Know-how

05. Mai 2017

Die neue Faserkategorie OM5

Auch bei den Multimode-Fasern macht die rasante Entwicklung zu immer größerer Bandbreite nicht halt. ISO/IEC arbeitet an der Spezifikation der OM5-Faser, mit der 100 Gigabit Ethernet über zwei Fasern übertragen werden soll. Doch noch sind nicht alle Normungsarbeiten abgeschlossen. Dieser Artikel gibt einen Überblick über den Stand der Dinge.

Übersicht:

  • OM5 ist eine neue Multimode-Fasertype.
  • Die reine Faserspezifikation ist in den USA bereits genormt, international ist das noch in Arbeit.
  • OM5-Fasern sind noch nicht in den aktuellen Verkabelungsnormen enthalten, werden aber in die kommenden Ausgaben der ISO/IEC 11801, der DIN EN 50173-1 und der ANSI/TIA-568.3-D aufgenommen werden.
  • OM5-Fasern ermöglichen die Übertragung von Daten bei vier verschiedenen Wellenlängen gleichzeitig
  • OM5-Fasern sind vollständig rückwärtskompatibel zu OM3- und OM4-Fasern.
  • Diskutierte Ethernet-Varianten und Leitungslängen mit OM5-Fasern:
    • 100 Gigabit Ethernet über zwei Fasern und LC-Duplex-Stecker über 150 Meter
    • 400 Gigabit Ethernet über acht Fasern und MPO-Stecker über 150 Meter

 

OM5-Fasern allgemein

Faserquerschnitt.jpg„OM“ steht für „optical fibre multimode“, zu Deutsch „Multimode-Glasfaser“.

In den aktuellen Fassungen der deutschen, europäischen und internationalen Verkabelungsnormen sind die Typen OM1 bis OM4 enthalten. Die Normen sind allerdings schon ein paar Jahre alt, die DIN EN 50173-1 beispielsweise stammt vom September 2011. Die neue Faserkategorie OM5 soll noch höhere Datenraten als die bisherigen Faserkategorien übertragen können. 


Faserquerschnitt einer LWL-Multimodefaser

Technischer Hintergrund

In Multimodefasern der Kategorien OM1 bis OM4 wird Licht der Wellenlänge 850 nm übertragen, seltener auch 1300 nm. Damit ist nur ein Datenstrom („Kanal“) in eine Richtung möglich. Für eine Verbindung werden zwei Fasern (eine für Senden, eine für Empfangen) benötigt. Dies gilt so für Datenraten bis einschließlich 10 Gigabit pro Sekunde.

40 und 100 Gigabit Ethernet über Multimodefasern verwenden eine andere Technik. Datenraten von 40 beziehungsweise 100 Gigabit pro Sekunde sind zu hoch für die bisherigen Multimodefasern. Der Sender teilt die 40 bzw. 100 Gigabit pro Sekunde in einzelne Ströme von jeweils 10 Gigabit pro Sekunde auf und der Empfänger setzt sie wieder zusammen. Der Fachbegriff dafür lautet „parallel-optische Übertragung“. Vergleichbar ist das mit einer Autobahn mit mehreren Fahrstreifen. Für 100 Gigabit Ethernet werden dabei zehn Fasern für die Übertragung in eine Richtung benötigt, insgesamt also zwanzig. Das ist technisch machbar, allerdings mit großem Aufwand an Glasfasern an Elektronik: zehn einzelne Laserdioden für Senden und zehn weitere für Empfangen müssen auf engen Raum untergebracht werden.

Bei Singlemodefasern ist die Verkabelung wesentlich einfacher. Durch ihre enorme Bandbreite können mehrere Datenströme (Kanäle) gleichzeitig mit Licht unterschiedlicher Wellenlänge übertragen werden. Bei Radio und Fernsehen ist es seit Jahrzehnten üblich, die Programme der verschiedenen Sender in verschiedenen Frequenzbereichen (sog. Bändern) gleichzeitig zu übertragen. Bei Singlemodefasern funktioniert das genauso, nur spricht man bei der Übertragung von Licht nicht von Frequenzen, sondern von Wellenlängen. Der Vorteil dieser Technologie ist: Es wird nur eine Faser für die gleichzeitige Übertragung mehrerer Datenströme benötigt, und damit genügen wesentlich dünnere und preiswertere Kabel. Der Nachteil: Die Elektronik bei Sender und Empfänger ist teurer. Der Fachbegriff für diese Technik ist „WDM – Wavelength Division Multiplexing“, zu Deutsch „Wellenlängenmultiplex“.

