Whitepaper
Mehrfaserstecker als Schlüsselkomponenten der passiven Fiber-Optic-Infrastruktur
EBO MPE: Warum die EBO-Technologie Next Gen eine echte Alternative zum MTP®/MPO Stecker ist!
Neue Expanded Beam-Methode ermöglicht Single- und Multimode-Linsenferrule
Das weltweite Datenvolumen wächst rasant. Angetrieben von der zunehmenden Digitalisierung steigen die Anforderungen stetig, die an Rechenzentren gestellt werden. Riesige Datenmengen müssen schnell, sicher und zuverlässig übertragen werden. Damit wachsen auch die Anforderungen an RZ-Komponenten wie Mehrfaserstecker, denn sie haben einen entscheidenden Einfluss auf die Signalübertragung. Hochwertige LWL-Stecker sichern höchste Datenübertragungsraten und eine durchgängige Verfügbarkeit. Umso wichtiger ist es LWL-Stecker korrekt auszuwählen, einzusetzen und zu pflegen.
Mit Mehrfasersteckern zum Hochleistungsdatennetz
Um hohe Datenraten zu erzielen, setzen viele Rechenzentrumsbetreiber bereits auf 400 Gigabit Ethernet-Netzwerke. Aktuell etablierte Ethernet-Versionen im Singlemode-Bereich sind die Geschwindigkeiten 400GBASE-FR4 und 400GBASE-DR4. Die 2019 eingeführte 400G Multimode OM4 Applikation 400GBASE-SR8 wird jetzt durch 400GBASE-SR4 abgelöst. Beide benötigen APC 8° schräggeschliffene OM4 MTP®/MPO Steckverbindungen.
Aufgrund der wachsenden Bandbreitenbedarfe nimmt auch die Nachfrage nach optischen 800G Transceivern zu, beschleunigt vor allem durch die steigenden Anforderungen von Hyperscale Rechenzentren. Der 800GBASE-R-Standard legt den Basis-Layer von 800G-Netzwerken fest. Die Grundlagen für die 800GBASE-R-Spezifikationen sind die bestehenden 106,25G-Lanes, welche in 400G-Ethernet-Applikationen definiert wurden.
m größere Bandbreiten zu erreichen, wird die Anzahl der Gesamt-Lanes in Physical Coding Sublayers (PCS) von 4 auf 8 verdoppelt.
Um größere Bandbreiten zu erreichen, wird die Anzahl der Gesamt-Lanes in Physical Coding Sublayers (PCS) von 4 auf 8 verdoppelt. Standardisierte Übertragungsverfahren sind im Singlemode-Bereich 800G-DR4, 800G-FR4, 800G-DR8 und 800G-PSM8 sowie als Multimode-Applikation 800G-SR8.
Die Einführung immer höherer Übertragungsstandards macht deutlich, dass der Einsatz von Parallelisierungstechnologien zunehmend an Bedeutung gewinnt. Dies ist darin begründet, dass der serielle „lane speed“ mit NRZ-Codierung bei Multimode-Tranceivern derzeit bei max. 50 Gigabit/s liegt, mit PAM4 Kodierung bei 100 Gigabit/s. Folglich muss zur Übertragung höherer Geschwindigkeiten wie 100, 200, 400 oder 800 Gigabit Ethernet die „parallel-optische Übertragung“ eingesetzt werden. Diese Multimode-Parallel-Optics-Transceiver benötigen Mehrfaserstecker wie MTP®/MPO, MPE, MMC, SN-MT oder auch 4 oder 8 SN® sowie MDC-Duplexstecker dicht nebeneinander an ihren Media Dependent Interfaces (MDI).
