Liegen Singles wirklich im Trend?

Transkript

1 P R Ä S E N T I E R T Liegen Singles wirklich im Trend? Technischer Vergleich von Single-und Multi-Mode-LWL-Übertragung

2 Ein Beitrag von Carsten Fehr Marketing Manager Multimedia Solutions Prysmian Group 2

3 Inhalt Zur Motivation Warum überhaupt zwei Arten Lichtwellenleiter? Kostenvergleich auf Systemebene Lösungsalternativen für den künftigen Netzausbau Fazit 3

4 Zur Motivation Idee der strukturierten Verkabelung seit 1995 auf dem Vormarsch Anwendungsneutral => Idee der Kommunikationssteckdose Teil der Gebäudeinfrastruktur => wird am Anfang der Nutzung vollständig errichtet und soll den gesamten Abschreibungszeitraum funktionieren Drei Strukturebenen Standort-, Gebäude-und Etagenverkabelung Planungsreichweite auf der Etage 100m pauschal, sonst abhängig von der Applikation > warum nicht überall? 4

5 Paradigmenwechsel in der IT? Kommt Moore s Gesetz ins Stocken? CPUs werden heute nicht mehr schneller sondern breiter und ihre Performance verdoppelt sich auch nicht mehr in 18 Monaten Luftfahrt: Concorde vs. A380 -wie transportieren ich viele Passagiere in kurzer Zeit? Alle 2 Jahre verdoppelt sich die Datenrate neuer Systeme, deren Einsatz dann Jahre auf sich warten lässt, warum? Kein wirklicher Bedarf? Zu teuer? Oder nur eine logische Konsequenz? Concorde A380 Passgiere Geschwindigkeit km/h Verbrauch p.p. 17,2 4,0 l/100km Kapazität 100% 243% 5

6 Warum überhaupt höhere Datenraten (40G/100G) im RZ? Weil andernfalls mehr Verbindungen, Switches und Kabel benötigt werden Adam Bechtel, Yahoo, IEEE 802.3, Jan

8 Meilensteine der LWL-Entwicklung 1550nm 1310nm DSSM NZDSSM 200km 850nm SM OS1 OS2 20km BI-SM 2km OM4 BI-MM SI MM GI 50µ GI 62µ OM3 200m 20m

9 Optische Dämpfung in Quarzglas (SiO 2 ) Rayleigh Streuung aufgrund der amorphen Molekülstruktur von Glas OH Absorption: Dämpfungsspitzen bei 950nm, 1250nm und 1390nm wegen OH- Resonanzen im Glas 9

10 Geometrisch bedingte Dämpfung Macro-bending Optische Verluste durch Krümmungen mit einen Radius > 1mm; Beispiel Faserbiegung durch Kabelkonstruktion oder Installation Macro-bending Micro-bending Optische Verluste durch Krümmungen mit einen Radius << 1mm; Beispiel Oberflächenrauheit Micro-bending 10

11 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. 11

12 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 Weitverkehrnetze von 2km-80km Bend-Insensitive SM G.657.x Biege-unempfindliche SM-Faser für Zugangsnetze 2km 20km NZDSF G.655x, G.656 Dispersionsverschobene SM-Faser, optimiert für DWDM für Systemreichweiten >100km 12

13 Technologiewandel von LED- zu Laser-Quellen 1GbE erforderte erstmals die Verwendung von VCSEL Quellen aufgrund zu großer Trägheit von LED Data rate [Mb/s] M Ethernet Token Ring FDDI 100 M Fast Ethernet ATM 1 G GbE Fiber Channel LEDs Lasers 2 G FC 10 G 10 GbE 4 G FC 8 G FC 100 G GbE 40 G GbE G FC OM1 / OM2 OM3 OM3 / OM4 13

14 Kenngröße für die Lichtquelle: Encircled Flux LED intensity flux encircled flux Intensity Annular Flux Encircled Flux Radius [mm] VCSEL intensity flux encircled flux Intensity Annular Flux Encircled Flux Radius [mm] 14

15 MMF OFL Bandwidth MM Fasern waren vor 2001 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 15

16 Die Besonderheit von OM3: Laser-geeignetes DMD 0.33 OM3 wurde bereits 2002 bei TIA und IEC standardisiert Cladding 25% OM3 unterstützt 10GBase-SR seriell über 50 µm core 25% OM3 ist definiert durch DMD oder kalkulierte effektive modale Bandbreite (EMBc), wodurch eine EMB von min MHz*km erreicht wird Inner Mask Outer Mask

17 Multimode Reichweiten für OM4 / 50µm OM3 / 50µm 300 m 2000 MHz.km 550 m 4700 MHz.km OM2 / 50µm OM1 / 62.5µm 82 m 500 MHz.km 33 m 200 MHz.km GbE Anschlussreichweite[m]

18 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 100 m 150 m /100GbE Anschlussreichweite [m] 18

