A publication of Tyco Electronics

Auswahl von MPO Systemen fr 10, 40 und 100 Gb/s Ethernet

Was bei der Auswahl von MPO Systemen im RZ zu beachten ist.

Thorsten Punke Dipl. Ing. Global Program Manager Building Network

Program Manager Data Center EMEA

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Einfhrung: Rechenzentren (RZ) sind seit ein paar Jahren einem enormen Technologiewandel unterworfen. Durch den weltweiten Anstieg von IT Nutzung sind auch die Aufgaben im RZ angestiegen, d.h die Verwaltung, Verarbeitung und Speicherung von Daten. Glasfasersysteme werden dabei eine wichtige Rolle spielen, da diese die grte Leistungsfhigkeit besitzen. Aufgrund der besonderen Kombination von kleinen Lngen, schnellen Diensten sowie grtmglicher Flexibilitt haben sich weltweit vorkonfektionierte Hochfasersystem(e) auf Basis MPO durchgesetzt. Seitens IEEE 802.3 wird aktuell 40 und 100 Gb/s definiert. Das erhht die Anforderung an die Hardware in Bezug auf Einfge- und Rckflussdmpfung. Beide Parameter entscheiden magebend ber die Leistungsfhigkeit des bertragungskanals. Da neuere Rechenzentren mehr denn je strukturiert nach Normen wie ISO/IEC 2764 und EN 50173-5 aufgebaut werden, knnen bestehende MPO Systeme an ihre Grenzen kommen. Tyco Elelectronics hat daher das MPOptimate System entwickelt.

Diese Information soll helfen, die Einsatzmglichkeiten beider Systeme zu verstehen und zu nutzen.

Data Center Design

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Standard MPO System Die auf dem Markt typischen MPO Systeme, haben in der Regel die folgenden optischen Eigenschaften: Kassette:

Einfgedmpfung: 1dB Rckflussdmpfung: 20 dB OM3 oder OM3 Plus Faser= 3 dB/km

Die installierte Lnge in einem Data Center wird im weiteren Teil des Dokuments mit 100m angenommen.

Die 10 Gigabit Ethernet SR Anforderung ist: 2,55 dB pro Kanal Mit den Werten von oben ist die Kalkulation wie folgt: (2x 1dB)+0,3 dB=2,3 dB Mit dem Limit von 2,55 dB, ist die Abweichung nur 0,25 dB. Jede nderung im Design oder eine Aufrstung zu hheren Diensten erfordert entweder Switche bzw. Verstrkung oder ein

komplett neues System mit verbesserter Hardware. Zusammenfassung:

Kein upgrade auf 40 oder 100 Gb/s Keine nderung oder Anpassung des Data Center Designs Keine Anpassung auf Technologietrends wie Super Switching oder universelle Data

Center Designs Gewhnliche Standard MPO Systeme erfllen die Anforderungen fr 10 Gigabit Ethernet mit nur 2 Kassetten. Jegliche nderung wie z.B. schnellere Dienste oder mehr Verbindungen erfordert bessere Hardware. OM3 ist die Standardfaser. Die Faserqualitt darber wie z.B. OM4 hat keine nennenswerte Auswirkung und ist somit berflssig bei den typischen Kurzlngen im Rechenzentrum. Die bessere Faserqualitt resultiert in Linklngen grer 300 m, welche jedoch in anderen Einsatzbereichen gefragt ist.

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Das MPOptimate System Die Werte fr das MPOptimate System sind wie folgt: Kassette:

Einfgedmpfung: 0,35 dB Rckflussdmpfung: 28 dB/MPO und 35 dB LC

Standard OM3 Kabel= 3 dB/km Installierte Lnge im Rechenzentrum:100 m Mit den obigen Werten ist die Kalkulation wie folgt: (2x0,35 dB)+0,3 dB= 0,97 dB

Mit dem Limit von 2,55 dB ergibt sich eine Abweichung von 1,55 dB. nderungen am Design oder Upgrades zu neuen Applikationen sind mglich. Jedoch genauso wichtig ist die Betrachtung der Rckflussdmpfung. Mit den aktuellen und zuknftigen Lichtquellen ist die Reflexion ein limitierender Faktor in der Architektur von Rechenzentren. Das MPOptimate System hat signifikant verbesserte Werte bei der Rckflussdmpfung, was in einer Erhhung der Verbindungen resultiert.