Saubere Verbindungen für eine zuverlässige Datenübertragung
Die Leistungsfähigkeit einer Glasfaser-Verkabelung steht und fällt mit der Sauberkeit der Faserenden. Denn nur saubere Steckverbindungen erreichen, die von den Transceivern benötigten, niedrigen Einfügedämpfungswerte (IL) sowie die immer häufiger benötigten stabil hohen Rückflussdämpfungswerte (RL). Vor allem die stetig steigenden Datenraten machen die Übertragungsqualität sensibler gegenüber verschmutzten Steckverbindungen. Selbst kleine Schmutzpartikel oder andere Verunreinigungen wie Fett oder Staub können die Übertragungseigenschaften einer fiberoptischen Steckverbindung wesentlich beeinträchtigen. Je nach Aufbau des LWL-Steckers ist für die Reinigung dann teilweise spezielles Equipment und entsprechendes Know-How notwendig. Doch nicht jeder Glasfaserstecker ist gleichermaßen schmutzempfindlich. Stecker, bei denen die Aufweitung des Lichtsignals unter Vermeidung eines physikalischen Kontaktes mit den Endflächen zustande kommt, sind unempfindlicher gegenüber Verschmutzung und müssen daher seltener bis nie gereinigt werden.
MTP®/MPO Stecker - Parallel Optics und der Risikofaktor Verschmutzung
Der MTP®/MPO ist ein verlustarmer Mehrfaserstecker bis maximal 72 Fasern. Seit Mitte der 1990er Jahre gibt es die sogenannten „by 12“, bei denen bis zu 6 Reihen à 12 Fasern übereinander angeordnet und seit 2017 die sogenannten „by 16“, bei denen bis zu 2 Reihen à 16 Fasern übereinander sind. Das Stecksystem ist international in der IEC 61754-Reihe als MPO standardisiert und daher herstellerunabhängig. Dies ist für die Beschaffung ein Vorteil, weil der Stecker nicht proprietär ist und somit aus mehreren Quellen bezogen werden kann.
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Bei der parallel-optischen Datenübertragung ist der MTP®/MPO-Stecker von Anfang an das Standard-Stecksystem. Dieser Stecker sollte für all diejenigen die erste Wahl sein, die auf Parallel Optics setzen und auch zukünftig flexibel bei der Migration höherer Datenraten sein möchten. Denn eine zukunftsorientierte Parallelisierungslösung, die Rechenzentren befähigt, höchste Datenübertragungsraten bereitzustellen, sind Multimode MTP®/MPO-Verkabelungssysteme. Bei 400GBASE-SR8 ist das der MTP/MPO 16 SEDECIM Multimode APC 8° und bei 400GBASE-SR4 ist es der MTP/MPO 4+4 OCTO Multimode APC 8°. Bei 800G Singlemode DR8 und PSM8 ist es der MTP/MPO 16 SEDECIM Singlemode APC 8° oder zwei parallele MTP/MPO 4+4 OCTO Singlemode APC 8°.
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Der große Nachteil des MTP®/MPO-Steckers liegt in seiner hohen Schmutzempfindlichkeit. Diese hat zur Folge, dass Abnahmemessungen ohne geeignete MTP®/MPO Werkzeuge und entsprechendes Know-How nicht problemlos durchführbar sind.
Risikofaktor Verschmutzung ausschalten - Werkzeuge

MTP®/MPO geeignetes Videomikroskop
(Quelle: 3-EDGE GmbH)

MTP®/MPO geeignetes Messgerät
(Quelle: AMS Technologies AG)

MTP®/MPO Cleaner
Mehrfaser-Linsenstecksysteme mit EBO-Technologie - eine echte Alternative?!
Mehrfaser-Linsenstecksysteme sind eine Alternative, um das Grundproblem Verschmutzung bei LWL-Stecksystemen zu beseitigen. Die neue, durch 3M™ patentierte Expanded Beam Optical Technologie ist grundsätzlich bauartbedingt unempfindlicher gegen Verschmutzung und eröffnet verschiedene Applikationsmöglichkeiten im Rechenzentrum.
Was macht das Expanded-Beam-Konzept für LWL-Stecker aus?
Es beruht auf einer Ausweitung des Lichtstrahls, aus dem Englischen spricht man hier von „Expanded Beam“. Dadurch ist der Flächenanteil, welcher von einem im Strahlengang befindlichen Schmutzkorn belegt ist, deutlich geringer. Störeinflüsse durch Partikel werden somit signifikant reduziert.
