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Messtechnische Herausforderungen

Data Center im Wandel, 10/40/100

GB mit Kupfer

oder Glas?

Stefan Brand

Distribution Account Manager

[email protected]

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Agenda

• 10/40/100 GbE Standards Update

• MTP/MPO Testen im Feld - ….für die 40/100Gb/s Anwendung

- … für die 10Gb/s Anwendung

• Encircled Flux (EF) Bedeutung für die Messgenauigkeit und das Dämpfungsbudget

• Sauberkeit, Inspektion und Dokumentation

• Cat 8.X Messtechnische Herausforderung

• Fragen und Antworten

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Choosing the right limit

….. It’s not simple

Komponenten Anforderungen

3

Viele Begriffe…

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Grenzwerte

Type λ (nm) Loss-Limit Units / Comment

Applications ….the transmission path has to comply with the application or channel requirements List is not complete!

IEEE 802.3: 10GBASE-SR/SW 850 2.6 dB requires OF-300

IEEE 802.3: 10GBASE-LR/LW 1310 6.2 dB requires OF-2000

ISO/IEC 8802-3: 1000BASE-SX 850 3.56 dB requires OF-500

ISO/IEC 8802-3: 1000BASE-LX 1300 2.35 dB requires OF-500

1310 4.56 dB requires OF-2000

ISO/IEC 8802-3: 100BASE-FX 1300 11 dB requires OF-2000

ISO/IEC 14165-111: Fibre Channel (FC-PH) @1 062 Mbit/s e,



Channels … consists of 1 or more links + equip. /patch cords

OF-300 / OF-500 / OF-2000 Multi M. (max.300m/500m/2000m)

850 2.55 / 3.25 / 8.5

dB 1300 3.25 / 2.25 / 4.5

OF-300 / OF-500 / OF-2000 Single M. (max. 300m/500m/2000m)

1310 1.8 / 2.0 / 3.5

1500 1.8 / 2.0 / 3.5

Links The loss limit is dependent on λ, length and connector/splice count. (min. 3 Components)

Component Fiber

OM1/ -2/ -3/ 850 3.5

dB / km 1300 1.5

OS1 / OS2 both 1.0 / 0.4

Splice all all 0.3 dB / Splice

Connector all both 0.75/0.5/0.3 100% / 95% / 50%

Requirement for Field Testing ISO/IEC only

TRC (Test Reference Cord) & Random Connector @ Link Ends

850/1300 0.3 dB / Connection

1310/1500 0.5

TRC & TRC (periodic Check)

850/1300 0.1 dB / Connection

1310/1500 0.2

MPO ?? 4

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Die Basis für die Grenzwerte 2

Anforderungen an Connectivity ISO 14763-1

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Region Channel / Link / Component - Requirements Field Testing Requirements

International

• ISO/IEC 11801 2002 AMD2 (2009) Information technology – Generic cabling for customer premises

• ISI/IEC 24702 …- Generic Cabling for Industrial premises

• ISO/IEC 24764 …- Generic Cabling for Data centre premises

• ISO/IEC 15018 …- Generic cabling for homes

ISO/IEC 14763-3 (June 2006) Information technology – Implementation and operation of customer premises cabling – Part 3: Testing of optical fiber cabling.

Some countries transition to …. IEC 61280-4-1- Fiber-optic communication subsystem basic test procedures - Part 4-1: Test

Europe EN 50173-x ”Family” Amd AB:2010 Information technology - Generic cabling systems • 50173-1…Part 1: General requirements • 50173-2...Part 2: Office premises • 50173-3…Part 3: Industrial premises • 50173-4…Part 4: Homes • 50173-5…Part 5: Data Centres

EN 50346:2002 A2:2009 Information technology - Cabling installation – Testing of installed cabling. (Refers to 14763-3 for all technical details)

USA ANSI/TIA-568-C.0-2009 Generic Telecommunications Cabling for Customer Premises C.1 Commercial Building …. C.2 Balanced Twisted-Pair …Components Standards C.3 Optical Fiber Cabling … Components Standard

ANSI/TIA-455-78-B-2002, Optical Fibres Part 1-40: Measurement Methods and Test Procedures – Attenuation

ANSI/TIA/EIA-455-8-2000, Measurement of Splice or Connector Loss and Reflectance Using an OTDR

Normen Überblick

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IEEE 40/100 GbE Applikationen über

