Reicht die Anwendung aktueller Normen noch aus? Neue Erkenntnisse im Bereich Lichtwellenleiter

Der US-amerikanische Forscher Rick Pimpinella zwingt mit seinen Forschungsergebnissen die Anwender von LWL-Übertragungsstrecken dazu, ernsthaft darüber nachzudenken, inwieweit sie aktuelle Normen und praktische Verfahrensweisen weiterhin guten Gewissens anwenden können. Laut seiner Untersuchung hat jede LWL-Verbindung und die hierin wirksame Einfügungsdämpfung sehr wohl Einfluss auf die Übertragungsleistung – selbst dann, wenn die Dämpfungswerte aller Verbindungen einer Übertragungsstrecke das zur Verfügung stehende Dämpfungsbudget unterschreiten.

Reicht die Anwendung aktueller Normen noch aus?

Der US-amerikanische Forscher Rick Pimpinella zwingt mit seinen Forschungsergebnissen die Anwender von LWL-Übertragungsstrecken dazu, ernsthaft darüber nachzudenken, inwieweit sie aktuelle Normen und praktische Verfahrensweisen weiterhin guten Gewissens anwenden können. Laut seiner Untersuchung hat jede LWL-Verbindung und die hierin wirksame Einfügungsdämpfung sehr wohl Einfluss auf die Übertragungsleistung – selbst dann, wenn die Dämpfungswerte aller Verbindungen einer Übertragungsstrecke das zur Verfügung stehende Dämpfungsbudget unterschreiten.

Lichtwellenleiter ermöglichen mit ihren ungleich höheren Bandbreiten Übertragungsraten von 10 Gbit/s und mehr; außerdem sind sie im Gegensatz zum Kupferkabel unempfindlich gegen elektromagnetische Störquellen. Letzteres ist unerlässlich für die heutigen Anforderungen, die Industrie, Wirtschaft und Wissenschaft an Daten- und Telekommunikationsanwendungen stellen.

Doch das höhere Leistungspotential hat seinen Preis. Denn vor allem Verarbeitung und Installation von Glasfaserkabeln sind kompliziert und bedeuten einiges an Mehraufwand. Denn immer dort, wo zwei Kabel miteinander verbunden werden, treten Verluste auf. Dieses Phänomen liegt in der physikalischen Eigenart des Materials begründet. Anders als bei Kupfer, dessen Kabelenden nur zusammengeführt werden müssen, damit die Übertragung garantiert ist, lassen sich die einzelnen Stränge des Lichtwellenleiters nie hundertprozentig deckungsgleich verbinden. Somit lässt sich eine Auskopplung des Lichts nicht ganz ausschließen. An Steckverbindern wird diese Verlustart als Einfügedämpfung bezeichnet. „Ein Problem, das Fachleuten und Nutzern seit langem bekannt ist“, sagt Ralf Ploenes, Regional Business Director bei Panduit.

Bislang begegnete man dieser Gesetzmäßigkeit, indem ein Dämpfungsbudget, also eine gewisse Verlustrate festgelegt und einkalkuliert wurde. Gemäß dieser Auffassung wird die Übertragungsrate nicht nennenswert beeinflusst, solange die Verluste den Bereich des Dämpfungsbudgets nicht überschreiten.

Das sei falsch, sagt nun der USamerikanische Forscher Rick Pimpinella und stellt mit seinen Forschungsergebnissen die weitere Anwendung der aktuellen Normen und praktischen Verfahrensweisen mehr als nur in Frage. Laut seiner Untersuchung haben Einfügedämpfungen, selbst wenn deren Summe über das zur Verfügung stehende Dämpfungsbudget der Übertragungsstrecke abgedeckt ist, sehr wohl einen Einfluss auf die Übertragungsleistung – und der sei nicht zu unterschätzen. Pimpinella geht noch einen Schritt weiter: Jede Einfügedämpfung hat sogar unmittelbaren Einfluss auf die Bit Error Rate. Ein Ergebnis, das völlig neue Betrachtungsweisen und Lösungen im Bereich Glasfaserübertragung verlangt.

Selbst „beste“ Qualität ist ab einem gewissen Limit unzureichend

Das Kabel kann demnach noch so hochwertig sein – wenn der Steckverbinder hohe Einfügedämpfung aufweist, schnellt die Bit Error Rate unweigerlich hoch. Der Einfluss der Einfügedämpfung sei drastisch, so Pimpinella, da sich die Fehlerquote mit jedem Steckverbinder, an dem eine Einfügedämpfung vorliegt, multipliziere. Sein Messverfahren, mit dem sich dieses physikalische Phänomen nachweisen lässt, ist aufgrund der Komplexität weltweit so gut wie einzigartig.