Im Gegensatz zu früheren Expanded-Beam-Methoden verwendet die 3M™ EBO Ferrule eine neue Spiegelreflexionskollimationstechnologie, um den Lichtweg zu erweitern und den Einfluss von Oberflächenpartikeln auf die Insertion Loss- und Return Loss-Leistung komplett zu überwinden.
Die 3M™ EBO Ferrule ist mit einer speziellen AR-Beschichtung bedampft, welche die Reflexion von Lichtstrahlen besonders effektiv reduziert. Minimale Abweichungen der Faserausrichtung in Steckverbindungen (Lateral Offset) finden praktisch nicht statt.
Neue EBO-Technologie ermöglicht Single- und Multimode-Mehrfaser-Linsenferrule
Das neugestaltete durch 3M™ patentierte Ferrulen-Design ermöglicht neben der Multimode-Anwendung auch die Verwendung des erweiterten Strahls für Singlemode-Anwendungen, was für Mehrfaser-Ferrulen am Markt einzigartig ist.
Das Expanded Beam Optical (EBO)-Stecksystem von 3M™ gibt es heute in der Standardausführung, mit einer Ferrule ausgestattet, die 12 Singlemode- oder Multimode-Fasern aufnimmt. Das System ist jedoch skalierbar und ermöglicht es bis zu 144 Fasern zu verbinden. Zukünftig wird es die EBO-Ferrule in einer 16 Faser Ausführung geben. Je nach Art und Größe des Stecker-Housings können eine bis mehrere Ferrule(n) in einem Stecker aufgenommen werden.


Größte Vorteile der Expanded-Beam-Technologie
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Der innovative und gleichzeitig hermaphrodite Aufbau des Expanded Beam Ferrulen-Systemes ermöglicht eine einfache Installation und extrem hohe Steckzyklen bei gleichbleibender Performance. Auch ohne die Endflächen zu reinigen.
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Die Linsenendflächen berühren sich physikalisch nicht, somit sind Expanded Beam-Verbindungen sehr unempfindlich gegenüber Verschmutzungen. Das Risiko von Kratzern und Schäden durch Schmutzpartikel wird eliminiert. Gleichzeitig wird eine für Linsenstecker hervorragende IL- und RL-Performance gewährleistet.
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Ein weiterer großer Vorteil der Technologie ist auch die Totalreflektion, bei der die Signale 90° Grad versetzt aus der Ferrule austreten und gegenüber wieder aufgenommen werden. Dieser Aspekt schützt die Anwender vor augenschädigender Laserstrahlung, da die Signale nicht linear aus dem Stecker austreten.
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Vor dem Hintergrund der stark wachsenden Anzahl von LWL-Steckverbindern in Rechenzentren tragen diese Vorteile wesentlich zu einer höheren Betriebssicherheit bei. Die beträchtlich einfachere Handhabung ohne zeitaufwendige Inspektions- und Reinigungsvorschriften ergibt hier zudem eine deutliche Reduzierung der Betriebskosten.
Bandbreitenstarke Glasfasertechnik für viele Anwendungsbereiche
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Mögliche Applikationen für das EBO-Steckprinzip in Rechenzentren sind:
+Hyperscale-Rechenzentren
- Hyperscale-Rechenzentren
- KI-Anwendungen
- Trunkkabel
- Patch-Location
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ToR und EoR-Verteilung
- ToR und EoR-Verteilung
- Ribbon Applicationen to PCB Board
- Harnesse
Beispiel: Anwendung in einem Hyperscale-Rechenzentrum

Vom MTP®/MPO 12 auf den EBO MPE 12-Stecker - Was ist dabei zu beachten?
Der EBO MPE 12-Stecker besteht aus einem MPO-Steckergehäuse mit einer EBO-, anstatt einer MT-Ferrule, der in einer herkömmlichen MTP®/MPO-Kupplung zu einer Steckverbindung zusammengesteckt werden kann. Der Foodprint in Bezug auf den Platzbedarf ist somit von MTP®/MPO- zu EBO MPE-Stecker identisch.
