Lichtwellenleiter (LWL)- Steigzonen-Verkabelung in Gebäuden

Transkript

1 Whitepaper Lichtwellenleiter (LWL)- Steigzonen-Verkabelung in Gebäuden

2 Inhalt Einleitung 3 Steigzonen Übertragungsgeschwindigkeiten 3 Lichtwellenleiter in der Steigzone 4 bit/s- Lichtwellenleiter -Übertragungsstrecken 4 Migration auf 40 Gbit/s und 100 Gbit/s 5 Steigzonen-Distanzen 7 Vorhandene Installationen und Unterstützung für 40 Gbit/s und 100 Gbit/s 8 Neue Installationen und Unterstützung für 40 Gbit/s und 100 Gbit/s 9 Fazit 9 2

3 Einleitung Noch bis vor kurzer Zeit war die horizontale Verkabelung in den meisten Gebäuden auf die Unterstützung von Geschwindigkeiten bis zu 1 Gbit/s ausgerichtet, und 1000BASE-T galt als ausreichend große Bandbreite für horizontale Anwendungen in Unternehmensgebäuden. Mittlerweile erfordern die Weiterentwicklungen der WLANTechnologien horizontale Bandbreiten von mehr als 1 Gbit/s, und die umfassende Übernahme dieser Technologien wird überall im horizontalen Netzwerk und in den Steigzonen den Umstieg auf höhere Geschwindigkeiten vorantreiben. Die neueste Generation von IEEE ac Wireless Access Points unterstützt drahtlose Geschwindigkeiten von bis zu 6,9 Gbit/s. Um für diese Geräte eine ausreichende Versorgungsbandbreite bereitzustellen und als klares Anzeichen, dass 1 Gbit/sGeschwindigkeiten nicht mehr genügen, definiert das IEEE derzeit 2.5 Gbit/s- und 5 Gbit/s-Ethernet-Schnittstellen (2.5GBASE-T und 5GBASE-T). Die ersten gewerblichen Implementierungen dieser neuen Schnittstellen sollen sich automatisch an Geschwindigkeiten von bis zu bit/s (10GBASE-T) anpassen, wenn dies von der Verkabelung unterstützt wird. Darüber hinaus sind bereits hochmoderne Wireless-Systeme für Gebäude erhältlich, deren Versorgungsgeschwindigkeit auf der 10GBASE-T Technologie basiert. Wenn diese Technologien noch häufiger eingesetzt werden, dürfte die gesamte Benutzerbandbreite sogar noch höhere Geschwindigkeiten in Netzwerk- Steigzonen fördern. Daher erhöhen sich die Bandbreitenanforderungen für Gebäude- Steigzonen zur Unterstützung dieser Anwendungen von bit/s auf 40 Gbit/s und irgendwann auf 100 Gbit/s. Steigzonen Übertragungsgeschwindigkeiten Aus praktischen Gründen überschreiten Steigzonen seit jeher die horizontalen Anforderungen um den Faktor zehn. So sind beispielsweise 1 Gbit/s- Steigzonen für die Unterstützung von 100 Mbit/s an horizontalen Anforderungen ausgelegt, und bit/s- Steigzonen werden derzeit auf die Unterstützung von horizontalen Anforderungen von bis zu 1 Gbit/s ausgerichtet. Wenn sich die horizontalen Geschwindigkeiten auf 2.5 Gbit/s, 5 Gbit/s oder bit/s erhöhen, müssen die Steigzonen auch Bandbreiten von über bit/s unterstützen können. Daher empfiehlt es sich, dass bei neuen Gebäuden oder Umbauten Steigzonen implementiert werden, die Geschwindigkeiten von 40 Gbit/s und/oder 100 Gbit/s unterstützen. Unternehmens-Switch 1G 40 G/100 G OM1/2 LAN Switch OM3/4 xn OM3 LAN Switch LAN Switch Cat 5e 100 M 100 M 100 M 100 M 100 M 11G G Cat 6 1G 1G 1G 1G 2,5/5/ Cat 6A 2,5/5/ 2,5/5/ 2,5/5/ 2,5/5/ Abbildung 1: LAN-Verkabelung in Unternehmen Zeitleiste >