19 2012: Chromatic dispersion compensation (CDC) 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 Power [mw] LP 01 LP 11 LP 21 LP 02 LP 31 LP 12 VCSEL spectrum modeling Wavelength [nm] 19

20 CDC Versuchsergebnisse Geringe Korrelation der BER- Margen (10 GbEüber 560m) mit EMBc EBcist wesentlich besser mit der System Performance korreliert Kein unterschiedliches Systemverhalten im Vergleich zwischen Standard und BI MMF Same Tx/Rx combination used for all tests Einführung eines neuen Parameters, der auch den Einfluss der chromatische Dispersion in den DMD Profilen erfasst (EBcParameter), sagt präzise die MMF System Performance voraus und gestattet das Design von chromatisch kompensierten MMF Prysmian Group bietet eine solche EBcoptimierte MaxCap-BB-OM4+ Faser für Engineered Solutions 20

22 Ethernet PMDs Auf allen Geschwindigkeitsstufen 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 Study: / OM4 / SMF / SMF / OM4 / OM3 40/100GBASE-CR4/ Twinax / SMF / SMF / OM4-Plus / OM4 OM1-2-3 / OM3 10GBASE-TX / CAT6a / SMF / SMF / SMF / SMF / OM2 / OM2 1000BASE-T / CAT5e / SMF / OM1-2 / OM2 100BASE-T / CAT

23 Rückblick Transceivers (TRXs) enthalten sowohl einen Sender (Transmitter) als auch einen Empfänger (Receiver)in einem steckbaren Gehäuse Die PCB Schnittstelle ist genormt Am Frontend steht eine medienspezifisches LWL- Anschlusskomponente bereit, heute zumeist LC Duplex Einführung erfolgte 1998 mit Ethernet 1000Base-SX /LX Durch Wahl des geeigneten Transceivers kann die Netzwerkkomponente (Router, Switch, Server) einfach an den Anwendungsfall adaptiert werden und auf Infrastrukturen von einigen Metern bis zu 80 Kilometern eingesetzt werden 23

24 Transceiver gibt es heute in diversen Formaten GBIC SFP XENPAK X2 XFP SFP+ Standard Transceiver, eingesetztfürgigabit Ethernet, Fibre Channel odercwdm, 100FX bis1gbit, CWDM, 500 m-120 km kompaktere Variante von GBIC, diverse Applikationen, 100FX bis 4,25 Gbit, CWDM, 500 m-120 km 10Gbit, bis 80 km 10Gbit, bis80 km, 10Gbit, 300 m bis 80 km, weiter miniaturisiert, ähnlich zu SFP 10Gbit, weiter minaturisiert 24

25 Untersuchungsmethodik 1. Google starten, Funktion Shopping aktivieren 2. 10Gbase- als Suchbegriff eingeben 3. Ergebnisse auswerten nach Anbieter (hier neun Hersteller) und PMD-Typ auswerten 25

26 Untersuchungsergebnis 1. SM-Transceiver (10Gbase-LR) kosten zwischen 25%und 130%mehr als MM- Transceiver der gleichen Datenrate 2. Der Preisunterschied liegt bei mindestens 600,-und damit beim Fünffachen der Kosten der gesamten passiven Verkabelung (ein Link) 3. Die etwas günstigere SM-Faser erfordert etwas teurere Komponenten, während bei MM-Fasern die Verhältnisse umgekehrt liegen Die Teilsummen aus Kabeln, Komponenten und Installation liegen auf fast identischem Niveau und immer unter 18% der Kosten der kompletten Übertragungsstrecke einschließlich der Transceiver. ZR ER LR PMD Typ SR - 26

27 Link Preismodell 10GBase-SR Arbeitet bis 300 m über OM3 Kabel Verkabelungskosten 100 m OM3 cable 160,- 10GBase-LR Arbeitet bis 10 km über OS1 Kabel Verkabelungskosten 100 m OS1 cable 100,- MM Komponentenkosten 100,- SM Komponentenkosten 140,- -SR Transceiverkosten(günstigst) 2x 592,- = 1184,- Gesamte Linkkosten 1444,- Kabelanteil 11% -LR Transceiverkosten (günstigst) 2x 1274,- = 2548,- Gesamte Linkkosten 2788,- Kabelanteil 4% Break-even für SM basierte Links = 2340 m (nur unter Kostenaspekten funktioniert nicht!) 27

28 Investitionsempfehlung Auf den Ebenen bis zum Hauptverteiler sind MM-Lösungen deutlich preiswerter, hier existieren z.t. sogar Kupferbasierte Lösungen. Lediglich in einem Teil des RZ-Campus Backbone treten Streckenlängen auf, die SM-Technik erfordern. Hier ist die gemischte Einsatz die sinnvollste Lösung. ENI MD ZD LDP (optional) EO Equipment ENI Φ = 50m max = 300m Φ = 45m max = 300m Φ = 20m max = 100m RZ-C network access cabling subsystem RZ-BB main distribution cabling subsystem EoR ToR zone distribution cabling subsystem equipment cabling Quelle: EN : Data Centre Cabling 28

