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Im Jahre 2010 wurden 10G Links in Unternehmen immer mehr commodity. Allerdings stiegen auch die Anfragen für „zu lange“ Multimode-Strecken. Konkret gibt es einige verbaute Multimodefasern die 100 und mehr Meter lang sind und nur in die Kategorie OM2 eingestuft werden. Hierbei schreibt der IEEE 10G BASE-SR Standard vor, maximal 86m eine zuverlässige Datenübertragung zu gewährleisten.

Wir wussten schon länger von dem Ansatz, anstelle mit einer VCSEL Diode mit 850nm auf die Multimode Faser zu gehen, mit einem Laser mit 1310nm die Faser auszuleuchten. Es war bekannt, dass man damit größere Entfernungen übertragen kann. Konkrete Zahlen lagen nicht vor. Auch kein Hersteller von Transceivern wollte sich hierbei aus dem Fenster lehnen. Deswegen haben wir beschlossen die Tests selbst durchzuführen, um eine zuverlässige Aussage auf die Frage: „Wie weit kommt man denn eigentlich auf einer OM2 Faser und 10G Ethernet, wenn man eine LR Optik verwendet?“ [ein Flexoptix Kunde, 2010] treffen zu können.

Thomas Weible (CTO) für die Flexoptix GmbH im März 2011

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Die Flexoptix GmbH wurde in 2008 gegründet mit dem Ziel ein Dienstleister rund um pluggable Transceiver zu werden. Das erste Produkt – die flexBox – wurde im August 2009 veröffentlicht. Die flexBox ist ein universeller Programmieradapter um Transceiver nach belieben zu konfigurieren. Die Bereitstellung der Konfigurationen erfolgt über den webbasierten Dienst „reconfigure.me“. Somit kann innerhalb von Minuten neue Updates den Kunden zur Verfügung gestellt werden. Weiterhin hilft die flexBox auch beim troubleshooten, für besonders knifflige Umstände. In den folgenden Jahren entwickelte die Flexoptix GmbH weitere Produkte oder initiierte Projekte, die sich allesamt rund um pluggable Transceiver drehen. Besonders hervorzuheben ist hier „An Optics Life“ welches zum Ziel hat, die Lebensdauer von Transceivern anhand ihrer tatsächlichen Umgebungsbedingungen zu berechnen.

Zu Beginn von 2011 kam die gearomat.com an den Start. Ein 24/7 Servicelager für Rechenzentren, um sich unkompliziert Ersatzteile im Notfall zu beschaffen. Bestückt ist der gearomat mit Transceiver, Patchkabeln, Schrauben, Muttern, etc. Speziell für die Transceiver wurde die 2009 veröffentlichte flexBox mit integriert. Weiterhin ließen sich die Entwickler des gearomat ein neuartiges und einfaches Bezahlverfahren einfallen.

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In jedem Gebäude welches in den vergangenen zwei Jahrzenten eine Glasfasertechnische Infrastruktur erhalten hat, schlummern alte Multimode OM1 (62,5/125µm) und OM2 (50/125µm) Fasern mit einer Länge > 100m. Diese Verwendung ist Historisch bedingt, denn damals wurde 10BASE-F oder 100BASE-FX auf diesen Fasern übertragen und da waren die 100m völlig ausreichend. Im Laufe der Zeit stiegen die Datenraten und heute stehen wir bei 10G BASE-SR. 10G Ethernet schreibt aber für OM1 nur noch 26m und für OM2 86m vor. Das ist wahrhaftig nicht viel.

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Um ein Testszenario aufbauen zu können werden folgende Zutaten benötigt:

Eine altes Multimode Installationskabel mit mind. 24 Fasern. Dieses wird in Kaskaden verspleißt, so dass wir verschiedene Teilstrecken bauen können. In unserem Fall werden das:

1. 80m

2. 160m

3. 240m

4. 320m lange Strecken (das Installationskabel ist 80m lang. Durch den Loop verdoppelt sich die effektive Faserlänge, da nur ein Transceiver zum Einsatz kommt)

Ein Patchfeld um die Teilstrecken zusammen zu schalten bzw. den Loop zu stecken. Die Kaskadenspleisse werden auch innerhalb des Patchfeldes gemacht.