4 Lichtwellenleiter in der Steigzone Die Steigzonen-Verkabelung stellt die Verbindungen zwischen Zugangsanbieter-Räumen, Eingängen, Geräteräumen, Telekommunikationsräumen und Telekommunikationsanlagen (siehe Abbildung 2) bereit. ANSI/TIA D empfiehlt für den Steigzonen eine hierarchische Sterntopologie mit höchstens zwei Ebenen an Querverbindungen. Beim einfachsten Design ist der Hauptkreuzverteiler im Geräteraum direkt mit dem horizontalen Kreuzverteiler im Telekommunikationsraum auf jeder Etage verbunden (siehe Abbildung 2). Optionale zwischengeschaltete Kreuzverteiler können zwischen dem Haupt- und dem horizontalen Kreuzverteiler positioniert werden. horizontal Cat 6A empfohlen Telekommunikationsraum (horizontaler Kreuzverteiler) 40G- oder 100G- Steigzonen OM4 empfohlen Geräteraum (Hauptkreuzverteiler) Abbildung 2: Steigzonen-Verkabelungssystem im Gebäude Die standardmäßig anerkannten Übertragungsmedien für die Steigzonen-Verkabelung umfassen Multimode- und Singlemode-Lichtwellenleiter. Laseroptimierte Multimode- Lichtwellenleiter mit 50/125µm (OM3 und OM4) werden empfohlen und in der Regel für bit/s-gebäude- Steigzonen von bis zu 300 Meter bzw. 550 Meter verwendet, da sie geringere Stromkosten verursachen als Singlemode-Lichtwellenleiter. Singlemode- Lichtwellenleiter werden in der Regel dann genutzt, wenn die Übertragungslängen die Fähigkeiten von Multimode-Lichtwellenleitern übersteigen, d. h. wenn die von OM4 unterstützte Entfernung von 550 Meter für bit/s übertroffen wird. bit/s-lichtwellenleiter-steigzonen bit/s- Steigzonen verwenden eine serielle Übertragung mit standardmäßiger Duplexverkabelung mit zwei Lichtwellenleitern, bei der ein Lichtwellenleiter überträgt und der andere empfängt. Ein bit/s-kanal besteht typischerweise aus Steigzonen-Kabeln, die an LC-Steckverbindungen terminiert (oder gespleißt) sind. Duplex-LC-Patchkabel werden dagegen genutzt, um die Steigzonen-Verkabelung mit den aktiven Netzwerkgeräten zu verbinden, wie in Abbildung 3 dargestellt. 4

5 LC-Verteilungsmodul Switching-Komponenten Steigzonen-Kabel Zweiter Stock Duplex-LC-Patchkabel Switching-Komponenten Erster Stock Switching-Komponenten Erdgeschoss Abbildung 3: 10-Gbit/s-Lichtwellenleiter- Steigzonen-Kanal Migration auf 40 Gbit/s und 100 Gbit/s Im Gegensatz zu bit/s- Steigzonen, die eine serielle Übertragung nutzen, verwenden aktuelle 40 Gbit/s- und 100 Gbit/s-Multimode-Anwendungen ein paralleles Übertragungsverfahren. 40GBASE-SR4 erfordert acht Lichtwellenleiter, von denen vier übertragen und vier empfangen, mit jeweils bit/s auf jeder Spur. 100GBASE-SR4 erfordert acht Lichtwellenleiter, von denen vier übertragen und vier empfangen, mit jeweils 25 Gbit/s auf jeder Spur (Abbildung 4). Anders als bit/s- Steigzonen werden Multimode- Steigzonen, die 40GBASE-SR4 und 100GBASE-SR4 unterstützen, meistens mit vorkonfektionierten MPO-Trunks, MPO-Passthrough-Modulen und MPO-Kabeln bereitgestellt (Abbildung 5). 5

6 Tx Tx Tx Tx Rx Rx Rx Rx bit/s pro Spur bit/s pro Spur 40GBASE-SR4 Tx Tx Tx Tx Rx Rx Rx Rx 25 Gbit/s pro Spur 25 Gbit/s pro Spur 100GBASE-SR4 Abbildung 4: Übertragungsverfahren bei 40GBASE-SR4 und 100GBASE-SR4 40/100-G-Switch MPO-Kabel Zweiter Stock Trunk mit 12 Fasern 40/100-G-Switch Erster Stock 40/100-G-Switch Erdgeschoss Abbildung 5: 40GBASE-SR4- und 100GBASE-SR4-Kanal 6

