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Es tut sich was bei optischen Netzwerken

| Autor / Redakteur: Christian Schillab / Andreas Donner

Vier-Paar-PoE: Der neue 802.3bt-Standard bietet bis zu 90 Watt Leistung für den Betrieb von Geräten und lässt Kupfer gegenüber Glasfaser punkten.
Vier-Paar-PoE: Der neue 802.3bt-Standard bietet bis zu 90 Watt Leistung für den Betrieb von Geräten und lässt Kupfer gegenüber Glasfaser punkten. (Bild: Fluke Networks)

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Fluke Networks zählt zu den wichtigsten Herstellern von Messtechnik-Equipment für optische Netzwerk-Technologien. Verständlich, dass man bei Fluke Trends aus dem Bereich sehr genau im Blick hat. Interessante Möglichkeiten bietet dabei unter anderem der neue WLAN-Standard 802.11ax.

Ob passive optische lokale Netzwerke, MPO-LWL-Anschlüsse, Modular Plug Terminated Links oder smartere Tools mit höherem Automatisierungsgrad und dem Einzug von Singlemode in den Indoor-Bereich – Fluke Networks hat die aktuellen Entwicklungen im Bereich optischer Netzwerke im Blick. Aber auch Themen wie vier-Paar-Power-over-Ethernet (802.3bt) und der neue WLAN-Standard 802.11ax haben Einfluss auf Entwicklungen und Trends im Bereich der optischen Netzwerke.

Passive optische lokale Netzwerke (POLAN)

Anstelle von Switches verwenden passive optische Netzwerke (PON) einfache Splitter, um Netzwerksignale auf acht bis 32 Benutzer aufzuteilen. Splitter sind stromunabhängig und äußerst zuverlässig. Das macht ihre Installation und ihren Betrieb kostengünstig. Passive optische Technologie ist bei Breitband-Glasfaseranschlüssen von Privat- und Geschäftskunden und bei Anwendungen, die als „FTTx“ zusammengefasst werden, weit verbreitet. Sie haben auch in Mehrfamilienhäusern sowie in der Gastronomie (Hotels und Resorts) ihren Platz gefunden. Die ISO (International Standards Organization) hat gerade begonnen, einen neuen Standard für die Prüfung von PON festzulegen (IEC 61280-4-3).

PONs beginnen nun auch im Unternehmensbereich in Form von Passive Optical Local Area Networks (POLAN) – einem vereinfachten Ansatz für die horizontale Büroverkabelung – Fuß zu fassen. Statt einen High-Speed-Glasfaser-Uplink, mit einem Switch und jeden Port über ein langes Kupferkabel mit einem Benutzer zu verbinden, wird der Uplink hier an einen passiven Splitter angeschlossen und jeder Port mit einem kleinen Workgroup-Switch (8–16 Ports) im Arbeitsbereich verbunden.

Benutzer stellen ihre Verbindung über ein einfaches Patchkabel her. Dieser Ansatz ist besonders interessant in neueren „kollaborativen“ Büroumgebungen, in denen eine große Anzahl von Benutzern leicht mit Kabeln unter 10 m Länge verbunden werden können. Eine Rekonfiguration ist ebenfalls einfach: Statt beispielsweise ein Dutzend Anschlussdosen umsetzen zu müssen, muss nur ein Faserlink gesetzt werden. Die restlichen Änderungen beschränken sich auf eine neue Pachtkabel Verbindung.

Während dieser Ansatz mehrere Vorteile bietet, könnte das größte Hindernis für POLAN sein, dass er zu neu ist, um von Netzwerkingenieuren vorbehaltlos übernommen zu werden.

MPO-Verbindungen werden in kleinere Rechenzentren, bei 5G-Anwendungen und sogar in Apartments und Hotels verlegt.
MPO-Verbindungen werden in kleinere Rechenzentren, bei 5G-Anwendungen und sogar in Apartments und Hotels verlegt. (Bild: Fluke Networks)

MPO (Multiple Push-On) LWL-Anschlüsse

Zwei weitere Trends kristallisieren sich im Markt optischer Netzwerke heraus. Erstens gibt es mit FOCSIS 18 einen neuen Steckverbinder-Standard. FOCIS 18 ergänzt mit seinen einen oder zwei Reihen von 16 Anschlüssen den FOCIS-5-Standard (mit einer oder zwei Reihen von 12 Anschlüssen). FOCIS 18 soll Verbindungen bis 400G unterstützen (400GBASE-SR32 und dann auch 400GBASE-SR16) und wird wahrscheinlich in Hyperscale-Rechenzentren eingesetzt werden. Während sich diese beiden Anschlusstypen in Größe und Geometrie ähnlich sind, wird eine Mehrheit der heutigen mit FOCIS-5-kompatiblen Messgeräte den neuen Standard nicht unterstützen.

