Sicher planbare LWL-Verkabelung im RZ
Schutz vor Schmutz
LWL-Verkabelung in Rechenzentren hat mit zwei Unsicherheitsfaktoren zu kämpfen: Das reale Dämpfungsbudget ist oft höher, als die Herstellerspezifikation es vermuten lässt. Zudem können Kratzer und Schmutz die Leistung beeinträchtigen. Ein neues Designkonzept schaltet diese Fehlerquellen aus, die meist an den Steckverbindungen entstehen.Hochleistungsfähige Übertragungsprotokolle wie Ethernet mit 40, 100 und bald schon 400 GBit pro Sekunde sowie Fibre Channel mit 16 und demnächst 32 Gigabit pro Sekunde verlangen nach LWL-Steckverbindungen mit immer höherer Qualität. Bei Multimode-Übertragungsstrecken reduziert jede Erhöhung der Übertragungsgeschwindigkeit die maximal zulässige Dämpfung. Dann sind auch Steckverbindungen mit immer niedrigerer Einfügedämpfung nötig. Bei Singlemode-Rechenzentrumsverkabelungen besteht nicht die generelle Forderung nach immer niedrigeren Einfügedämpfungen der LWL-Steckverbindungen, da die für Singlemode-Technik sehr kurzen Übertragungsstrecken innerhalb eines Rechenzentrums ausreichend optische Leistung haben. Dafür ist Fibre Channel Singlemode sehr empfindlich gegenüber Reflexionen in LWL-Steckverbindern. Diese entstehen oft durch simple mechanische Beschädigung und Verschmutzung. Realistische Spezifikationen Bei allen anspruchsvollen Anwendungen muss die Einfügedämpfung von LWL-Steckverbindungen so gering wie möglich sein. In der Praxis kommt es immer wieder zu bösen Überraschungen, wenn die reale Übertragungsleistung schlechter ist als in der Planungsphase errechnet. Dies passiert, wenn der Planer - allzu optimistisch - nur mit dem vom Kabelhersteller spezifizierten so genannten Produktionsgrenzwert für die Einfügedämpfung kalkuliert. Dieser Wert wird in der Regel anhand von Referenzkupplungen und -steckern unter Produktionsbedingungen gemessen, üblicherweise nur im Zusammenspiel mit den eigenen Produkten desselben Herstellers. Für die Praxis hat dieser Wert in den meisten Fällen jedoch keinerlei Aussagewert. Denn dort können beliebige Serienbauteile unterschiedlichster Herkunft aufeinandertreffen. Da die "Random Mated"-Kabel und -Steckverbinder in der Regel nicht aufeinander abgestimmt sind, ist in einer solchen Situation des "jeder gegen jeden" die Einfügedämpfung oft weit schlechter als der vom Hersteller angegebene Idealwert. Zwar ist es praktisch unmöglich, für jede Kombination aus allen Komponenten sämtlicher Hersteller die Übertragungsleistung vorherzusagen. Um die Leistungsfähigkeit eines Channels realistisch zu planen, benötigt der Techniker aber statt des Produktionsgrenzwerts zumindest den so genannten Anwendungsgrenzwert. Dies ist der Einfügedämpfungswert, den die bei der Installation oder beim Patchen eines Übertragungskanals zusammengesteckten Verbindungen auf keinen Fall überschreiten. Voraussetzung dabei ist, dass alle Stecker und Kupplungen vom selben Hersteller stammen und die Verbindungen unbeschädigt, sauber und fachgerecht zusammengesteckt sind. Das Messverfahren für den Anwendungsgrenzwert ist gemäß IEC 61300-3-34 normiert. Die Norm IEC 61755-5 Ed. 1.0 CD spezifiziert zudem verschiedene Leistungsklassen (Grades) von Anwendungsgrenzwerten für 50-µm-Multimode-Steckverbindungen. Die höchste darin spezifizierte Leistungsklasse ist Grade Cm. Sie sieht vor, dass die Einfügedämpfung (IL = Insertion Loss) maximal 0,6 dB für 97 Prozent der Verbindungen betragen darf. Der zulässige Mittelwert ist mit 0,35 dB angesetzt. Auch für die Rückflussdämpfung (RL = Return Loss) sieht IEC 61755-5 Ed. 1.0 CD einen Grenzwert vor: Sie muss mindestens 20 dB erreichen. Die in der Norm festgelegten Standards lassen sich in der Praxis mit bestimmten Komponenten sogar übertreffen. Die 50-µm-Multimode-Verkabelungen seines Preconnectpure-Systems beispielsweise spezifiziert der Hersteller Rosenberger OSI mit einer Einfügedämpfung von maximal 0,4 dB für 100 Prozent der