7 Bei der Migration von 40 GbE auf 100 GbE wird 100GBASE-SR4 empfohlen, da es dasselbe 8-Faser-Übertragungsverfahren verwendet wie 40GBASE-SR4, was eine minimale Netzwerkunterbrechung und ein unkompliziertes Upgrade ermöglicht. Wie Abbildung 8 zeigt, ist es unter Verwendung vorkonfektionierter Trunkkabel bei der ursprünglichen 10 Gbit/s-Bereitstellung möglich, nahtlos von bit/s auf Geschwindigkeiten von 40 Gbit/s und 100 Gbit/s zu migrieren. Dafür werden die Trunkkabel einfach weiterverwendet und die Geräte, die Patchkabel und die Verteilungsmodule ersetzt. Vorhandene 10G-Kanäle mit MPO-Trunkverkabelung 12-Duplexkabel duplex cords 12-Duplexkabel duplex cords je 12 Fasern 12 duplex cords 12f each 12 duplex cords 12f each Migration auf 40GBASE-SR4 oder 100GBASE-SR4 12f each 12f each 12f each je 12 Fasern je 12 Fasern je 12 Fasern 12f each 12f each 12f each Abbildung 6: Migration von bit/s auf 100 Gbit/s Steigzonen-Entfernungen 24f 24f 12f Der Standard IEEE 12f 802.3ba each definiert die 12f Fähigkeiten von OM3- und OM4-Lichtwellenleiter 12fmit der Unterstützung 12f each von 40G- und 100G-Ethernetanwendungen 12f 24f (Tabelle 1). 10GBASE-SR hat eine Reichweite von 400 Metern über OM4. Die gewerblich 24f erhältlichen 40G- und 12f 100G-Systeme sind dagegen derzeit auf 12f 150 Meter beschränkt bzw. 100 Meter bei 12f100GBASE-SR4. Mit einem VCSELs mit größerer 12f Reichweite ist es jedoch möglich, 400 Meter mit 40 Gbit/s zu erreichen, was eine nahtlose Migration von auf 40 G erlaubt. Schätzungsweise dürften eines Tages auch ähnliche VCSELs mit größerer Reichweite für 100 G erhältlich sein. Doch in Situationen, bei denen Entfernungen über 150 Meter erwartet werden, empfiehlt sich die gleichzeitige Installation von Singlemode- und Multimode-Lichtwellenleiter so wird gewährleistet, dass die Steigzonen Geschwindigkeiten unterstützt werden, die über 40 Gbit/s hinausgehen. 7

8 Steigzonen- Anwendung 10GBASE-SR (850 nm) 10GBASE-LRM (1300 nm) 40GBASE-SR4 100GBASE-SR4 100GBASE-SR10 Angegebene max. Standard Reichweite OM3 Von CommScope unterstützte Reichweite Angegebene max. Standard Reichweite 300 Meter 300 Meter 400 Meter OM4 Von CommScope unterstützte Reichweite 2 Steckverb. 550 Meter 4 Steckverb. 530 Meter 220 Meter 220 Meter 220 Meter 220 Meter 100 Meter 70 Meter 100 Meter 2 Steckverb. 135 Meter 4 Steckverb. 125 Meter 2 Steckverb. 85 Meter 4 Steckverb. 80 Meter 2 Steckverb. 135 Meter 4 Steckverb. 125 Meter 150 Meter 100 Meter 150 Meter 2 Steckverb. 170 Meter 2 Steckverb. 170 Meter 2 Steckverb. 120 Meter 4 Steckverb. 80 Meter 2 Steckverb. 170 Meter 4 Steckverb. 155 Meter Tabelle 1: Entfernungen bei Multimode-Lichtwellenleiter- Steigzonen-Verkabelung für Anwendungen mit bit/s, 40 Gbit/s und 100 Gbit/s Anmerkung 1: Standardentfernungen basieren auf zwei Verbindungen. Angaben zu Kanälen mit mehr Verbindungen finden Sie unter SYSTIMAX Applications Performance Specifications, Volume One. Anmerkung 2: Die von CommScope unterstützte Entfernung gilt für Installationen, die für die 20-jährige erweiterte Produktgarantie und Anwendungsgewährleistung berechtigt sind. Vorhandene Installationen und Unterstützung für 40 Gbit/s und 100 Gbit/s Die Unterstützung von 40 Gbit/s und 100 Gbit/s über vorhandene Multimode- Steigzonen ist möglich, wenn mit einem LC-auf-MPO-Fan-Out-Kabel die vorhandenen LC-Steckverbindungen der installierten Verkabelung mit dem MPO-Anschluss im 40 Gbit/s- bzw. 100 Gbit/s-Gerät verbunden werden. Wie Abbildung 7 zeigt, sind die LC- Kabelenden mit den LC-Kopplern im Regal verbunden, während der MPO-Anschluss in den 40-G- bzw. 100-G-Transceiver eingesetzt ist. Da die Transceiver immer festgesteckt sind, wird ein Fan-Out-Kabel mit nicht festgestecktem MPO-Anschluss verwendet. Angaben zu den unterstützten Höchstentfernungen, die von der Art der installierten Lichtwellenleiter abhängen, finden Sie in Tabelle 1. LC-Verteilungsmodul 40/100G Switch Abbildung 7: 40/100G Switchverbindung mit Array-Rangierkabel 8