30 Ethernet Netzwerk-Optionen 100GBASE-ER4 100GBASE-LR4 100GBASE-SR4 100GBASE-SR10 100GBASE-CR10 4λx25G basiert auf ITU G LAN WDM 4λx25G basiert auf 1310nm mit 10km OS1 4x25G basiert auf 850nm mit 100m OM4 10x10G basiert auf 850nm mit 150m OM4 10x10G über 10m Twinax Kabel 40GBASE-LR4 40GBASE-SR4 40GBASE-CR4 40GBASE-KR4 4λx10G basiert auf 1310nm mit 10km OS1 4x10G basiert auf 850nm mit 150m OM4 4x10G über 10m Twinax Kabel 4x10GBASE-KR über 1m Backplane 30

31 40GBASE-SR4: OM4 <150m Reicht 150m weit mit OM4 bei 10Gb/s pro Faserpaar oder 100m mit OM3 40G Implementation = MM Fasern Bewährte Steckertechnologie 150m decken heute 93% der Distanzen in Unternehmens-RZ ab 40GbE ist möglicher weise nur ein Zwischenschritt nach 100GbE Bildquellen: Intel, Avago, Amphenol, Conrad 31

32 100GBASE-SR10: OM4 <150m Reicht 150m weit mit OM4 bei 10Gb/s pro Faserpaar oder 100m mit OM3 100G Implementation = MM Fasern Nicht Rückwärtkompatibler(Option A) MPO-Stecker 150m decken 93% der Distanzen in Unternehmens-RZ ab Bildquelle: IEEE

33 Study Group für 100GBase-SR4 4x25G Breites Brancheninteresse gilt einem weiteren Interface basierend auf 4x25G parallel optischer Übertragung bei 850nm über 100m OM4 In der Verkabelung rückwärtskompatibel mit 40GBase-SR4 4x10G Aufrüstung auf 100G kann dann tatsächlich durch Austausch der Transceiver erfolgen Ein flexibles Fasermanagementsystem auf OM4 Basis kann dann eine Migration von 10G nach 40GBase-SR4 und weiter nach 100GBase- SR4 auf einer einheitlichen Verkabelung realisieren 33

34 Trend 1: Vorkonfektionierte Verkabelung In der täglichen RZ-Praxis werden häufig mehr Verzweigerbenötigt als an ursprünglich am 1. Tag vorgesehen Mit steckbaren Kassettensysteme kann die LWL-Infrastruktur flexibel angepasst werden Durch Umkonfigurationkönnen damit Systemanpassungen mit kürzere Stillstandszeitund verlängerter Abschreibung die Gesamtbetriebskosten signifikant reduzieren Die erhöhte Einfügedämpfungkann OM4 erforderlich machen, um das Link- Systembudgets zu entlasten 34

35 OM4 Fasern schaffen zusätzliche Dämpfungsreserven Alle 850nm PMDs sind durch begrenzte Dämpfungsbudgets gekennzeichnet, die mit steigender Datenrate abnehmen (Grund: inter symbol interference) Somit wird Channel Insertion Loss zu einer kritischen Betriebskenngröße OM4 erlaubt dank verringerter Inter-Symbol-Interferenz eine höhere Einfügedämpfungals OM3 35

36 Trend 2: biege-unempfindliche MM Faser Umfangreiche LWL-Verkabelungenin Rechenzentren haben ein systemimmanentes Risiko für Zusatzdämpfung durch Faserbiegung Bieg-umempfindliche MM Fasern (Bend- insensitivebimm) erlauben kleinere Kabel, Komponenten und Kabelwege, was Kosteneinsparungen bei erhöhter Zuverlässigkeit ermöglicht Sharp 90 degree kink test Regular OM db MaxCap-BB-OM3 / OM4 bietet 10-fach verbesserte Biegeeigenschaften gegenüber Standard MM Fasern 90 Knicktest MaxCap-BB-OM3 0.01dB Launch according to IEC

38 IT Manager fordern nachhaltige Vereinfachung des RZ- Betriebs Beginnt mit einem strategischen Kabelmanagement Verkabelung sollte als unabhängig von ihrer kurzfristigen Nutzung und als langfristige Investition betrachtet werden Dieser Aufwand wird belohnt durch: Verringerte Betriebskosten Kürzere Ausfallzeiten bei MACs (moves / adds / changes) Verbesserte Zuverlässigkeit Reduziertes Risiko von Störfällen 38

39 Empfehlungen für nachhaltige Netze Vermeiden Sie schnelle Lösungen mit Patchkabeln, Schnüren oder auch aktivoptischen Kabeln (AOC) Etablieren Sie strukturierte Verkabelung gemäß EN mit OM4 parallel-optisch auf ALLEN Switchebenen Verwenden Sie vorkonfektionierte Trunkverkabelung im gesamten Netzwerk Steigern Sie Flexibilität mit Unterverteilern Steigern Sie Zuverlässigkeit mit BIMM 39

40 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen? Stand: Januar