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Mind the Gap! – rasant wachsende Datenströme und Übertragungsgeschwindigkeiten führen zu neuen Perspektiven in der Multimode-Fasertechnologie

Man kennt das Problem bei Autobahnen: egal wie viele Fahrspuren gebaut werden, allzu schnell sind auch diese wieder voll ausgelastet und vom Verkehr verstopft. Ähnlich verhält es sich mit der Glasfaser-Infrastruktur in Gebäuden und Rechenzentren. Während Sie dies lesen, steigen Datenmengen und Datenraten durch die wachsende Bedeutung des Internet of Things und Big Data immer weiter.

Hinzu kommt die Fülle von Next-Gen-Technologien wie Künstliche Intelligenz, Machine Learning und Virtual Reality und die berauschend-bunte Vielfalt aus neuen Anwendungen und On-Demand-Diensten, bei dem nahezu sofortige "Echtzeit"-Antwortzeiten nicht nur nice to have sind, sondern absolut erwartet werden. Zu guter Letzt wird auch die zukünftige Entwicklung des Ethernet weiter massiv voranschreiten.

Dabei ist völlig klar, dass sich die Lücke zwischen der Optimierung von Multimode-Fasern und dem Wachstum der Übertragungsgeschwindigkeiten nicht so schnell schließen wird - wie wir wissen, bedeutet eine Erhöhung der Datenraten fast immer eine Reduzierung der Übertragungslänge.

Es ist klar, dass all dies eine ständige Herausforderung für die Glasfaser-Verkabelungsindustrie darstellt. Dies betrifft nicht nur alle Anbieter, die erschwingliche, leistungsfähigere Glasfaserlösungen so schnell wie möglich auf den Markt bringen wollen, sondern auch Systemintegratoren und Installateure, die aktuelle und zukünftige Implementierungen planen.

Not macht erfinderisch

Sicherlich bietet die Singlemode-Faser Vorteile in Bezug auf Bandbreite und Reichweite über größere Entfernungen, aber Multimode-Faser ist nach wie vor die kostengünstigste Wahl für Unternehmens- und Rechenzentrumsapplikationen. Die Multimode-Technologie hat seit ihrer Einführung vor fast 40 Jahren einen langen Weg zurückgelegt - zunächst als Langstreckenlösung. Und vor fast einem Jahrzehnt war es die dramatisch notwendige Erhöhung der Übertragungsgeschwindigkeiten, die die Einführung der OM4 Multimode-Faser im Jahr 2010 nötig machte. Dies führte zu einer Bandbreitenverbesserung gegenüber dem damals schon 11 Jahre alten OM3, wobei die maximalen Übertragungslängen auf 550m für 10 Gbit/s anstiegen.

Sicherlich leistet OM4 auch heute noch gute Dienste, ist aber nicht das Ende der Entwicklung. Wie das Sprichwort sagt: "Not macht erfinderisch" und das war noch nie so wahr wie in der Glasfasernetzwerkindustrie. Um dem unstillbaren Appetit des Marktes auf Daten und Geschwindigkeit zu begegnen, wurden verschiedene innovative Konzepte entwickelt. Ein Beispiel dafür ist die Multiplikation der Anzahl der Fasern und die Parallelisierung der Datenraten.

Die Geburt von Multimode OM5

Was ist bei OM5 anders?

Eine weitere und noch praktikablere Option ist die parallele Übertragung mehrerer Signale über eine Glasfaser (Parallel Optics). Aus diesem Ansatz entstand die Entwicklung von WBMMF (Wideband Multimode Fiber), das optimierte Übertragungsparameter für den Bereich von 840 nm bis 953 nm liefert.

Als 5. Generation der Multimode-Faser wurde sie im Oktober 2016 von der ISO/IEC 11801 als OM5 bezeichnet. Diese bietet jetzt alle Vorteile der Verwendung von Multimode-Fasern in Gebäuden und Rechenzentren und unterstützt, wie OM4, alle Legacy-Anwendungen. Auch mit OM3- und OM4-Verkabelung ist OM5 kompatibel.

OM5 – die Multimode-Faser für Wellenlängen-Multiplexing

Es gibt wesentliche Unterschiede zwischen OM5 und OM4. Bisher war der Schritt in die nächsthöhere OMx-Klasse immer durch eine deutliche Verbesserung der Faserqualität - insbesondere der Bandbreitenlänge - für ein bestimmtes Übertragungsfenster gekennzeichnet.

Die OM5-Faser ist jedoch über einen größeren Wellenlängenbereich optimiert, so dass die Datenübertragung mittels Wellenlängenmultiplexing im Bereich des ersten optischen Fensters möglich ist. Der eigentliche Einsatz dieser Fasern mit ihrer erweiterten Übertragungsfläche erfordert einen speziellen Transceiver und SWDM (Short Wave Division Multiplexing) wurde anschließend übernommen, um Wellenlängenmultiplexing über Multimodefasern mit VCSEL-Lasern zu ermöglichen.

Kurz gesagt, OM5 ist so konzipiert, dass es mindestens vier kostengünstige Wellenlängen im Bereich von 850-950 nm unterstützt, was eine optimale Unterstützung von SWDM-Anwendungen ermöglicht, die die Anzahl der parallelen Fasern um mindestens den Faktor vier reduzieren. Dies ermöglicht die weitere Verwendung von nur zwei Fasern (statt acht) zur Übertragung von 40 Gb/s und 100 Gb/s und reduzierte Faserzahlen für höhere Geschwindigkeiten.

Das Fazit

Während SWDM auch mit OM4 und OM3 arbeitet, liegt der entscheidende Leistungsvorteil von OM5 in der Unterstützung von SWDM-Anwendungen im Wellenlängenbereich 850-953 nm - was mit OM4 und OM3 nicht möglich ist.

Die Entwicklung von OM5 steht noch am Anfang, solange die wirklichen Vorteile der Verwendung nur in Kombination mit der SWDM-Technologie verfügbar sind. SWDM-Anwendungen auf OM5 ermöglichen ein schnelles Upgrade ohne Änderungen an der Kabelinfrastruktur. Zum Beispiel jetzt von 10 Gbit/s auf 40 Gbit/s.

Neben dem bereits seit einigen Jahren bekannten Multimode-Übertragungsstandard SWDM4, ist 400G BiDi eine weitere sinnvolle Anwendung für die OM5 Multimodefaser. Da 400G BiDi wie auch SWDM4 nicht nur mit 850nm Wellenlänge arbeitet, sondern auch mit 910nm und die OM5 Faser explizit für die Übertragung der vier SWDM4 Wellenlängen 850/880/910/940nm entwickelt wurde. Für alle anderen Anwendungen im Multimode-Bereich ist die OM4-Faser nach wie vor die naheliegendere und praktischere Wahl.

Haben Sie ein aktuelles Rechenzentrumsprojekt, bei dem wachsende Datenraten und Übertragungsleistungen eine Herausforderung sind?  
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