Der zweite Trend ist die Übernahme der MPOs außerhalb des Rechenzentrums. Faser zur Antenne für 5G-Anwendungen erfordert Glasfasern mit hoher Bandbreite, für die MPO ideal geeignet ist. Sie sind auch vermehrt in Mehrfamilienhäusern und selbst in großen Unternehmen zu finden, wo sie das Rechenzentrum mit Unterverteilern verbinden, die sich näher am Endanwender befinden.

802.3bt – Vier-Paar-PoE (Power over Ethernet)

Nach mehreren Jahren Vorbereitung wurde der Standard für Vier-Paar-PoE (802.3bt) im letzten Sommer ratifiziert und in 2019 werden solch leistungsstarke Geräte sowohl quell- als auch verbraucherseitig breit verfügbar sein. Die neuen „bt“-Standard-Switches können bis zu 90 W über vier Twisted-Pair-Paare liefern. Damit können Planer die Kosten für die Installation von Strom-Anschlüssen für energiehungrige Geräte wie Beleuchtung, NAS und große Flachbildschirme sparen.

Zudem hat die Ethernet Alliance endlich die Verwirrung rund um die Leistungsklassen von PoE-Equipment entschärft. Über ein vereinfachtes Zertifizierungsprogramm für PSE (Power Sourcing Equipment) und PD (Powered Devices) wird die Leistungsklasse künftig direkt auf die Geräte gedruckt. Planer und Netzwerktechniker können dann sehr einfach prüfen, ob die PSE-Klasse den angeschlossenen PDs entspricht.

802.11ax

Der neueste Standard für Wi-Fi-Kommunikation, 802.11ax, bietet verbesserte Leistung, geringere Latenz und höhere Akku-Lebensdauer für tragbare Geräte. Die endgültige Ratifizierung des Standards wird noch in 2019 erwartet. Die Wi-Fi-Alliance hat ihm die Bezeichnung „Wi-Fi 6“ verliehen (und dem Vorgänger 802.11ac-Standard den Namen „Wi-Fi 5“), um den Unterschied zwischen den Standards künftig besser hervorzuheben. Produkte mit „.ax“ Unterstützung wurden bereits angekündigt und vollständig kompatible Hardware wird wohl ab Mitte 2019 verfügbar sein.

Da die maximale theoretische Bandbreite für eine .ax-Lösung über 8 Gbit/s liegt, scheint es nur logisch, dass die wahrscheinlichste Anschlusstechnologie 10 Gbps Ethernet sein wird (Kupfer oder Glasfaser). Angesichts der Attraktivität, Access Points über PoE mit Strom zu versorgen, wird Kupfer in den meisten Installationen wohl favorisiert werden. Für neue Installationen ist der empfohlene Ansatz daher, für jeden Access Point zwei Cat-6A-Anschlüsse bereitzustellen. Das ermöglicht eine potenzielle kombinierte Bandbreite von 20 Gbit/s.

Vorhandene Installationen mit Cat 5e oder Cat 6 stellen zwar eine Herausforderung dar. Aber neue NBASE-T-konforme Produkte lassen einen Betrieb bei bis zu 5 Gbit/s über Cat 5e oder Cat 6 zu. Dieser Ansatz hat allerdings einige Beschränkungen, die in einem Whitepaper auf der NBASE-T Alliance-Website erklärt werden.

Modular Plug Terminated Links sind bei Installationen beliebt, bei denen herkömmliche Wandplatten- und Gerätekabel unnötige Kosten und Komplexität verursachen.
Modular Plug Terminated Links sind bei Installationen beliebt, bei denen herkömmliche Wandplatten- und Gerätekabel unnötige Kosten und Komplexität verursachen. (Bild: Fluke Networks)

Modular Plug Terminated Links

Immer mehr Anbieter haben feldkonfektionierbare Stecker im Angebot, mit denen eine direkte Verbindung mit Geräten wie Access Points und Kameras ermöglicht wird. So werden Patchkabel und einWandanschlüsse überflüssig. Während dies nichts Neues ist, sind die von der TIA definierten Spezifikationen und Test-Methoden für diesen Ansatz neu. Diese Modular Plug Terminated Links (MPTL) erfordern ein spezielles Setup im Messgerät, um sicherzustellen, dass der feldkonfektionierte Stecker gemessen wird.

