Fiber TAPs praktisch im Produktivnetz eingesetzt

Vor ein paar Tagen wurde ich zum Trouble-Shooting einer Multimode Fiber TAP Installation gerufen.

Vor Ort habe ich das folgende Setup vorgefunden:

this is the schematic how a fiber tap is used in a productive network environment

Das ist ein ganz gewöhnliches Setup für Fiber TAPs. Allerdings gab es das Phänomen, dass der 10G Analyser den Link nur detektieren konnte, wenn man am Stecker gewackelt hat. Das war das Problem. Es konnte keine zuverlässige Verbindung zum Analyser hergestellt werden, die Verbindung zwischen Server und Switch jedoch war stabil.

Mittels einem einfachen Optical Power Meter (OPM) habe ich nachfolgende Werte gemessen und mit Hilfe der Datenblätter das Problem eingegrenzt:

Server   <----->    Fiber TAP   <---->   Switch 
TX1: -2.5dBm          70/30              TX2: -3.0dBm 
RX1: -5.0dBm            |                RX2: -4.5dBm
                        |
                    10G Analyser
                    RX1: - 11.5dBm
                    RX2: - 12.5dBm

Der Fiber TAP hatte laut Datenblatt einen Loss von -2.1dB auf der Netzwerkseite (Verbindung Server zu Switch) und -6.3dBm am Monitorport (zum 10G Analyser). Die Receiver Sensitivity der eingesetzten SFP+ SR Transcevier lag bei -12.0dBm und somit lief RX2 ausserhalb der Spezifikation. Das erklärte den unzuverlässigen Link zum Analyser hin.

Das Ergebnis ist äußert unbefriedigend! Denn macht man seine Hausaufgaben, dann errechnet man einen theoretischen RX2 Pegel von ca. -9.8dBm am Analyser  (TX2 -3.0dBm + Monitor-Port TAP -6.3dB + Steckerverbindung -0.5dB) bzw. RX1 Pegel von ca. 9.3dBm. Praktisch haben wir aber fast ganze 3dB weniger an den beiden RX Ports des Analysers gemessen! Als erster Lösungsnsatz wurden die Transceiver am Server und Switch getauscht. Danach sahen die RX Pegel am Analyser „ok“ aus (ca. -10dBm), obwohl die zweiten Transceiver vergleichbare TX Pegel wie die ersten Transceiver hatten. Ein Wechsel der Patchkabel eines anderen Herstellers hatte kaum Auswirkung auf die Messergebnisse.

Erklären kann ich mir dieses Phänomen nur aufgrund der Tatsache, dass die mechanischen Toleranzen zwischen Stecker-Ferrule und Transceiver-Sender bzw. Empfänger hier zugeschlagen haben. Für den praktischen Einsatz ist das definitiv nix – es skaliert einfach nicht, wenn man zuerst wirklich alle 6 Verbindungen an beiden Enden durchmessen muss, damit der Link sauber steht. Dazu gilt dann noch, dass man die Verbindung ja nicht mehr anfasst, weil sich sonst Fehler einschleichen.

Wir machen nochmal unsere Hausaufgaben und stellen uns folgende Fragen:

  1. Was ist das minimal Powerbudget von unseren SR Transceivern?
    Antwort: das Powerbudget der meisten Anbieter liegt bei ca. 6dB, denn der minimale TX Pegel von 10G XFPs und/oder SFP+en liegt bei -6dBm. Die maximale Receiver Sensitivity liegt bei -12dBm – manche Anbieter sagen -11.5dBm oder gar -9.9dBm, doch meist können SR Transceiver bis -12dBm ab. -12dBm - -6dBm gibt 6dB Powerbudget
  2. Gibt es Multimode Fiber TAPs mit einem anderen Ratio?
    Antwort: ja, es gibt sie mit dem Ratio 90/10, 80/20, 70/30, 60/40 und 50/50. Die korrespondierenden Loss-Werte beider Ports sehen folgendermaßen aus:
Split Ratio    Network Port Loss   Monitor Port Loss 
50:50               4.6dB               4.6dB   
60:40               3.1dB               5.1dB
70:30               2.1dB               6.3dB
80:20               1.8dB               8.1dB
90:10               1.3dB               11.5dB

Kombiniert man nun alle die obigen Erkenntnisse:

  1. Ich habe testweise die Sendeleistung von 1000 Stück SR Transceiver angeschaut und es war keiner dabei der mit weniger als -3.5dBm gesendet hat. Da der Sender die Varianz in das effektive Powerbudget eines Transceivers bringt, ist die Eintrittswahrscheinlichkeit von einem Powerbduget von 6db eher gering. In der Praxis können wir eher von ca. 8db Powerbudget bei 10G SR Transceivern ausgehen.
  2. Toleranzen können uns bis zu 3dB Loss erzeugen.
  3. Die Empfänger am Switch und Server haben auch eine Receiver Sensitivity von -12dBm

Dann kommt man zu dem Schluss dass im praktischen Einsatz eigentlich nur Multimode Fiber TAPs mit einem Ratio von 60/40 oder 50/50 zum Einsatz kommen können und sollten. Alle anderen sind nicht praktikabel bzw. bescheren einem sehr viel Ärger, da der Link zum Monitor Gerät (bei uns der 10G Analyser) nicht stabil werden kann.
Das war dann schlussendlich auch die Lösung. Die Taps mit dem Ratio 70/30 werden gegen 60/40er getauscht.

Disclaimer: es wurden bei dem Vor-Ort-Einsatz alle Steckverbindungen schön brav gereinigt.

Ein Gedanke zu „Fiber TAPs praktisch im Produktivnetz eingesetzt“

  • Hallo, meine Antwort ist wie folgt: Die Koppelverhältnisse beim MM-TAP sind durch durch die Modenselektion des VCSEL nicht mehr eindeutig. Ein definiertes Koppelverhältnis kommt nur dann zum Tragen, wenn voll angeregt wurde bzw. Modengleichgewicht eingetreten ist. Bei geringen, toleranzbedingten Ankoppelfehlern im Stecker (Besonders bei Winkelversatz) schielt der Lichtstrahl am Eingang des TAP und verändert besonders
    die Ausgangsleistung des gedämpften Tores. Dann ist es schon besser einen 3-dB TAP zu verwenden, voraus-
    gesetzt, dass die Streckendämpfung mit 3 dB überwunden werden kann. Das Powerbudget war ja mit 6 dB
    angegeben. Auch die Messtechnik (Transmissionsverfahren) ist bei VCSEL mit MM nicht mehr so eindeutig,
    weil nur Grundmoden eingekoppelt werden. Die einzige Möglichkeit bei MM ist, hier mit Vorlaufasern >500 m
    zu arbeiten, damit sich annähernd Modengleichgewicht einstellt. Für das Messen an MM in Verbindung mit
    VCSEL -Quellen stehen in der Praxis noch viele Überraschungen bereit.

    Hans-Dieter-Süllwold 26. April 2013 um 14:18 Antworten

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