Bietet die Mglichkeit zum Upgrade auf 40 Gb/s und 100 Gb/s Ethernet Untersttzt 10 Gb/s Kanle mit bis zu 6 Kassetten bei 300 m Einfgedmpfung 0.35 dB LC Rckflussdmpfung 0.28 dB MPO Reduziert die Anzahl der LAN Electronics; dadurch Energieeinsparung im RZ

mglich

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Vergleich MPO MPOptimate System

10 Gb/s 40 und 100 Gb/s -

6 Kassetten pro Kanal -

Einfgedmpfung max. (Kassette) 1 dB 0,35 dB Rckflussdmpfung min. (MPO) 20 dB 28 dB Rckflussdmpfung LC min. 20 dB 35 dB Marge 10Gb/s (2 cassettes) 0,25 dB 1,55 dB Marge 40/100 Gb/s (2 Kassetten) - 0,7 dB Marge 40/100 Gb/s (4 Kassetten) - 0 dB Patchkabel als Teil der Systemperformance - Rckflussdmpfung Wie wichtig die Rckflussdmpfung ist, zeigt die untere Tabelle. Bei 10 Gigabit Ethernet ist das Budget seitens der Transceiver maximal 12 dB.

Anzahl der Kassetten Standard MPO MPOptimate System 1 17 dB 27 dB 2 14 dB 24 dB 3 12 dB 22 dB 4 11 dB 21 dB 5 10 dB 20 dB 6 9,2 dB 19 dB

Wichtig: Einfge- und Rckflussdmpfung mssen gleichzeitig betrachtet werden, ansonsten funktioniert der bertragungskanal nicht. Jede Steckverbindung verursacht Reflexionen, daher ist der Parameter so wichtig in der Planungsphase. Beispiel: Im unten gezeigten Beispiel htte man folgende Werte im Falle eines 100 m Links:

Einfgedmpfung: 2.27 dB und eine Rckflussdmpfung von 14 dB

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Wrde man jetzt nur eine einzige Kassette dazu nehmen, htte man eine Einfgedmpfung von 3,27 dB und eine Rckflussdmpfung von 12 dB, bei einigen Systemen auf dem rkt auch darunter.

In diesem Fall htte man beide Grenzwerte erreicht bzw. berschritten. Daher ist es wichtig, auch die Daten zur Rckfludmpfung zu hinterfragen. Die Werte sollten bei MPO 28 dB und bei LC-Steckverbindern 35 dB betragen. OM3+ Fasern Eigentlich garantiert eine hhere Bandbreite mehr Marge oder Optionen fr die Zukunft. Im Rechenzentrum ist das aber nicht so. Aufgrund der typischen Lngen von bis zu 100 m kann eine OM4 Faser ihre Strke hier nicht ausspielen. Das bessere Bandbreiten-Lngen Produkt resultiert in einer erweiterten Linklnge von bis zu 550m bei 10 Gb/s. Fr heutige und zuknftige Entwrfe von Rechenzentren ist jedoch die Einfge- und Rckflussdmpfung der Komponenten der entscheidende Faktor. Zur Erreichung sind daher kontrollierte Produktionsprozesse sowie eine extrem przise Geometrie notwendig. Vereinfacht gesprochen sind die Komponenten im Rechenzentrum wichtiger als die eigentliche Faser. In anderen Bereichen wie z.B. bei Backbone oder Campusverkabelungen ist das nicht unbedingt der Fall. Zur Erreichung von heutigen und zuknftigen Anforderungen ist die Spezifikation der Verbindungs-Hardware wichtiger als eine besser spezifizierte Faser wie OM3. Die Verbindungs-Hardware bestehend aus Kassetten und Patchkabeln entscheidet ber die Leistungsfhigkeit des bertragungskanals. Selbst Fasern mit Biegeradien-optimierung haben nur einen geringen Einfluss.

