Das SFP-Modul im Härtetest

Nachdem wir kürzlich in einem Beitrag erklärt haben, wie SFP-Module funktionieren, verraten wir nun, wie sie im Telekom-Labor auf Herz und Nieren geprüft werden.

Bei Autos war die Hybridtechnik eines der wichtigsten Themen im Jahr 2020. Fahrzeuge, die gleichzeitig einen Elektroantrieb und einen Benzinmotor nutzen, verbinden die Vorteile beider Antriebsarten, die dabei optimal zusammenarbeiten. Solche Autos können in der Stadt emissionsfrei fahren, und schaffen trotzdem große Reichweiten.

Auch die Deutsche Telekom ist in ihren Breitbandnetzen quasi mit „Hybridantrieb“ unterwegs. Glasfaserleitungen nutzen Lichtsignale zur Datenübertragung. Und Kupferkabel setzen auf elektrische Impulse. Dass Glasfaser und Kupfer sowohl im Festnetz als auch im Mobilfunk perfekt zusammenspielen und sich gegenseitig verstehen – dafür sorgen quasi als „Dolmetscher“ so genannte SFP-Module. Sie übersetzen Licht in Strom, und umgekehrt.

Kleine, große Helfer

Auch in modernen Breitbandnetzen existieren Glasfaser und Kupfer weiterhin parallel. Das bedeutet aber auch, dass es Schnittstellen zwischen Glasfaser und Kupfer geben muss – zum Beispiel in den großen Multifunktionsgehäusen am Straßenrand, in denen die SFP-Module die Signale so übersetzen, dass sie weiterfließen können und verstanden werden. So schaffen die elektrischen Signale den Sprung ins optische Glasfasernetz der Telekom – und umgekehrt.

Udo Schirmacher, Technik-Trainer bei der Telekom in Bremen, erklärt: " Im Telekom-Netz gibt es hunderttausende dieser kleinen Helfer. Sie haben die Aufgabe, das, was in die Ferne soll, von elektrisch auf Licht zu wandeln.“ Und das, was in die Nähe soll, direkt zum Kunden, wird von Licht auf Strom gewandelt. Im Telekom-Netz gibt es Hunderttausende dieser kleinen, großen Helfer, die in etwa so aussehen wie ein USB-Stick, im Format einer Kaugummipackung. Dass sie klein und unauffällig sind, verrät schon ihr voller Name: SFP steht für „Small Form-factor Pluggable“, also für kleine, standardisierte Steckmodule für Netzwerkverbindungen. Und weil das Telekom-Netz ohne SFP-Module so hilflos wäre wie ein Auto, dem ein Rad fehlt, werden sie ausführlich auf Herz und Nieren, auf Bits und Bytes geprüft.

SFP-Module im Härtetest

Die Lichtsignale der kleinen Laser, die in den Modulen stecken, reichen von 300 Metern bis zu spektakulären 120 Kilometern weit. Und das kann naturgemäß nur dann störungsfrei funktionieren, wenn die Module exakt eingestellt sind, und wenn in der sensiblen Elektronik nicht die kleinsten Fehler auftreten.

Damit das der Fall ist – darum kümmert sich im Telekom-Labor in Darmstadt beispielsweise Techniker Norbert Mayer. Er testet bereits seit mehr als zehn Jahren SFP-Module. Und er ist mit seiner Arbeit nie wirklich fertig. Denn es gibt immer wieder neue Modelle und Varianten der Module, deren Leistung stetig zunimmt. Zum Prüfen zieht sich Techniker Mayer in sein beeindruckend wirkendes Labor zurück, in dem jede Menge Messgeräte stehen – und einen gewaltigen Lärm verursachen.

Der erste Schritt im Labor

Norbert Mayer überprüft SFP-Module in zahlreichen Schritten, die für Techniklaien durchaus verwirrend wirken. „Zunächst lese ich das EEPROM des SFP aus, und werte die Daten mit einem Programm aus.“ Im EEPROM, also im elektronischen nichtflüchtigen Speicherbaustein des Moduls, sind dessen Eigenschaften wie Wellenlänge, Reichweite und Datenraten, Sende- und Empfangspegel beschrieben.

Bereits hier darf es zu keinerlei Abweichungen zu den Spezifikationen, also zu den Werksangaben des Herstellers kommen. „Denn mit den Daten wird das Modul vom jeweiligen Gerät erkannt“, verrät der Telekom-Techniker. Und wenn sich die Ist-Daten vom vorgesehenen Standard unterscheiden, verstehen sich das Modul und das Netzwerkgerät, in dem es steckt, nicht ordnungsgemäß.

Fakten, Fakten, Fakten zum SFP-Modul

Wie beim legendären Werbespruch des Nachrichtenmagazins Focus sammelt Norbert Mayer zahllose „Fakten, Fakten, Fakten“ zum SFP-Modul, das er überprüft. In den nächsten Messungen vergleicht er die Werte für Temperaturen, für Sende- und Empfangspegel, für Spannung und Strom, die die Sensoren des Moduls liefern, mit den Werten, die tatsächlich gemessen werden. Danach erfasst ein optischer Spektrumanalysator die Wellenlänge, mit der das SFP sendet. Ein Oszilloskop misst die Signalform. Sender und Empfänger des Moduls werden aufwändig unter die Lupe genommen. Ein sogenanntes Augendiagramm mit mehreren übereinander liegenden Kurven zeigt beispielsweise die Qualität und die Genauigkeit des elektrischen Signals an.

„Je weiter das Auge zu ist, desto schlechter ist das Signal“, erklärt Techniker Mayer beim Blick auf seinen Bildschirm. Beim SFP-Modul, das er aktuell prüft, ist das „Auge“ groß und weit geöffnet. Damit hat das Modul diesen Teil des Tests bestanden.

Fehler können immer auftreten

Wer davon ausgeht, dass solche SFP-Module von großen, erfahrenen Herstellern die Tests immer problemlos bestehen, hat sich getäuscht. Techniker Norbert Mayer weiß aus jahrelanger Erfahrung, dass Überraschungen beim Testen nicht ausbleiben, und dass Fehler auftreten: „Das kommt vor. Es kann zum Beispiel sein, dass im EPROM Werte nicht richtig programmiert sind. Oder dass Sender oder Empfänger nicht das leisten, was die Spezifikation festgelegt hat. Da muss der Hersteller dann noch mal nachbessern.“

Eine Toleranz für Fehler gibt es nicht. Denn nur wenn alle Werte exakt passen, kann ein SFP-Modul korrekt „dolmetschen“ – und dafür sorgen, dass die Daten zwischen Glasfaser und Kupfer perfekt fließen. Und die Kunden sollen so nichts davon bemerken, dass es solche kleinen, großen Helfer im Telekom-Netz überhaupt gibt.

Den ganzen SFP-Test gibt es im Video zu sehen: