kostenvergleich auf Systemebene

Optionen für den künftigen Netzausbau

F&A


MEILENSTEINE DER LWL-ENTWICKLUNG

1970 1980 1990 2000 2010 2020

SI MM

SM

GI 62µ

GI 50µ

OS2 OS1

BI-SM

OM3

OM4

NZDSSM

BI-MM

200km

20km

2km

200m

20m

DSSM 1310nm

850nm

1550nm


FASERBAUFORMEN

• Multimode Fasern führen eine Vielzahl von „Lichtstrahlen”, genannt Moden. Um das Problem der Modendispersion zu vermeiden, werden sogenannte Gradientenindexprofile angewandt.

• Singlemodefasern führen lediglich einen einzigen “Lichtstrahl”. Modendispersion kann nicht auftreten, jedoch erfordert der geringe Kerndurchmesser sehr eng tolerierte Verbindungstechniken.


SINGLE-MODE FASERN UND IHRE ANWENDUNGEN

Allgemeine Bezeichnung

ITU Empfehlung

Anwendung

High/Low PMD SM G.652.A/B Bis 2000 die SM-Standardfaser in Weitverkehrsnetzen von 2km-80km

Low Water Peak SM

High/Low PMD

G.652.C/D Heute Standard-SM Faser für Weitverkehrsnetze von 2km-80km

Bend-Insensitive SM G.657.x Seit 2006 im Markt: Biege-unempfindliche SM-Faser für Zugangsnetze 2km–<20km

NZDSF G.655x, G.656 Dispersionsverschobene SM-Faser, optimiert für DWDM für Systemreichweiten >100km


Lasers LEDs

1

10

100

1000

10000

100000

Data

rate´[

Mb/s

]

1985 1995 1998 2002 2005 2010

10 M Ethernet

Token Ring FDDI

4 G FC

8 G FC

100 G GbE

40 G GbE

OM1 / OM2 OM3 OM4

100 M Fast

Ethernet ATM

1 G GbE Fiber

Channel

10 G 10 GbE

2 G FC

16 G FC

TECHNOLOGIEWANDEL VON LED- ZU LASER-QUELLEN

1GbE erforderte erstmals die Verwendung von VCSEL Quellen aufgrund zu großer Trägheit von LED


2002: MMF OFL BANDWIDTH

• MM Fasern waren vor 2002 stets für das 1300nm Band optimiert

• OM3 wurde erstmals für 850nm optimiert

• Da das GI Profil einer MM Fasern nur für eine einzige Wellenlänge optimal sein kann, sprach man auch von “New Fibre”


DIE BESONDERHEIT VON OM3: LASER-GEEIGNETES DMD

Cladding

50 µm core

• OM3 wurde bereits 2002 bei TIA und IEC standardisiert

• OM3 unterstützt 10GBase-SR seriell über 300m @850nm

• OM3 ist definiert durch DMD oder kalkulierte effektive modale Bandbreite (EMBc), wodurch eine EMB von min. 2000 MHz*km erreicht wird

0.33

0.25

Outer Mask

Inner Mask

25%

25%


MULTIMODE REICHWEITEN FÜR 10GBASE-SR @850NM

10GbE Anschlussreichweite [m]

0 100 200 300

300 m 2000 MHz.km

82 m 500 MHz.km

33 m 200 MHz.km

OM1 / 62.5µm

OM2 / 50µm

OM3 / 50µm

550 m 4700 MHz.km

OM4 / 50µm

400 500 600


40/100GbE Anschlussreichweite [m]

0 100 200 300

100 m OM3 @850nm

150 m OM4 @850nm

2010: MULTIMODE LÖSUNGEN FÜR 40GBE UND 100GBE

Der Grund für die relativ geringe Systemreichweite:

Für 40GBase-SR4 und 100GBase-SR10 werden Transceiver mit schwach spezifizierten VCSEL eingesetzt, die eine größere spektrale Bandbreite haben, als die für 10GBase-SR VCSEL


VCSEL Moden strahlen bei unterschiedlichen Wellenlängen:

• VCSEL HOMs koppeln haupts. in MMF HOMs

• VCSEL LOMs koppeln haupts. in MMF LOMs

• Wellenlängendifferenz HOM / LOM führt zusätzlich zu chromatischer Dispersionsverzögerung in MMF

• Mit einem angepassten DMD-Verlauf lässt sich die chromatische Dispersion kompensieren

LP01

LP11

LP21

LP02

LP12

LP31

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

847.5 848 848.5 849 849.5 850 850.5

Wavelength [nm]

Pow

er [

mW

]

LP01

LP11

LP21

LP02

LP12

LP31

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

847.5 848 848.5 849 849.5 850 850.5

Wavelength [nm]

Pow

er [

mW

]

LP01

LP11

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LP12

LP31

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

847.5 848 848.5 849 849.5 850 850.5

Wavelength [nm]

Pow

er [

mW

]

VCSEL spectrum modeling

2012: CHROMATIC DISPERSION COMPENSATION (CDC)

• Einführung eines neuen Parameters, der auch den Einfluss der chromatische Dispersion in den DMD Profilen erfasst (EBc Parameter), sagt präzise die MMF System Performance voraus und gestattet das Design von chromatisch kompensierten MMF

• Prysmian Group bietet eine solche EBc optimierte MaxCap-BB-OM4+ Faser für „Engineered Solutions“


2014: WideCap-OM4

• Unterstützung für 400GbE

◦ 400GbE Standardisierung wird bis 2017 abgeschlossen ◦ 400GbE erfordert 16 herkömmliche OM4-Fasern bei 25G @850nm ◦ Multi-wavelength Lösungen reduzieren die Faserkomplexität

• Unterstützung für neue Multi-wavelength MM-Systeme bei

• 40G: Multi-wavelength Transceiver mit 2x20G @850 und @900nm ◦ 100G: Multi-wavelength mit 4x25G

• Rückwärtskompatibel zur herkömmlichen OM4 MM-Fasern

Erweitertes Fenster 850-950nm

Effective Bandwidth (EB*) stets höher als der geforderte EB Wert für OM4 @850nm

100G: 4λ je 25G im Fenster zwischen 850nm und 950nm

400G: Reduktion der Faserzahl von 16 auf 4

*EB takes into account both modal and chromatic dispersions effects


OPTIONEN

Merkmal Anwendungsmöglichkeit

Optimiert für Multi-wavelength Systeme

Unterstützt die Entwicklung von Multi-wavelength Systemen für alle Datenraten von 40/100/400 Gbps

OM4 Performance im gesamten 850-950nm Fenster

Ermöglicht 4×25G Kanäle im 850-950nm Fenster

BendBright® Technologie für verbesserte Macro-bending

Performance

Ermöglicht die Verwendung von kompakten Fasermanagement-Systemen mit hoher Packungsdichte mit verbesserter Systemverfügbarkeit

1Minimum EB


Kostenvergleich auf Systemebene


1 10 100 1000 10000 100000

100BASE-T / CAT5

100BASE-SX @850nm / OM2

100BASE-FX @1300nm / OM1-2

100BASE-LX10 @1300nm / SMF

1000BASE-T / CAT5e

1000BASE-SX @850nm / OM2

1000BASE-LX @1300nm / OM2

1000BASE-LX @1310nm / SMF

1000BASE-LX10 @1310nm / SMF

1000BASE-EX @1310nm / SMF

1000BASE-ZX @1550nm / SMF

10GBASE-TX / CAT6a

10GBASE-SR @850nm / OM3

10GBASE-LX4 @1300nm OM1-2-3

10GBASE-SR @850nm / OM4

10GBASE-SR @850nm / OM4-Plus

10GBASE-LR @1310nm / SMF

10GBASE-ER @1550nm / SMF

40/100GBASE-CR4/ Twinax

40/100GBASE-SR4/10 @850nm / OM3

40/100GBASE-SR4/10 @850nm / OM4

40/100GBASE-LR4/10 @1310nm / SMF

40/100GBASE-ER4/10 @1310nm / SMF

Study: 100GBASE-SR4 @850nm / OM4

Auf allen Geschwindigkeits-stufen existieren PMDs mit unterschiedlicher Reichweite