Interferometerbild eines 12 fasrigen MPO-Steckers

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Anwendung fr das MPOptimate System und OM4 Fasern Eine interessante und passende Anwendung ist der Bereich Campus oder Backbone-verkabelung. Hier knnen beide Komponten, die Faser und die Verbindungs-Hardware ihre Strken ausspielen. Der 10 Gigabit Ethernet SR Standard erlaubt bei einem 300 m Kanal maximal 2,55 dB Dmpfung. Beispiel: Backbone mit 300 m

Anzahl der Kassetten Standard MPO MPOptimate System 2 2,9 dB 1,6 dB 3 3,9 dB 1,95 dB 4 4,9 dB 2,3 dB

Mit dem MPOptimate System ist es damit auch mglich, in diesem Bereich die Vorteile von vorkonfektionierten Mehrfaserprodukten einzusetzen. Lngen grer 300m knnen aber nur mit OM4 Fasern erreicht werden. Der Grund ist eine verbesserte DMD Performance oder in anderen Worten eine bessere Laserbandbreite. Beispiel: Backbone mit 550 m

Anzahl der Kassetten Standard MPO MPOptimate System 2 2,9 dB 2,35 dB 3 3,9 dB 2,7 dB 4 4,9 dB 3,05 dB

Nur das MPOptimate System kann in diesem Fall mit 2 Kassetten eingesetzt werden. Das MPOptimate System ist in Kombination mit einer OM4 Faser ideal fr Anwendungen im Backbone oder Campus Bereich. Die bessere Laserbandbreite spielt eine wichtige Rolle bei Lngen grer 300 m. Mit der verbesserten MPO Hardware kann damit auch eine Lsung fr diesen Bereich angeboten werden.

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Lichtquellen Nahezu alle aktuellen LWL-Transceiver benutzen als Quelle einen VCSEL. Die Strahlungscharakteristik dieser Quellen hat jedoch eine nicht unerhebliche Streuung. Das bedeutet fr das Verkabelungssystem, dass es so spezifiziert sein mu, dass die angegebenen optischen Werte fr alle Arten von Quellen garantiert sein mssen. Das MPOptimate System ist fr alle Arten von VCSEL Quellen entwickelt worden und erreicht seine Werte auch fr Quellen mit ungnstigen Strahlungsbedingungen. Das bedeutet fr den Kunden grtmglichen Investitionsschutz und maximale Freiheit bei der Wahl der Switche bzw. Transceiver. Einige auf dem Markt befindliche Systeme, die sich z.B. low loss nennen sind nur fr eine bestimmt Art von LWL Transceivern entwickelt worden. Das kann zu unerwarteten berraschungen fhren, wenn der Kunde den Switch wechselt oder der LWL Transceiver gewechselt werden muss.

Parameter Low loss System A Low loss System B MPOptimate System

Garantierte max. Einfgedmpfung

> 0,5 dB > 0,5 dB 0,35 dB

Rckflussdmpfung MPO / LC Nicht bekannt Nicht bekannt 28/35 dB Maximale Anzahl Kassetten Nicht bekannt Nicht bekannt 6 ISO/IEC 14763-3, 1 and 10 Gb/s compliant

Nein Nein Ja

Beim Vergleich von Datenblttern sollte auf die Bezeichnung max., min. und zufllig geachtet werden. Speziell bei der Einfgedmpfung ist der maximale Wert, der fr den Kunden wichtige Wert. Zufllig bedeutet eine Streuung um den angegeben Wert. Bei der Rckfludmpfung ist der Mindestwert der anspruchsvolle. Ein modernes und zukunftsorientiertes MPO System ist so entwickelt, dass es mit jedem LWL Transceiver auf dem Markt betrieben werden kann. Das erlaubt dem Kunden die freie Wahl von Switchen und von LWL Transceivern. Die Werte fr das MPOptimate System sind fr alle auf dem Markt befindlichen 850nm VCSEL Transceiver garantiert. Andere Systeme auf dem Markt sind auf gew