Verbindungen und einem Mittelwert von 0,15 dB. Für die Rückflussdämpfung nennt er einen Mindestwert von 40 dB. Das für den Einsatz im Rechenzentrumsumfeld optimierte System umfasst auch Singlemode-Komponenten. Sie erfüllen die Anforderungen der höchsten spezifizierten Leistungsklasse (Grade B) der dazu einschlägigen Normen IEC 61755-2-1 und -2. Legt man ein gegebenes Dämpfungsbudget zugrunde, lassen sich mit dieser Lösung mehr Steckverbindungen und folglich längere Übertragungsstrecken realisieren als mit Multimode-Cabling nach IEC 61755-5 Ed. 1.0 CD Grade Cm. Zum Beispiel sind bei 16G Fibre Channel statt 150 Metern Gesamtstrecke bis zu 165 Meter möglich. Legt man den IL-Mittelwert zugrunde, sind bis zu sechs Verbindungen pro Channel steckbar statt zwei bei Grade-Cm-Komponenten. Und auch beim IL-Maximalwert sind noch zwei Steckverbindungen statt einer möglich, ohne dass die Gesamtprozessfähigkeit der Installation in einen kritischen Bereich absinkt. Hochwertige Verbindungsstellen Die Zahl möglicher Steckverbindungen ist ein zentraler Punkt bei der optischen Verkabelung. Denn jeder Übergang zwischen zwei LWL-Fasern ist zumindest potenziell ein Störfaktor, der die Lichtausbreitung im Channel behindern kann. Daher ist es im Sinne einer geringstmöglichen Einfügedämpfung unerlässlich, dass die Faserenden präzise aufeinandertreffen und die Faserstirnflächen nur ein Minimum an Kratzern oder anderen Schadstellen aufweisen. Die Standards für die visuelle Qualität der polierten Steckerstirnflächen sind in der Norm IEC 61300-3-35 festgeschrieben. Durch erhöhte Sorgfalt im Herstellungsprozess lassen sich auch in dieser Hinsicht die normseitig geforderten Standards übertreffen. Für die Pure-Komponenten hat der Hersteller zum Beispiel eigene Grenzwerte definiert, die er mit einem Videomikroskop mit 200-facher Vergrößerung und einer Analysesoftware misst. Die Norm IEC 61300-3-35 unterteilt die Stirnfläche von LWL-Fasern in vier Zonen von A bis D. Bei Multimode-Kabeln ist Zone A der Kern mit einem Durchmesser bis zu 65 µm. Der Norm zufolge darf er bis zu vier Schadstellen aufweisen, von denen keine größer sein darf als 5 µm. Beim beschriebenen System sind keine Schadstellen erlaubt. Die maximal zulässige Größe von Kratzern gibt die Norm mit 3 µm an, der herstellerinterne Standard erlaubt höchstens 2 µm große Kratzer. Eine maximal zulässige Zahl von Kratzern ist aber in keinem der Standards spezifiziert. Zone B ist der Mantel, der sich zwischen 65 µm und 115 µm von der Fasermitte aus befindet. Dort erlaubt die Norm bis zu fünf Schadstellen mit Größen bis zu 5 µm, bei Pure dürfen die fünf Stellen höchstens 3 µm groß sein. Bei den Kratzern stellt sich das Verhältnis der zulässigen Größen genauso dar. Für die Zone C, den Kleber zwischen 115 bis 135 µm, macht naheliegenderweise keiner der Standards eine Einschränkung. Beim Kontakt (Zone D von 135 µm bis 250 µm) sind die Unterschiede jedoch signifikant. Während IEC 61300-3-35 hier Schadstellen mit Abmessungen bis 10 µm toleriert, dürfen die Beschädigungen auf Pure-Stirnflächen höchstens 3 µm groß sein. Mechanische Schäden vermeiden Leider ist sorgfältige Produktion keine Garantie für eine optimale Performance der verlegten Infrastruktur. Denn häufig passieren Beschädigungen und Verunreinigungen an LWL-Komponenten erst bei der Installation oder beim Patchen. Diesem Problem lässt sich entgegenwirken, indem der Installateur die Trunk-Kabel nicht mit klassischen Steckverbindern terminiert, sondern mit vorkonfektionierten Kupplungsinterfaces. Auch hierfür liefert das beschriebene System ein Beispiel. Nachdem die in die Interfaces integrierten optischen Kontakte die Tests nach den passenden Standards auf optische Qualität und Verschmutzungsfreiheit durchlaufen haben, werden sie versiegelt. Bei der Installation ist es nicht nötig, diese Versiegelung nochmals zu öffnen.
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