Ein Mode-Conditioning Kabel zum einkoppeln des Laserlichts in die Multimodefaser

Einen SFP+ oder XFP als LR (10km / 10dB) und ER (40km / 16dB)

Einige LWL Patchkabel um die Teilstrecken zu schalten

Einen 10G Ethernet BitErrorRat Tester mit Signalgenerator

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Es war uns wichtig, dass der Laboraufbau den realen Bedingungen im Feld entspricht – sprich so wie die Fasern und Installationen vor 10 bis 15 Jahren gemacht worden sind. Den einzigsten Einschnitt mussten wir beim Spleißgerät hinnehmen…. Das ist leider nur 3 Jahre alt.

Das verwendete Kabel war ein 80m Kerpen Special Gigaline (2 x 12 Fasern 50µm/125) . Das geschätztes Alter ca. 10 bis 15 Jahre. Kerpen hat 1995 mit der Produktion des Kerpen Special GigaLine begonnen und 2000 eingestellt (Aussage von Kerpen.. Jetzt Leoni).

Nachfolgende Rahmenbedingungen wurden gesetzt:

Testgerät: eine XCM-2 Karte von Teramile mit integrierten BER-Signalgenerator

Spleissgerät: OSONE von Corning (1-Achser)

1 x OM2 Multimode-Patchkabel 50µm/125 mit bewusst verkratztem Stecker

Bit Error Rate: > 1x10-13

Datenrate: 10.3 Gbps

Testpattern: Ethernet 27

Wichtige Erkenntnis: Die Dämpfung war bei allen Tests nicht die limitierende Größe. Trotz immer größer werdenden Strecken blieb die Dämpfung gleich. Allerdings irgendwann stellten sich Bitfehler ein. Das war dann auch der Anlass zum Abbruch des Tests

Dämpfung: zwischen 1 und 2dB bei 640m und 1310nm

effektive Dämpfung: 4dB bei 640m und 850nm

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Die Werte für den SR 850nm XFP auf OM1 und OM2 entsprechen dem Standard und sind nur zur Vollständigkeit hier aufgeführt. Tests darüber haben wir nicht gemacht.

Details zum Test mit dem LR 1310nm XFP: 5 Steckverbindungen, davon 2 total verkratzt. Insgesamt sind in der 640m Strecke 4 Spleisse enthalten.

Details zum Test mit dem ER 1550nm XFP: 5 Steckverbindungen. Insgesamt sind in der 1700m Strecke 14 Spleisse enthalten (Achtung: bei diesem Aufbau sollte man mindestens 5dB Dämpfung mittels Dämpfungsglieder realisieren.. Sonst könnte der Empfänger schaden nehmen)

Das Ergebnis konnte auch ohne Mode-Conditioning Kabel NICHT verschlechtert werden. Sprich man könnte es eigentlich weglassen, doch es weiss keiner so genau, wie sich das Glas im Faserkern mit dem Laserlicht verträgt. Somit ist der Einsatz von Mode-Conditioning Kabeln nicht verkehrt bzw. der Link könnte somit deutlich länger genutzt werden.

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Fazit: man ist an die Längenbegrenzung von 26 / 86m bei alten Multimodefasern nicht gebunden. Mit einem intelligenten Setup von 10G LR 1310nm oder ER 1550nm Transceivern – wie hier vorgestellt – kann man auch diese langen Strecken mit 10G Ethernet noch ausleuchten. Will man hingegen neue Kabel legen, so wird an dieser Stelle auf Singlemodefasern hingewiesen.

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gearomat.com: Variously described as an Irn Bru™ machine for harassed techies who forgot something they needed in the middle of the night, to the 7/11 for the DC.

Responding to customer requests for a version of the flexBox that could be available to Data Centre customers, we developed a groundbreaking machine that will provide all the traditional benefits of a flexBox but provide for those missing nuts & bolts from Rittal, patch cables, attenuators, converters, beanie hats as well as our range of programmable transceivers.

Die Fertigstellung des Prototypen war im März 2011

An Optics Life: wurde Ende 2010 von Flexoptix ins Leben gerufen. Bei diesem Projekt geht es darum die tatsächliche Lebensdauer eines Transceivers anhand seiner tatsächlichen Betriebsbedingungen zu berechnen und vorherzusagen. Es ist ein Community-Projekt – je mehr mitmachen desto wahrschenlicher ist es, dass wir in den kommenden Monaten ein Ergebnis erzielen.

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Vielen Dank an die Unternehmen „Dirk Spieß – Netzwerktechnik“ (symbiose@t-online.de) der alle Spleisse sowie das Assembly zusammenstellte. Die BER-Messungen wurden zusammen mit der Teramile GmbH erstellt.

Idee und Realisierung: durch aktives Zuhören bei den Kunden der Flexoptix GmbH

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