Glasfaser 40GBASE-SR4 40GBASE-LR4 40GBASE-FR

Mulitmode Single Mode

Source 4 x 10Gb VCSEL 4 x 10Gb Laser 1 x 40Gb Laser

Optics Parallel Simplex

Connnector MPO LC (or similar)

Wavelenght 850 nm 1271-1331 nm 1550

Fiber OM3 OM4 OS2 OS2

Max Distance 100 m 150 m 10,000 m 2,000m

Loss Budget 1,9 dB 1,53 dB 6.7 dB 4.0 dB

100GBASE-SR10 100GBASE-LR4 100GBASE-ER4

Mulitmode Single Mode

Source 10 x 10Gb VCSEL 4 x 10Gb Laser 1 x 40Gb Laser

Optics Parallel Simplex (4λ @ 25Gb)

Connnector MPO LC (or similar)

Wavelenght 850 nm 1300 nm (DWDM)

1550 nm (DWDM)

Fiber OM3 OM4 OS2 OS2

Max Distance 100 m 150 m 10,000 m 40,000m

Loss Budget 1,9 dB 1,53 dB 8.3 dB 18 dB 7

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IEEE 802.3ba – 100 GbE

•40 GbE Ein Kabel mit 12 Fasern

Duplex

8 aktive, 4 inaktive

4 x 10 Gb/s

12 Faser MPO Stecker

Eine Wellenlänge pro Faser

•100 GbE

Zwei Kabel mit 12 Fasern oder 24 Faser Kabel

Duplex

20 aktive, 4 inaktive

10 x 10 Gb/s

MPO Stecker

1 x 24 or 2 x 12

Eine Wellenlänge pro Faser

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• “Zoned Data Centers”

• Die Standard definieren einen “Patched Channel” bestehend aus mehreren Links / Segmenten

Distributor in accordance with ISO/IEC 11801

Network access cabling system

Main distribution cabling system

Zone distribution cabling system

Equipm. cabling

Courtesy: TE Connectivity

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Dünne Luft im Data Center?

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Yesterdays fast is todays slow

Yesterdays incredible is todays expected

Yesterdays connector budget is todays link budget

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Link Budgets sind knapp bemessen: • “Zoned” Data Centers erfordern 4 oder mehr Verbinder

im Channel • “Beauty Contests” verwendenden selektierte

Componenten • Verkäufer, Planer und Berater vermischen “Typisch”

und “Maximum” Limits.

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Test Regimes

Standard Methods

TIA-568-C

Tier-1 Tier-2

ISO 11801 AMD.1 / ISO/IEC 14763-3

BASIC Test Regime EXTENDED Test Regime

LSPM: Light Source & Power Meter

OTDR: Optical Time Domain Reflectometer

• Die beiden Testmethoden sind komplementär ! – Die OTDR soll und kann nicht nicht die LSPM Messung ersetzen

• Beide Methode haben sowohl Vorteile als auch Nachteile

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OLTS … Optical Loss Test System

• Messung der Duplex-Strecke in beiden Richtungen

1. Messung der Länge

2. Errechnung des Dämpfungs-Büdgets

3. Messung der Einfüge-Dämpfung

4. Errechnung der Reserve

• Optional 2er Schritt: Messung beider Fasern des Duplex Links in beiden Richtungen

LSPM versus OLTS

LSPM … Light Source & Power Meter

• Misst die Einfüge-Dämpfung des Übertragungskanals

• Längenabhängige Dämpfungs-Budgets müssen manuell berechnet werden

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Dämpfung der Konnektoren und Spleiße, (Betrifft auch Konnektoren am Messgerät):

NOTE: “Nicht Kritische” Anschlüssem am Messgerät können diese Efekte eliminieren”

Primäre Ursache der Dämpfung im Data Center:

Coupling Losses

• Area mismatch

• Spacing loss

• Axis misalignment

• Angular misalignment

Fiber Basics

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#2

Referenzier-Methoden

1 Jumper Methode B 2 Jumper Methode A

3 Jumper Methode C

• Test Reference Cords mit „Reference Grade Connectors“ werden von den meisten Standards verlangt

• Die meisten Hersteller verlangen die genauste 1 Jumper Methode

• Die genaue 1 Jumper Methode setzt einen Wechseladapter plus einen “nicht-kritischen” Konnektor am Powere Meter voraus.

#3 #2 #1

#2 #1

#1

Link Under Test

#1

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Genauigkeit der Referenzier Methoden

1 Jumper Methode B 2 Jumper Methode A

3 Jumper Methode C

#3 #2 #1

#2 #1

#1

Cords /Ref. Methode

1 Jumper 2 Jumper 3 Jumper

Reg. Patch Cords

n

Test Reference

Cords

Häufig negative Dämpfung !