Diese Tatsache führte im Laufe der Forschung zu einem weiteren erstaunlichen Ergebnis. Die meisten Hersteller von Glasfaserkabeln und Komponenten berücksichtigen nur einige der Parameter, die Einfluss auf die Übertragungsqualität haben, und produzieren auf dieser Basis LWL-Fasern, die eine optimale Performance bei 10 Gbit/s nun mal nicht gewährleisten können. Das läge daran, dass in der Vergangenheit Normwerte festgelegt wurden, die heute als unzureichend angesehen werden müssen. Grob gesagt: Laut Pimpinella sind rund acht Parameter erforderlich, um die Leistungsfähigkeit eines Kabels zweifelsfrei bestimmen zu können. Eine offizielle Zertifizierung gibt sich derzeit allerdings noch mit drei bzw. vier Parametern zufrieden. Eine qualitätssichernde Einstufung der Glasfasern sei somit fast unmöglich, sagt der Physiker – ein Problem, für das der Hersteller nur bedingt etwas kann, da er sich bei der Qualitätskontrolle im Rahmen aktuell geltender Richtlinien bewegt. Der Endverbraucher guckt allerdings in die Röhre. Problematisch ist hier vor allem, dass die verlegten Kabel aufgrund der Komplexität des Messaufbaus kaum auf diese Gesichtspunkte hin mehr überprüft werden können.

„Als Konsequenz aus den Forschungsergebnissen verwendet Panduit Fasern, die zusätzliche Kriterien berücksichtigen. Damit übertreffen wir die geforderten Richtwerte und können zugleich dem Kunden eine 10-Gbit/s-Performance garantieren, bei der die Bit Error Rate innerhalb der Normanforderungen bleibt“, betont Reiner Pes, Regional Manager bei Panduit. „Durch unsere Mitarbeit in den Normierungsgremien streben wir eine Verschärfung der geltenden Normen an. Nur so können wir die Situation am Markt ändern und dem Endkunden den Aufbau von LWL-Strecken optimaler Übertragungsqualität ermöglichen.“

Kombination aus Software, Scanner und Patchpanel-Technologie

Mit PanView bietet Panduit eine weitere Komponente an, die autonomes und kostengünstiges Netzwerkmanagement aus technischer Sicht weiter perfektioniert und für den Anwender vereinfacht. Der Begriff steht für eine Kombination aus Software, Scanner und Patchpanel-Technik, die alle Aktivitäten bis auf die Netzwerk-Infrastrukturebene dokumentiert und überwacht.

Nicht nur im Hinblick auf Netzwerk-Kontrolle und -Transparenz ist PanView eine innovative und gut durchdachte Lösung. Auch in puncto Sicherheit hat das System einiges zu bieten. So wird zum Beispiel jede Veränderung im Verteilerfeld unmittelbar aufgezeigt und löst ein Alarmsignal aus. Zudem werden alle Bewegungen sofort in die Datenbank des Patchfeldes aufgenommen. Absolut präzise und zuverlässig an 24 Stunden pro Tag und 365 Tagen im Jahr. Darüber hinaus können Netzwerkelemente aufgrund ihres Typs und physikalischen Orts automatisch identifiziert werden. PanView zeigt an, was wann und wo verbunden wurde.
Besonders für Rechenzentren mit hohem Sicherheitsanspruch ist die Lösung interessant. Stehen Reparaturen an, hilft PanView, deren Abwicklung erheblich zu vereinfachen – so kann auch der hauseigenen Mitarbeiter ohne die Hilfe externer Dienstleister Hand anlegen. Alle Erweiterungen und Veränderungen können elektronisch geplant und zugeteilt werden, wobei der aktuelle Status jederzeit angezeigt wird.

Ein weiterer Vorteil: Bei der Ausführung der Änderungen wird der Techniker durch Leuchtdioden an den Verteilerfeldern geführt. Die für die Reparatur benötigte Zeit wird aufgezeichnet, und die Datenbank wird automatisch mit der neuen Konfiguration aktualisiert. Jede Aktion kann vor Ort von der Management-Station aus durchgeführt und überwacht werden.

Eine zweite, spezielle Erweiterung des Baukastensystems ist Industrial-Net, eine besonders auf die Bedürfnisse der Industrie zugeschnittene End-to-End-Systemlösung. Sie umfasst Steckverbinder und Buchsen der Kat 5e, industrielle Ethernet-Gehäuse und -Dosen, Lichtwellenleiter-Steckverbinder sowie LWL- und Kupfer-Patchkabel. Alle Komponenten sind aus extrem robustem Material gefertigt und damit auf die besonderen Anforderungen industrieller Umgebungen ausgelegt.

Industrial Ethernet kann noch mehr: Es ermöglicht die Erweiterung des Standard-Ethernetprotokolls auf den Fertigungsbereich und somit eine Datenerfassung für Fertigungsprozesse und Automatisierungssysteme. Unternehmen profitieren damit beispielsweise von niedrigeren Netzwerkbetriebskosten, geringerer Komplexität zwischen unterschiedlichen Systemen und Protokollen, höherer Netzwerktransparenz und Überwachung in Echtzeit und per Ferndiagnose.

Die IndustrialNet-Produktreihe eignet sich speziell für den Einsatz in rauhen industriellen Umgebungen, in denen die Komponenten mitunter Staub, chemischen Belastungen, Feuchtigkeit, hohen Temperaturen, Vibration und anderen ungünstigen Einflüssen ausgesetzt sind. IndustrialNet bietet ein Maß an Schutz vor Verunreinigungen, mit dem sich herkömmliche Netzwerkprodukte nicht messen können. So sind Netzwerkleistung, Zuverlässigkeit und Effizienz stets gewährleistet