• Bei Reichweiten <100m existieren zumeist TP-Systeme

• Bei Reichweiten >100m dominieren MM-LWL-Systeme

• Bei Reichweiten >1000m dominieren SM-LWL-Systeme

ETHERNET PMD


LINK PREISMODELL

10GBase-SR

Arbeitet bis 300 m über OM3 Kabel

10GBase-LR

Arbeitet bis 10 km über OS1 Kabel

Verkabelungskosten

100 m OM3 cable €120,-

Verkabelungskosten

100 m OS1 cable € 80,-

MM Komponentenkosten € 60,- SM Komponentenkosten €100,-

-SR Transceiverkosten (günstigst)

2x€80,- = €160,-

-LR Transceiverkosten (günstigst)

2x€280,- = €560,-

Gesamte Linkkosten €340,-

Kabelanteil 35%

Gesamte Linkkosten €740,-

Kabelanteil 12%

Break-even für SM basierte Links = 1100 m (nur unter Kostenaspekten – funktioniert nicht!)


Optionen für den künftigen Netzausbau


• Reicht 150m weit mit OM4 bei 10Gb/s pro Faserpaar oder 100m mit OM3

• 150m decken heute 93% der Distanzen in Unternehmens-RZ ab

40GBASE-SR4 auf MPO (8 LWL)

Bildquelle: Finisar

• Kann mit OM4 (auch OM3) bei 25Gb/s pro Faserpaar realisiert werden

Ausblick: 100GBASE-SR4 auf MPO (8 LWL)

MIGRATIONSSZENARIO

10GBASE-SR auf LC-Duplex

• Reicht 400(550)m weit mit MC-BB-OM4 bei 10Gb/s pro Faserpaar oder 300m mit OM3

• 300m decken heute 100% der Distanzen in Unternehmens-RZ ab

x4


PROBLEM: FLEXIBLE ANPASSUNG DER LWL-VERKABELUNG

• Der Wechsel von 10G auf 40G und ggf. 100G erfordert mehr LWL – also eine mindestens vierfach (für 40G) höhere Verkabelungsdichte

• Ausbau von 40GbE erfolgt oft zunächst punktuell und wird schrittweise auf die gesamte RZ-Verkabelungsebene ausgedehnt

Anforderungsprofil

• Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, sowohl 10G als auch 40G parallel zu betreiben

• Eine neue LWL-Verkabelung muss rückwärtskompatibel auch 1G und 10G Systeme unterstützen, gleichzeitig aber Potenzial für neueste 100G Systeme bieten

• Die Packungsdichte der Kabel muss deutlich ansteigen


• Im gesamten RZ-Backbone liegt ein breiter OM4-Faserbus (OM4-Trunkkabel)

• Erweiterungen in der täglichen RZ-Praxis werden durch Ausbau der Unterverteiler an ausgewählten Servicepunkten realisiert

• Mit steckbaren Kassettensysteme kann die LWL-Infrastruktur flexibel angepasst werden

• Durch Umkonfiguration können damit Systemanpassungen mit kürzerer Stillstandszeit und verlängerter Abschreibung die Gesamtbetriebskosten signifikant reduzieren

LÖSUNG: VORKONFEKTIONIERTE OM4-TRUNKS


• Verkabelung sollte als unabhängig von ihrer kurzfristigen Nutzung und als langfristige Investition betrachtet werden

• Das gelingt durch Einsatz vorkonfektionierter OM4-Trunkverkabelung im gesamten Netzwerk, u.z. mit Unterverteilern

• auf Distributionsebene zum Einzelfasermanagement

• im RZ-Backbone zur Reichweitenoptimierung beim MM-Fasereinsatz

Ergebnis:

• Verringerte Investitions- und Betriebskosten

• Kürzere Ausfallzeiten bei MACs (moves / adds / changes)

• Verbesserte Zuverlässigkeit

• Reduziertes Risiko von Störfällen

IT-MANAGER FORDERN VEREINFACHUNG DES RZ-BETRIEBS


DANKE FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT

Carsten Fehr Product Management Director Multimedia Solutions Telecom Business

Prysmian Group

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