Damit der 10G Ethernet Link hoch kommt und stabil steht - auch auf alten Multimode Fasern OM2 / OM1

Wir haben uns in den letzten Wochen der Problematik angenommen, dass in den vergangenen zwei Jahrzehnten viel Multimode-Faser in Gebäuden verlegt wurde. Damals kamen hauptsächlich OM1 (62,5/125) und OM2 (50/125) Fasern zum Einsatz. Soweit ist das kein Problem - jedoch wurden diese Fasern in den Netzplanungen für Geschwindigkeiten von 10 oder 100Mbit berücksichtigt. Auch der Umstieg auf 1G Ethernet stellte noch kein Problem dar. Nun aber steigen die Bandbreitenanforderungen an die Netze, v.a. die Anbindung der Access Switche wird mittlerweile immer öfter mit 10G Ethernet realisiert werden soll/muss. Hierbei gilt es jedoch zu beachten, dass auf OM1 Fasern die maximale Länge mit 10G Ethernet bei 33m und bei OM2 ganze 86m beträgt. Verinnerlicht man sich diese beiden Zahlen mal und mapped sie in Gedanken auf die Größe eines Gebäudes, so stellt man schnell fest, dass die Strecken oft länger als 100m sind. Das ist auch historisch bedingt, denn Glasfaser wurde noch vor 10 Jahren immer dann eingesetzt wenn die 90+10m für Cat5 nicht mehr ausreichten.

Fragt man nun Glasfaserkabelhersteller nach Lösungsvorschlägen, so ist die Antwort meist so einfach wie niederschmetternd: „Wenn Sie 10G auf einer Strecke mit 100m realisieren wollen, dann müssen Sie eine OM3 Faser oder besser (für den Kabelhersteller) eine OM4 Faser verlegen!“ Diese Aussagen wollten wir so nicht stehen lassen, denn der Aufwand eine neues Faser in einem Gebäude einzuziehen ist immens – ganz zu schweigen von den Kosten. Deswegen haben wir uns daran gesetzt und Tests mit diesen alten Fasern gemacht. Wir wollten herausfinden, ob man die 86m Schallmauer bei einer OM2 mit regulären Optiken durchbrechen kann – und - soviel vorweg: Ja, es geht!

 

Testaufbau:

Unser Testaufbau war recht einfach – die Beschaffung jedoch etwas umständlich. Wir haben ein 15 Jahre altes Installationskabel mit 24 Fasern und einer Gesamtlänge von 80m hergenommen und in verschiedenen Kaskaden zusammengespleißt (allgemein haben wir akribisch darauf geachtet, dass alle eingesetzten Komponenten alt sind bzw. die Stecker eine mechanische Alterung aufweisen). Jede Kaskade wurde mit einem SC Stecker versehen und das ganze auf ein Patchfeld gebracht. Somit hatten wir die Möglichkeit eine Multimodestrecke von 80 bis 1920m zu patchen. Auf diese unterschiedlichen Strecken haben wir dann ein definiertes 10G Signal gebracht – dieses wurde von einem 10G Signalgenerator erzeugt. Am anderen Ende lauschte ein 10G Bit Error Rate Tester (BERT) und verglich das gesendete Muster des Signal mit dem empfangenen Muster auf der Empfangsseite. In anderen Worten: ein typischer BERT. Wir haben dann in den 80m Kaskaden die Strecke kontinuierlich verlängert. Das haben wir soweit getrieben, bis wir eine Fehlerrate von 10-13 nicht mehr erreichen konnten (die 10-13 ist ein typischer BERT Wert für 10G Ethernet). Das Ergebnis überraschte uns selbst. Wir konnten auf einer Strecke von bis zu 640m bzw. 1700m einen stabilen 10G Ethernetlink realisieren.