Dies ermöglicht es Panel mit MTP®/MPO-Kupplungen weiter zu nutzen, wenn Trunks mit zugehörigen Patchkabeln und Harnessen mit EBO MPE 12-Steckern zum Einsatz kommen.
Vorgehensweise
Bei der Umrüstung vom MPO- auf einen EBO MPE-Steckverbinder können die Kupplungen ggf. 1:1 wieder verwendet werden. Durch den hermaphroditen Aufbau der Expanded Beam Ferrulen-Systeme ist eine einfache Umrüstung möglich.
Die bereits aufgebaute passive Infrastruktur kann somit komplett mit EBO MPE-Steckern aufgebaut werden, die Kupplungen müssen ggf. nicht ausgetauscht werden. Bereits vorhandene Racks bzw. Gehäuse oder auch Einschubboxen können weiterhin 1:1 genutzt werden.
Die Umrüstung ist derzeit für eine 12-Faser Verkabelung möglich.

Zusammenfassung:
Seit mehr als 20 Jahren ist der MTP®/MPO -Stecker eine grundlegende Komponente faseroptischer Infrastrukturen in den meisten Unternehmens- als auch in Hyperscale-Rechenzentren und wird (neben dem LC-Duplex) weitgehend in der strukturierten RZ-Verkabelung und bis hinunter zu den einzelnen Transceiver-Verbindungen eingesetzt.
Bei der parallel optischen Datenübertragung ist der MTP®/MPO-Stecker aktuell das Standard-Stecksystem. Denn derzeit verwenden die meisten Transceiver MTP®/MPO-Stecker an Ihren MDIs.
Mit der 3M™ Expanded Beam Optical (EBO) Next Gen-Ferrule kommt ein vielversprechendes Mehrfaser-Linsenstecksystem auf den Markt. Unterstützt wird diese durch zahlreiche Transceiver-Hersteller, welche einen Footprint für den EBO MPE entwickelt haben (z.B. HG Genuine, China).
Man darf gespannt sein, ob sich die neuartige EBO-Technologie im Rechenzentrum durchsetzen wird. Durch die Verfügbarkeit als Singlemode-Multifaser-Linsenferrule und die Erfüllung entscheidender Qualitätskriterien eines LWL-Stecksystems, bestehen dafür beste Voraussetzungen.
Prinzipiell ist abzuwägen, inwieweit die sehr gering höheren Signaldämpfungs-Werte von Mehrfaser-Linsenstecksystemen ins individuelle Dämpfungsbudget passen. Darüber hinaus müssen weitere Faktoren wie die Länge der Kabelstrecke und die Anzahl der Patchungen in die Überlegung einbezogen werden.
Da die Übertragungsgeschwindigkeiten in Rechenzentren weiter steigen, wird auch der Bedarf an zuverlässigen Multifaser-Konnektivität zunehmen. Die EBO-Ferrule wird es zukünftig in einer 16 Faser Ausführung geben. Somit steht dem Vormarsch der EBO-Technik in der Rechenzentrumsverkabelung nichts mehr im Wege.
Über Rosenberger OSI:
Seit 1991 gilt Rosenberger Optical Solutions & Infrastructure (Rosenberger OSI) europaweit als Experte für faseroptische Verkabelungs- und Servicelösungen für Rechenzentren, lokale Netzwerke, Telekommunikation und Industrie. Die Produkte und Dienstleistungen sind überall dort zu finden, wo größte Datenmengen schnell und sicher übertragen werden müssen. Neben der Entwicklung und Herstellung des breiten Portfolios an LWL- und Kupferverkabelungssystemen, bietet Rosenberger OSI darüber hinaus eine Vielzahl an Services wie Planung, Installation und Instandhaltung von Verkabelungsinfrastrukturen an. Rosenberger OSI beschäftigt rund 800 Mitarbeiter und ist seit 1998 Teil der global operierenden Rosenberger Gruppe, einem weltweit führenden Anbieter von Hochfrequenz-, Hochvolt- und Fiberoptik-Verbindungslösungen mit Hauptsitz in Deutschland.