Bei Multimodefasern war diese Technik bis auf wenige Ausnahmen bislang nicht üblich, da die klassische Elektronik für Multimodefasern recht preiswert ist. Beim Aufwand für 100 Gigabit Ethernet mit 20 Fasern wünschen sich viele Anwender jedoch die einfache Handhabung mit zwei Fasern und LC-Duplex-Stecker, die sie bei Multimodefasern bis 10 Gigabit pro Sekunde gewöhnt sind. Und mit „SWDM – Short Wavelength Division Multiplexing“ ist das möglich.

Die Lösung: 100 Gigabit Ethernet mit OM5-Fasern

Zurzeit wird über eine 100 Gigabit-Ethernet-Variante diskutiert, bei der die 100 Gigabit pro Sekunde in vier Datenströme zu je 25 Gigabit pro Sekunde aufgeteilt werden. Mit der SWDM-Technik können die vier Datenströme in vier verschiedenen Wellenlängen (850, 880, 910 und 940 nm) übertragen werden. Dazu sind spezielle Multimodefasern nötig, die die verschiedenen Wellenlängen annähernd gleich gut übertragen können. Die neuen OM5-Fasern sind für Licht der Wellenlänge 850 bis 950 nm optimiert. Mit der neuen Ethernet-Variante und den neuen OM5-Fasern wären dann 100 Gigabit pro Sekunde über eine maximale Leitungslänge von 150 Metern mit nur zwei Fasern und LC-Duplex-Stecker möglich.

Noch höhere Datenraten

Fasern der Kategorie OM3 und OM4 können pro Faser nur 10 Gigabit pro Sekunde übertragen. Bei höheren Datenraten kommt die parallel-optische Übertragung zum Einsatz, die mehrere Fasern verwendet. Stand heute gibt es 40 Gigabit pro Sekunde über acht Fasern (vier für Senden, vier für Empfangen) und 100 Gigabit pro Sekunde über zwanzig Fasern (zehn für Senden, zehn für Empfangen). Mit OM3-Fasern beträgt die maximale Leitungslänge inklusive Patchkabel 100 Meter, mit OM4-Fasern 150 Meter.

Mit der SWDM-Technik und OM5-Fasern ist momentan zwar keine größere Leitungslänge als die 150 Meter angedacht, doch da in jeder Faser vier Datenströme mit je 25 Gigabit pro Sekunde übertragen werden können, sind bei acht Fasern Datenraten von 400 Gigabit pro Sekunde über 150 Meter möglich.

Normen

Die amerikanische Fasernorm TIA-492AAAE ist bereits erschienen und gilt in den USA und Kanada. Sie bezeichnet die OM5-Faser als TIA-492-AAAE-Faser.
Die internationale Fasernorm IEC 60793-2-10 liegt als Entwurf vor. Die OM5-Faser wird dort als Fasertype A1a.4 bezeichnet.

Noch ist die OM5-Faser in keiner Verkabelungsnorm enthalten, sie wird aber in die kommende internationale ISO/IEC 11081 Edition 3 und damit auch in die künftige Fassung der DIN EN 50173 für die Gebäudeverkabelung aufgenommen werden, ebenso in die kommende US-amerikanische Norm ANSI/TIA-568.3-D.

OM5-Fasern sind vollständig rückwärtskompatibel zu den etablierten OM3- und OM4-Fasern.

Anwendungen

100 Gigabit Ethernet über zwei OM5-Multimodefasern ist zur Verbindung leistungsstarker Switches und zur Anbindung von Hochleistungs-Servern interessant. Mit einer maximalen Leitungslänge von 150 Metern eignet es sich für die stockwerkübergreifende Gebäudeverkabelung, für Serverräume und für Rechenzentren.

400 Gigabit Ethernet mit acht OM5-Fasern eignet sich hauptsächlich für Rechenzentren und für die zukunftsorientierte stockwerkübergreifende Gebäudeverkabelung, falls der Kunde dort vorkonfektionierte Leitungen einsetzten möchte.

Noch gibt es allerdings weder aktive Netzwerkkomponenten (Switches, etc.), die die Vorteile der neuen Fasertype nutzen können, noch gültige Normen.

Telegärtner-Produktportfolio

Die Normungsarbeiten sind noch lange nicht abgeschlossen. International liegen Normen falls überhaupt allenfalls als Entwurf vor. Normentwürfe – besonders wenn sie in einem frühen Stadium vorliegen – können sich erfahrungsgemäß schnell ändern.

Telegärtner-Mitarbeiter arbeiten in zahlreichen Normungsgremien und gestalten künftige Normen aktiv mit. Als seriöser Hersteller, der sich als kompetenter, verlässlicher Partner seiner Kunden sieht, wird Telegärtner Produktlösungen erst anbieten, wenn verlässliche, beständige Fassungen der einschlägigen Normen vorliegen, auf die sich die Kunden auch verlassen können.