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• Encircled Flux (EF) ist eine Methode zur Bewertung der Einkopplung …Das letzte Element im Puzzle MM Messgenauigkeit.

• Neue Standards, Neue Designs und die Wettbewerbssituation verlangen nach einer verbesserten Messgenauigkeit!

Encircled Flux – Reduziert den Multimode Messfehler

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Source 1 Over filled (alte Methoden)

Source 2 Restricted or Under filled (EF Compliant)

Optical Source Einkopplungsbedingungen bestimmen die Verlässlichkeit der Dämpfungsmessung!

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• Verschieden Lichtquellen verwenden ein unterschiedliche Einkopplung

• Vorangehende Standards für die Einkopplung, CPR (Coupling Power Ratio) und seit 2006 MPD (Modal Power Distribution) erlaubten eine zu hohe Variation im Messergebniss

• Heute verwendete Grenzwerte sind weitaus „enger“

Warum wird der neue Standard EF dringend benötigt?

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MPD vs. EF Relationship

Zwi EF kompatible Lichtquellen + #1 @ Under Filled Limit

+ #2 @ Over Filled limit

… mögliche Variaton im Ergebnis 10%

Zwei MPD komptible Lichtquellen + #1 @ Under Filled Limit

+ #2 @ Over Filled Limit

… mögliche Variation im Ergebnis 40 %

Area of Interest Subject to

Fiber Miss-Alignment

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40/100 Gb/s

IEEE 802.3ba

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Polarity - MPO/MTP System Type A

25


Polarity - MPO/MTP System Type B

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MPO - Future Proof Technology – Migration

10 – 100G Reuse the same

MPO Trunk Cable

1G or 10G Cabling

40G Cabling

100G Cabling 27


Polarity - MPO/MTP System Type A, B & C

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Wie wurden MPO Trunks in der Vergangenheit getestet?

Set Reference

Install Fan-out

Test 12 times Complex

Tedious Incomplete Polarity?

Test to Limit?

Documentation?

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Company Confidential

Wunschliste für einen MTP/MPO Teste

• Test aller 12 Fasern ohne manueller

Manipulation

• Aufzeigen von Grenzwert-

Überschreitungen & Protokollierung

• Überprüfung der Polarität

• Unterstützung der genaueren 1Jumper

Methode („non-critical“ Connection im PM)

• EF konforme Einkopplung des Lichts

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Messung Polarität & Dämpfung:

Setzen der Referenz 1 Jumper bevorzugt

vorausgesetzt “nicht kritischer Stecker”)

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Messung Polarität & Dämpfung:

Messung des Trunks

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MPO/MTP Power Meter

MPO optical interface for 12 fibers

Power or loss on 12 fibers simultaneously

Individual power or loss on single fiber

Save power or loss measurements to LinkWare

Report polarity per TIA-568-C.0

Indicate if loss limit is exceeded.

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MPO/MTP Licht-Quelle

MPO optical interface for 12 fibers

Scan All automatically sources all fibers

Auto l encoding

Stabilized optical signal on each fiber

User selectable individual channels

Scan All enables polarity per TIA-568-C.0

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10 …100 Gb/s

Fehler Suche

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Fehler Suche

• Schritt1: Die Dämpfungsmessung identifiziert grenzwertige Links/Channels

- MPO: Die problematische Faser(n) wir identifiziert

• Schritt2: Ein OTDR lokalisiert die problematische Steckverbindung

- Ein Fanout cable adaptiert von SC auf MPO

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Beispiel: Lokalisierung des “Flaschenhals”

• Die Gesamtdämpfung 1.98dB ist innerhalb des Grenzwertes

• Der Flaschenhals ist nach 260m

Troubleshoot

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Beispiel: Korrektur des Problems

• Das Problem wurde durch Reinigung oder Tausch gelöst

• Der Flaschenhals nach 260m wurde eliminiert

Troubleshoot

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1) Stirnfläche inspizieren

• Sauber? Einstecken

2) Kleine Menge Fluid auf das

Tuch

3) Stecker gerade halten und

vom feuchten in das

trockene bewegen

4) Stirnfläche inspizieren


• Wenn nicht, nochmals

reinigen

Stufen der korrekten Reinigung

Kupplungen Patchkabel

STEPS: 1) Stirnfläche inspizieren


2) Kleine Menge Fluid auf das Tuch –

Stift befeuchten

3) Mit leichtem Druck den feuchten

Swab drehen

4) Mit leichtem Druck den trockenen

Swab drehen


• Wenn nicht, nochmals reinigen

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Bekannte Missverständnisse • Schutzkappen schützen vor Schmutz - NEIN