24 x 50/125 Fasern zu verschieden Kaskaden zusammengespleißt24 x 50/125 Fasern zu verschieden Kaskaden in einem Patchfeld zusammengespleißt und dann nach bedarf gepatched

 

Welche „anderen“ Komponenten kamen zum Einsatz?

In erster Linie haben wir zum Testen einen 10G XFP LR mit 1310nm und einem DFB Laser genommen. Das waren die 640m! Die 1700m wurden mit einem 10G XFP ER auf 1550nm erreicht. Weiterhin haben wir für die Einkopplung des Lasers ein Mode-Conditioning-Kabel verwendet.

 

Fazit: nicht immer der Kabel-Lobby glauben und sprecht uns für einen Test auf eurer Infrastruktur an.

Der gesamte Test wurde freundlicherweise von Dirk Spieß unterstützt – eine Koryphäe der passiven Glasfasertechnik. Er hat die Strecken gespleißt und einzeln mit seinem OTDR eingemessen!

 

Disclaimer: wir können nicht behaupten, dass dieser Aufbau für alle im Feld installierten Fasern gilt. Wir haben aber stets darauf geachtet, dass wie oben beschrieben, alle eingesetzten Komponenten (bis auf die Optiken) so alt wie möglich sind. Es wird durchaus Fälle geben bei denen die 640m nicht erreicht werden können. Aber einen Versuch ist es allemal wert, bevor man anfängt die Wände für eine neue Glasfaser aufzuklopfen!

Update: Vergangene Woche wurde ich zu einem Projekt dazu geholt, bei dem in 2010 eine 300m lange OM4 Faser verlegt worden ist – ganz frisch und schön mit dem OTDR eingemessen. Die Protokolle sahen auch gut aus. Allerdings war es nicht möglich mit den originalen 10G SR Optiken einen Link aufzubauen. Witziger weise sagt der OM4 Standard, dass bei 10G theoretisch 500m realisierbar sein sollten!
Den Kunden haben wir dann durch den Einsatz von unseren 10G LR Optiken erlöst. Der Link kam hoch und nach ca. 5 Monaten Stillstand auf der neuen Strecke, konnte nun zum ersten Mal Daten mit 10 Gigabit pro Sekunde fließen! (unter vorgehaltener Hand und leider nicht schriftlich hat der Hersteller der aktiven Komponenten mitgeteilt, dass normalerweise ab 250m den Einsatz von Singlemodefasern empfohlen werden!)

22 Gedanken zu „Damit der 10G Ethernet Link hoch kommt und stabil steht - auch auf alten Multimode Fasern OM2 / OM1“

  • "Weiterhin haben wir für die Einkopplung des Lasers ein Mode-Conditioning-Kabel verwendet."

    Kannst Du das etwas genauer erklären? Ist das ein spezielles Patchkabel, das sozusagen MM auf SM umsetzt?

    • Gerne. Bei einem Mode-Conditioning Kabel wird eine Multimodefaser mit einer Singlemodefaser verspleißt. Beim verspleissen wird aber darauf geachtet, dass nicht die Kerne der beiden Fasern zentriert sind, sondern dass der Singlemodekern an den äußeren "Ring" des Multimodekerns (also ganz außen bei dem Durchmesser von 50µm oder 62,5µm) angesetzt wird - sozusagen am Rand. Durch diesen Versatz wird die Einkopplung des Signals verbessert. Dieses Konstrukt wird aber nur für die Senderichtung verwendet. In Empfangsrichtung kommt eine reguläre Multimodefaser zum Einsatz.

      Man muss allerdings dazu sagen, dass wir bei unseren Messungen die selben Ergebnisse mit und ohne Mode-Conditioning Kabel erzielt haben. Weiterhin müssen die Kabel extra angefertigt werden. Dadurch ergeben sich meiner Meinung zwei erhebliche Nachteile der Mode-Conditioning Patchkabel. 1. lange Lieferzeiten und 2. eine deutlich höheren Preis bei der Anschaffung eines Patchkabels im vergleich zu einem regulären Patchkabel. Deswegen würde ich immer zuerst mit einem regulären Multimode-Patchkabel testen und wenn das zu keinem guten Ergebnis führt, dann würde ich den Einsatz eines Mode-Conditioning Kabel erwägen.