Smartere Tools mit einem höheren Automatisierungsgrad

Die neueste Generation an LWL-Messgeräten bietet zusätzliche Informationen und Automatisierung, mit denen sowohl unerfahrene Anwender als auch effizienter werden, insbesondere im Bereich der Glasfaser. Eine neue Generation von automatisierten LWL-Inspektionstools kann einzelne oder mehrfache Faserendflächen automatisch untersuchen, was die Inspektionszeit verkürzt und Benutzerfehler verringert. Für Benutzer mit geringer Erfahrung in der LWL-Fehlersuche bieten die neuesten OTDRs die Fähigkeit, Traces zu interpretieren und liefern einfache PASS- oder FAIL-Ergebnisse. Und für Kunden, die Hochleistungs-LWL-Links mit vorgegebenen technischen Grenzwerten messen, werden automatische, in die Dämpfungstestsets integrierte Berechnungen, die zu erwartende Leistung der Verbindungen basierend auf herstellerspezifischen Formeln und Vorgaben so bestimmen, dass auch Anfänger feststellen können, ob die Verbindung ordnungsgemäß installiert wurde. Mit Tools wie diesem kann das Arbeitspensum mit weniger erfahrenen Technikern geteilt werden, wodurch die Experten sich um die wirklich komplizierten Aufgaben kümmern können.

Singlemode kommt ins Haus

Traditionell wurde Singlemode für Langstrecken-Verbindungen von einem oder mehreren Kilometern Länge verwendet, was laserbasierte Transceiver mit hoher Leistung erforderte. Die Kosten dieser Transceiver betrugen mehr als das Fünffache der LED-basierten Multimode-Transceiver. Aber mit Blick auf die Zukunft setzen Hyperscale-Rechenzentren zunehmend Singlemode-Fasern auch für kürzere Strecken ein. Hersteller haben darauf reagiert und entwickeln nun kostengünstigere Laser-Transceiver. Dies hat zu einer derart drastischen Preissenkung geführt, dass nunmehr Singlemode durchaus mit Multimode konkurrieren kann. Das bedeutet, dass Netzwerkingenieure und ihre Vertragspartner künftig mehr als je zuvor mit Singlemode arbeiten werden.

Diese schwächeren LED-Transceiver sind zwar für viel kürzere Strecken ausgelegt als die deutliche leistungsfähigeren Weitstrecken-Transceiver, sie können jedoch immer noch deutlich längere Strecken überbrücken als Multimode. So kann z.B. 100G Ethernet bis zu 500 m auf Singlemode ausgeführt werden, was der fünffachen Strecke von Multimode entspricht. Aber es bleibt zu bedenken, dass Singelmode-Anwendungen für Kurzstrecken Dämpfungsbudgets erfordern, die denen von Multimode ähnlich sind: also beispielsweise 3.0 dB für 100GBASE-DR. Solche Singlemode-Anwendungen werden zudem stärker durch den Reflexionsgrad (Rückflussdämpfung) im Link beeinträchtigt. Aus diesem Grund werden Schrägschliff-APC-Stecker verwendet, die diesen Faktor minimieren. Es darf auch nicht vergessen werden, dass Singlemode durch den kleineren Kernquerschnitt anfälliger gegen Endflächen-Verschmutzung ist, daher werden Reinigung und Inspektion hier noch wichtiger.

Christian Schillab.
Christian Schillab. (Bild: Fluke Networks)

Manche Messgeräte, wie zum Beispiel die meisten Lichtquellen und Leistungsmessgeräte, arbeiten sowohl mit SM- als auch MM-Glasfaser sowie mit UPC- und APC-Steckverbindern. Der Anwender muss jedoch sicherstellen, dass sie die korrekten Wellenlängen für SM unterstützen, und man wird wahrscheinlich neue Testreferenzkabel benötigen. OTDRs müssen jedoch spezifisch auf MM und/oder SM sowie die entsprechenden Steckverbinder ausgelegt sein. Die meisten Inspektionskameras und Reinigungsinstrumente unterstützen beide Modi, obwohl zur Ansicht von APC-Endflächen wahrscheinlich ein zusätzlicher Adapter für die Kamera erforderlich ist.

Über den Autor

Christian Schillab ist European Produkt Manager InfrastructureSuperVision bei Fluke Networks Europe. In Zusammenarbeit mit Herstellern von strukturierten Verkabelungssystemen beschäftigt er sich seit 2001 unter anderem mit der Thematik Feld-Test bzw. Patchkabel-Test.

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