– Schutzkappen sind nicht immer sauber

– Endflächen müssen nicht unbedingt sauber sein wenn Sie versiegelt aus dem Werk geliefert werden

• Druckluft bläst Schmutz weg- NEIN

– Uneffektiv bei Schmutzpartikeln auf der Stirnfläche

– Bläst größere Partikel herum anstatt zu entfernen

– Uneffektiv bei Verschmutzungen durch Hautpartikel/Schweiß

• Isopropyl Alkohol (IPA) ist das beste Mittel – NEIN

– IPA hinterlässt Rückstände wenn es falsch eingesetzt wird (Statisch)

– Spezielle Reinigungsflüssigkeiten sind weitaus effektiver und antistatisch

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Beste Anwendungsmethode

• Beginnen Sie jedesmal mit einem sauberen fusselfreien Tuch

– Material immer nur einmal verwenden

• Eine geringe Menge von Reinigungsfluid verwenden

– Wichtig! Zuerst feucht – dann trocken

– Bewegen Sie den Stecker vom feuchten zum trockenen Teil

• Saubere und vorsichtige Bewegungen durchführen

– Mit leichtem Druck auf das Pad die Fläche reinigen

• Inspizieren Sie beide Stckerflächen bevor Sie konnektiert werden

– Solange reinigen bis der Stecker wirklich sauber ist. Ggf. Neues Patchkabel einsetzen

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Fiber Optic Cleaning Kits

• Stirnflächen von PATCH CORDS

– Reinigungswürfel und Flüssigkeit zur Reinigung mehrerer Stecker

Aufgerollte Tücher mit weicher Unterlage

– Cleaning Cards und Flüssigkeit

12 individuell versiegelte Reinigungszonen

• Stirnflächen durch Kupplung

– Korrekte Swab Größe verwenden

1.25mm oder 2.5mm

– Flüssigkeit auf den Swab mit dem Cube oder Card

• Tragetasche zur Aufbewahrung

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Fiber Optic Cleaning Kits

• Stirnflächen von PATCH CORDS und Verteilerfeldern:

- Schnelle Reinigung ohne Flüssigkeit bis zu 525 pro Einheit bei geringfügiger Verschmutzung:

• Straßenstaub (ISO 12103-1)

• Rückstände von Hautfett

• Salzwasserrückstände

• Alkoholrückstände

• Pflanzliche Rückstände

• Graphit-Rückstände

• Handcreme

• Rückstände destillierten Wassers

– Verwendbar für alle üblichen Steckergesichter wie SC, ST, LC, E 2000. MU, FC und MPO/MTP.

• Tragetasche zur Aufbewahrung im Kit

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Übersicht Mikroskope

• Inspiziert den Großteil aller Steckgesichter

• Duale Vergrößerung (250x/400x)

• Großer 7” Schirm

• Schockresistent

• Diverse Adaptierungen möglich

FiberInspector FI- 7000

• Inspiziert die gängigsten Steckgesichter (SC, SC, FC and LC)

• Sehr kompakt

• Autofocus, 2 s Prüfung

• Kostengünstiges Mikroskop

FiberInspector FI 500

• Nur für Patchkabel • Stabil und ergonomische

Handhabung • Viel genutzte

Inspektionsmethode • Sehr preisgünstig

FiberViewer

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OptiFiber Pro OTDR

10.6 x 7.5 x 2.5 inches

5.7 inch touchscreen display Smartphone user

interface

Real-time trace 8-hour battery life

Singlemode, Multimode and Quad modules

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Conclusio

• Mit immer höheren Bandbreiten sinken die Dämpfungsbudgets.

• Die Dokumentation und Sicherstellung der Sauberkeit ist unabdingbarer Bestandteil der DC- Installation und des fortlaufenden Betriebs.

• Die Auswahl der Komponenten und Testsysteme ist entscheidend für die Zukunftssicherheit des DC- Fiberinstallationen.

• Die EF (Encircled Flux ) kompatible Dämpfungsmessung sollte die Standardmessmethode im DC sein.

• Die komplementäre OTDR- Messung erlaubt die schnelle Identifikation des „Flaschenhalses“ in einem Link.

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Ich bedanke mich für Ihre Aufmerksamkeit!

Fragen, Wünsche, Anregungen?

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