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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
50 COUNTRIES
90+ PLANTS
19.000 PEOPLE
7 Mrd.€ SALES
22 R&D CENTER
Telecom Solutions Multimedia Solutions Fibre
• Cabling solutions and connectivity products used for telecom networks
• Product portfolio - Optical cables - Connectivity - OPGW - Copper cables
• Cabling solutions for all kind of communication needs in premises, industry and transport infrastructures
• Product portfolio - Datacom - Multimedia Specials - Mobile networks
• Production and development of optical fibres
• Product portfolio - Single mode fibre, - Multimode fibre - Specialtiy fibre
Telecom Business Energy
Business
Prysmian Group S.A. – Milan HQ
3 Multimode Fiber goes beyond OM4 | Carsten Fehr | 15. März 2016
AGENDA
Warum überhaupt zwei Arten Lichtwellenleiter?
Kostenvergleich auf Systemebene
Optionen für den künftigen Netzausbau
F&A
4 Multimode Fiber goes beyond OM4 | Carsten Fehr | 15. März 2016
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
5 Multimode Fiber goes beyond OM4 | Carsten Fehr | 15. März 2016
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.
6 Multimode Fiber goes beyond OM4 | Carsten Fehr | 15. März 2016
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
7 Multimode Fiber goes beyond OM4 | Carsten Fehr | 15. März 2016
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
8 Multimode Fiber goes beyond OM4 | Carsten Fehr | 15. März 2016
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”
9 Multimode Fiber goes beyond OM4 | Carsten Fehr | 15. März 2016
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%
10 Multimode Fiber goes beyond OM4 | Carsten Fehr | 15. März 2016
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
11 Multimode Fiber goes beyond OM4 | Carsten Fehr | 15. März 2016
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
12 Multimode Fiber goes beyond OM4 | Carsten Fehr | 15. März 2016
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
]
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Wavelength [nm]
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mW
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Wavelength [nm]
Pow
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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“
13 Multimode Fiber goes beyond OM4 | Carsten Fehr | 15. März 2016
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
14 Multimode Fiber goes beyond OM4 | Carsten Fehr | 15. März 2016
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
15 Multimode Fiber goes beyond OM4 | Carsten Fehr | 15. März 2016
Kostenvergleich auf Systemebene
16 Multimode Fiber goes beyond OM4 | Carsten Fehr | 15. März 2016
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
17 Multimode Fiber goes beyond OM4 | Carsten Fehr | 15. März 2016
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!)
18 Multimode Fiber goes beyond OM4 | Carsten Fehr | 15. März 2016
Optionen für den künftigen Netzausbau
19 Multimode Fiber goes beyond OM4 | Carsten Fehr | 15. März 2016
• 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
20 Multimode Fiber goes beyond OM4 | Carsten Fehr | 15. März 2016
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
21 Multimode Fiber goes beyond OM4 | Carsten Fehr | 15. März 2016
• 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
22 Multimode Fiber goes beyond OM4 | Carsten Fehr | 15. März 2016
• 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
23 Multimode Fiber goes beyond OM4 | Carsten Fehr | 15. März 2016
DANKE FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT
Carsten Fehr Product Management Director Multimedia Solutions Telecom Business
Prysmian Group
Linking the Future
T +49 221 677 3926
F +49 221 677 2942
M +49 151 188 355 07
Draka Comteq Germany GmbH & Co.KG
Piccoloministr. 2
51063 Cologne
Germany
www.prysmiangroup.com
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