9 Mit dieser Option wird die Lichtwellenleiterverwaltung komplexer, da die einzelnen LC- Steckverbindungen entsprechend den in Abbildung 4 gezeigten Übertragungsverfahren zugewiesen werden müssen. Dies ist möglicherweise keine leichte Aufgabe im Geräteraum, wo mehrere 40/100-G-Verbindungen terminiert und mit den Geräten verbunden werden. Neue Installationen und Unterstützung für 40 Gbit/s und 100 Gbit/s Bei neuen Installationen bieten vorkonfektionierte MPO-Trunks eine schnellere Einrichtungsgeschwindigkeit, die vorgegebene Leistung, eine einfachere Administration und eine höhere Modul-/Regaldichte. Wie Abbildung 5 zeigt, werden bei der Bereitstellung einer Gebäude- Steigzonen mit vorkonfektionierten MPO-Trunks MPO-Rangierkabel verwendet, um die MPO-Anschlüsse der installierten Verkabelung mit den MPO-Anschlüssen der 40 Gbit/s oder 100- Gbit/s-Geräte zu verbinden. Da die Transceiver und Modul- Anschlüsse immer festgesteckt sind, werden MPO-Kabel mit nicht festgesteckten MPO- Anschlüssen verwendet. OM3-Lichtwellenleiter sind dabei Mindestvoraussetzung. Empfohlen werden OM4- Lichtwellenleiter, um zusätzliche Entfernungen und/oder Anschlusspaare in einer Verbindung unterstützen zu können. Angaben zu den unterstützten Höchstentfernungen, die von der Art der installierten Lichtwellenleiter und der Anzahl an Anschlüssen abhängen, finden Sie in Tabelle 1. Wenn vorkonfektionierte Kabel in den Gebäuden installiert werden, muss sichergestellt werden, dass die vorkonfektionierten Enden bei der Installation nicht beschädigt werden. Die Installation von MPO-basierten, vorkonfektionierten Lichtwellenleiterkabeln in der Steigleitung ist recht einfach, wenn ausreichend Platz dafür vorgesehen ist und die Zwischenverteiler auf jedem Stockwerk vertikal in einer Reihe ausgerichtet sind. Wenn die Zwischenverteiler jedoch nicht ausgerichtet sind und/oder nicht genügend Platz in den Verlaufswegen vorhanden ist, ist der konventionelle Ansatz, wie für vorhandene Installationen beschrieben, möglicherweise besser geeignet. Bei der Installation von vorkonfektionierten Kabeln empfehlen wir, zum Schutz der vorkonfektionierten Enden Schutzüberzüge für die Kabel zu verwenden. Sie können wiederverwendbare Schutzüberzüge bestellen, um sicherzustellen, dass die MPO-Anschlüsse während der Installation nicht beschädigt werden. Die Verwendung von vorkonfektionierten Kabeln vereinfacht das Lichtwellenleitermanagement mit MPO-MPO-Konnektivität und erhöht die Moduldichte. Dies kann ein entscheidender Vorteil im Geräteraum sein, in dem mehrere 40/100G-Verbindungen terminiert und mit den Geräten verbunden werden. Fazit Da die horizontalen Datenraten durch Anwendungen wie ac und Wireless-Systeme für Gebäude immer mehr ansteigen, sollte die Steigzonen Geschwindigkeiten von 40 Gbit/s oder 100 Gbit/s unterstützen können. Durchdachte Planungen für eine nahtlose Migration stellen sicher, dass die Steigzonen hochleistungsfähige WLAN- und andere Anwendungen mit hoher Bandbreite unterstützen, die jetzt und in Zukunft erhältlich sind. Wenn Sie heute bereits die richtige Verkabelung installieren, verlängert sich die Lebensdauer der strukturierten Verkabelung und senkt die im Laufe der Zeit anfallenden Upgrade-Kosten. 9

10 CommScope (NASDAQ: COMM) unterstützt Unternehmen weltweit beim Design, Aufbau und Management ihrer drahtgebundenen und drahtlosen Netzwerke. Unsere Netzwerk- Infrastrukturlösungen ermöglichen es den Kunden, ihre Bandbreite zu erhöhen, die vorhandene Kapazität zu maximieren, die Netzwerkleistung und Verfügbarkeit zu verbessern, die Energieeffizienz zu steigern und die technologische Migration zu vereinfachen. Sie finden unsere Lösungen in den größten Niederlassungen, Stätten und Freiplätzen, in Rechenzentren und Gebäuden aller Formen, Größen und Bauarten, an Funkstandorten und an kabelgebundenen Stationen, in Flughäfen, Zügen und Tunneln. Ausschlaggebende Netzwerke auf der ganzen Welt werden mit CommScope-Lösungen ausgeführt. Wenn Sie weitere Informationen benötigen, besuchen Sie unsere Website oder wenden Sie sich an Ihren lokalen CommScope-Vertreter CommScope, Inc. Alle Rechte vorbehalten. Dieses Dokument dient lediglich zu Planungszwecken und nicht zur Änderung oder Ergänzung von technischen Daten oder Gewährleistungen in Bezug auf Produkte oder Services von CommScope. CommScope ist nach ISO 9001, TL 9000 und ISO zertifiziert. WP DE (01/16)