  • Danke für die Info! Verstehe ich richtig, dass die 640m mit LR XFP Transceivern ohne MCP Kabel erreicht wurden? Hat ein MCP Kabel wirklich keinen Unterschied gemacht? Was genau war das für ein Kabel (OM1, OM2)? Ich sehe im Bild auch Single-Mode Kabel? Was wurde damit getestet?

    • sorry für die späte Antwort.
      Ja, die 640m wurden auch ohne Mode-Conditioning-Kabel (MCP) erreicht. Unser Testkabel war eine OM2 Faser (auch wenn der äußere Mantel des Kabels gelb ist und man so auf Singlemode tippen würde). Im Test kam keine Singlemode Faser zum Einsatz.

  • Gibt es denn allgemein Erfahrungswerte über den Einsatz von LR Modulen über MM-Fasern? Dieses Thema wird nur all zu gerne so gut wie nirgends angeschnitten. Würden sich ~5-10 Meter MM Patchkabel eignen um auch Module mit 40/80/120km Reichweite zu testen oder ist trotzdem noch ein Dämpfungsglied notwendig?

    • mittlerweile haben Kunden von uns einige 10G Strecken mit LR Optiken auf Multimode (war meist OM2) erfolgreich in Betrieb genommen - Längen zwischen 100 und 250m sind hier die Regel. Der Test hier hat ihnen das notwendige Vertrauen gegeben.

      Das Thema - mit LR Optiken auf Multimodefaser - wird kaum bis gar nirgends angesprochen, da es hierzu keine Standards gibt und sich niemand (Kabelhersteller, Optikhersteller) an dieser Stelle aus dem Fenster lehnen möchte. Wer auf der sicheren Seite sein will und sein Netz standardkonform bauen will, der muss neue Kabel legen oder eben auf 10G verzichten.

      Wenn du selbst Tests mit 40/80/120km Optiken auf Multimode durchführen möchtest, dann bringt es dir nichts, wenn du nur 10 Meter Multimode Faser nimmst und abdämpfst. Die Dämpfung ist bei diesem Vorhaben das geringste Problem. Wir mussten den Empfänger des XFP ER beim 1700m Test ziemlich abdämpfen, denn unsere Multimode hatten bei 1550nm effektiv nur 3dB Dämpfung auf dieser Distanz. Die optischen Effekte, wie die Mehrwegeausbreitung des Lichts in der Gradientenfaser machen hier deutlich grössere Probleme für das Signal. Die 1700m haben wir mit einem XFP ER (1550nm) erreicht. Dort ist ein EML Laser verbaut (genau wie in einem XFP ZR, allerdings hat der Laser dort eine höhe Dispersions Toleranz. Die Dispersionseffekte wiederum spielen auf Singlemode erst bei mehreren Kilometern eine tragende Rolle. Um es genau zu wissen, müsste man die Dispersion bei 1550nm auf eurer Multimodefaser messen).
      Zusammenfassend glaube ich nicht, dass die 1700m gravierend zu erhöhen sind.

      • Genau das was wir benötigen. Wir betreiben seit Jahren eine 1GB-Strecke über OM2 und min. 180m - links 3750e und rechts 3750x. Wir müssen jetzt aber dringend auf 10G hoch und das funktioniert mit den regulären 10G-Modulen nicht. Welche Module würdest Du für den 3750e und den 3750x empfehlen, um die Strecke sauber zu betreiben? Benötigen wir dann auch die MCPs?

        • was man an Ostern nicht alles findet ;-)

          Ihr solltet mit einem LR Transceiver die 180m OM2 hinbekommen. Konkret heisst das für den 3750e ein X2-Adapter (# 2.PCT) zusammen mit einem SFP+ LR (# P.1396.10). Im 3750x braucht ihr entweder das "2 x 10GE Network Module" (# C3KX-SM-10G) oder das 2 x 10GE / 4 x 1GE Network Module (# C3KX-NM-10G) und dann dort einen SFP+ LR (# P.1396.10) rein. Achtung, beim C3KX-NM-10G sind 10GE nur in Slot 2 und 4 unterstützt und es gibt nur ein paar zulässige Slot-Kombinationen von 1GE SFP und 10GE SFP+.
          Ich würde im ersten Schritt ohne MCP testen. Wenn der Link stabil und sauber läuft, sehe ich keinen Grund für das MCP.

  • Hallo Ihr Pioniere der LWL- Technik,
    leider bin ich erst vor ein paar Tagen auf diesen Beitrag gestossen. Die Thematik ist brandaktuell. Nicht das
    LWL-Kabel bringt die Reichweite bzw. die Bandbreite, sondern die richtig eingesetzten Tranceiver. Dafür gibt
    es seit 2006 den LRM-Standard vom IEEE, wo die Reichweiten bereits für die Kabel OM1 und OM 2 mit 220 m
    für 10 GBase LRM /1310 nm angegeben werden. Das ist eine Mindestangabe, bezüglich Reichweite gibt es noch
    viel Potenzial. Und auch bei der OM 4 bringt nicht die laseroptimierte Faser sondern die SFP mit den VCSEL,s
    den höchsten Anteil an der modalen Bandbreite. Mit der Definition und mit dem Umgang der OM 3 und OM 4
    wird viel Schindluder im Markt getrieben. Sie haben mit der nichtlauffähigen Applikation 10GB /OM4 den Nagel
    auf den Kopf getroffen. Schade , dass das Wissen um diese Problematik wenig verbreitet ist. Also, ein
    bemerkenswerter Beitag, den Sie offen gelegt haben.

    Hans - Dieter - Süllwold

    Hans-Dieter-Süllwold 8. April 2013 um 11:34 Antworten
  • Ich beschäftige mich mit dem Thema auch schon länger, habe selbst durch viel Recherche heraus bekommen (leider bevor ich auf diesen Artikel gestoßen bin) dass 10G auch durchaus mit OM2 über längere Distanzen möglich sein soll. Leider gibt es bei uns eine OM2 Verkabelung zwischen zwei Gebäuden die durch eine Straße getrennt sind, da einfach mal eine neue Faser zu ziehen ist kaum möglich. Da ich dort leider nur 3 Fasern liegen habe, sind selbst bei der Verwendung aller 3 Fasern mit 1G schon jetzt Bandbreitenlimits gegeben. Da ich vor kurzem eine 10G Strecke über 8 Kilometer in Betrieb genommen und gleich ein paar SFP+ LR mehr mitbestellt habe, wollte ich jetzt mal den Versuch starten die Strecke mit 10G in Betrieb zu nehmen. Leider klappt das nicht, es kommt nur sporadisch ein Link zustande. Event. habe ich doch Probleme mit Singelemode auf Multimode, da wenn ich die Faser leicht LC Slot bewege ein Link zustande kommt. Mit einem SFP+ SR bekomme ich im übrigen immer einen Link, nur ist da die Fehlerrate so extrem hoch dass ich keine Daten durch bekomme. Sollte ich es doch mal mit einem Mode-Conditioning-Kabel probieren?

    • Hi Christian,

      hast du auf deinem "wackeligen" 10G Link durchgängig Multimode Kabel verwendet? Ich vermute mal ja, da du auf der selben Strecke auch die SR mit den vielen Bitfehlern getestet hast.
      Kannst du mir mal die Dämpfungswerte (in beide Richtungen gemessen) und die Länge der Strecke posten. Mich irritiert die Tatsache, dass der LR-basierte Link nur durch das "wackeln" hochkommt bzw. der SR-basierte Link einen Link bei einer extrem hohen Fehlerrate anzeigt (müsste auch hier keinen Link mehr anzeigen bzw. der Link müsste flappen). Durch die Messung können wir die Ursache vielleicht eingrenzen, denn du kannst mit einem Mode-Conditioning Kabel Erfolg haben, jedoch kann die Strecke immer noch sehr schlecht sein.

      Thomas

      • Hallo Thomas,

        ich wollte nur noch mal berichten dass die Strecke mit 10G LRM Modulen nun funktioniert, scheinbar ist diese zu kurz für LR aber zu lang für SR. Mit dem LRM hab ich jetzt auch über mehrere Wochen nicht mal einen einzigen Bit Fehler, also kann ich bei dem Thema 10G über unsere OM2 Strecke erst mal einen Haken hinter machen. Da wir 4 Fasern haben, kann ich so erst mal bis 40G ausbauen. Vielleicht graben wir irgendwann mal wieder und legen gleich OS2.

        Danke für die wirklich schnelle Hilfe und die Teststellung der Module.

        Gruß
        Christian

  • Guten Tag,

    vielen Dank für den sehr gut geschriebenen und informativen Artikel! Nach dem Lesen habe ich das Szenario Aufgrund dringenden Bedarfs an einer Außenstelle der Firma implementiert.

    Der Aufbau ist der folgende: es gibt zwei Rechenzentren, welche über einen Gebäudehauptverteiler verbunden sind. Zwischen RZ1 und GVH liegt eine ca. 450m lange OM1 Faserstrecke aus den frühen neunzigern. OTDR Diagramme liegen vor, die Kabel haben akzeptable Dämpfungen zwischen 1,8 und 3 db. Zwischen dem Gebäudehauptverteiler und dem RZ2 liegt eine neu gespleiste OM4 Faserstrecke. Die Dämpfungswerte sind hier deutlich niedriger (<1db).

    Während der Link auf einem Faserpärchen problemlos "hoch" kommt, schaltet das zweite Pärchen nach kurzer Zeit mit flapping ab. Aktuell verwenden wir zum Einspeisen reguläre OM2 MM Kabel an SingleMode LX Optiken.

    Daher würde ich gern der Idee folgen und Mode Conditioning Kabel verwenden. Jedoch habe ich hier die Möglichkeit, 62,5/125µ und 50/125µ zu erwerben. Welches ist das geeignetere Kabel unter dem Hintergrund, dass im GHV ein Übergang von OM1 auf OM4 stattfindet?

    Viele Grüße, André

    • Hi André,

      danke für das Feedback zum Artikel.


      Daher würde ich gern der Idee folgen und Mode Conditioning Kabel verwenden. Jedoch habe ich hier die Möglichkeit, 62,5/125µ und 50/125µ zu erwerben. Welches ist das geeignetere Kabel unter dem Hintergrund, dass im GHV ein Übergang von OM1 auf OM4 stattfindet?

      mmmh, das wird so leider nur schwer gehen bzw. wie von dir beschrieben kann es funktionieren, muss aber nicht. Warum?
      Deine Strecke RZ1 GVH ist OM1 (62,5µm) und bei GVH RZ2 ist es eine OM4 (50µm). An der Kopplung im GVH wird es zu einer ziemlich hohen Dämpfung und Reflektionen kommen - da hilft leider auch kein Mode-Conditioning-Kabel. Kritisch ist hier der Übergang von 62,5µm nach 50µm. Dagegen 50µm nach 62,5µm wiederum is unkritischer, aber nicht optimal (jeweils aus Sicht des Senders betrachtet). Da du aber für eine bidirektionale Übertragung beide Richtigungen betrachten musst, ist hier der Empfänger das Problem. Ich hoffe das klingt logisch
      Fazit: im GVH solltest du einen Switch als Medienkonverter verbauen. Mode-Conditional-Kabel benötigst du nicht, nimm auf der RZ1 GVH strecke einfach OM1 patchkabel in Kombination mit den LXen. Auf der Strecke GVH RZ2 kannst du reguläre SXen nehmen.

      Viele Grüße Thomas

  • Hallo Thomas,

    wir haben eine ca. 100 m lange LWL-Strecke (50/125, von ca. 1995) zwischen zwei Gebäuden. Im Gebäude A wird die alte Leitung per Patchkabel mit einer 20m-LWL-Strecke (OM3) verbunden. Die Gesamtstrecke beträgt also ca. 121 m.
    Verstehe ich deinen Blogeintrag richtig, dass wir an den Enden einfach zwei 10GBase-LR-LC-Transceiver-Module mal testen sollen? Obwohl die eigentlich überhaupt nicht für unsere Multimode-Kabel gedacht sind? Und die aber dennoch funktionieren müssten?

    Das wäre ja prima!

    Oder wird das wegen der Verlängerung nicht funktionieren?


    Viele Grüße
    Stefan

    • Hi Stefan,

      korrekt, die 121m solltest du auch mit 10G "befeuern" können. Wenn möglich, dann ersetze das 20m Patchkabel durch ein OM2 Kabel - somit vermeidest du unvorhersehbare Modeneffekte beim OM2-OM3 Mix.

      Ich würde aber erstmal mit 10G SR Transceivern testen, denn die 86m bei OM2 ist nur eine Limitierung durch den Standard. In der Praxis wird diese Distanz meist übertroffen. Wenn die 10G SR Bitfehler werfen oder der Link flappt, dann greif zu 10G LR oder LRM.

      Grüße Thomas

      • Hey Thomas!

        Herzlichen Dank für die schnelle Antwort! Wir werden mal schauen, dass wir die benötigte Technik zum Testen herbekommen. Bin schon sehr gespannt. Wird leider noch einige Zeit dauern....

  • Hallo Thomas,

    danke für einen hervorragenden Artikel!
    Gerade haben wir eine 250m OM2-Strecke mit LR-Modulen auf zwei Nortel 5530 in Betrieb genommen. Der Link steht sofort und läuft einwandfrei. Ohne diesen Artikel hätten wir natürlich blind der Kabel-Lobby getraut...

    Gruß

    Jan
    Gymnasium am Silberkamp Peine

  • Hallo Thomas,
    zuerst vielen Dank für den Artikel ! Bei uns steht auch ein Upgrade von 1G auf 10G an, verlegt sind "natürlich" OM2 MM 50/125. Die Strecke hat 190m. Die Switche sind von HP (2920-48G) . D.h. bei der Länge müsste es doch mit den Transceivern J9152A (LRM) laufen. Oder gibt es eine bessere Lösung ? Meine Erfahrung mit nur dieser einen LWL Strecke gibt das leider nicht her :-(

    beste Grüße Thorsten

    • Hi Thorsten. 190m mit OM2 sollte auch wunderbar mit LRM gehen.
      Ich tendiere meist zu LR Transceiver, da diese universeller einsetzbar (Singlemode + Multimode) und besser verfügbar sind. Preislich schenken sich die LRMs (P.1396.2M) zu den LRs (P.1396.10) nichts.

  • Hello,

    sagt mal welche art von DFB-Laser habt ihr denn verwendet? Also welche nm? (Siehe
    DFB-Laser ) Oder ist das generell egal für diesen Test? Würde mich nur interessieren, weil ich gerade im E-Technik-Studium viel dazu höre.

    lg
    Marvin

  • Wie sieht es denn mit 40G IR4 LC Optiken auf OM2 aus? Diese verwenden ja sogar noch den 1270nm Wellenlängenbereich und sollten damit ähnlich gute Ergebnisse erzielen, oder?

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