Netzwerkdesign
Bereit für 800G
Angesichts des wachsenden Datenaufkommens werden schnelle Übertragungsraten vor allem im Rechenzentrum immer wichtiger. 400G etabliert sich bereits, ist mit Blick in die Zukunft aber längst nicht das Ende – 800G-Lösungen sind schon in Arbeit und Betreiber können sich auf die Technologie vorbereiten.
Die Nachfrage nach Bandbreite steigt und die Gründe dafür sind vielfältig: Homeoffice, Streaming-Angebote für Spiele, Musik und Film, sowie datenintensive Anwendungen wie Machine Learning und Künstliche Intelligenz in der Industrie. Diese Entwicklungen stellen die Betreiber – sowohl von Hyperscale- als auch von Enterprise- und Colocation-Rechenzentren – vor Herausforderungen, denn neben den erhöhten Kapazitätsanforderungen müssen sie für immer geringere Latenzen sorgen und gleichzeitig Klimaziele erreichen.
Doch Rechenzentrumsbetreiber haben die Möglichkeit, die vorhandenen Switch-Architekturen (High Radix ASICs) effizienter zu nutzen. So bieten zum Beispiel 32-Port-Switches eine Bandbreite von bis zu 12.800 (32 x 400G) Gbit/s; und sogar Versionen für 800G-Übertragungen mit bis zu 25.600 Gbit/s sind verfügbar. Diese High-Speed-Ports lassen sich in kleinere Bandbreiten aufteilen. Das ermöglicht energieeffizienteres Arbeiten bei gleichzeitiger Erhöhung der Packungs- beziehungsweise Portdichte (32 x 400G = 128 x 100G).
Es wird künftig notwendig sein, Anwendungen mit niedriger Latenz, hoher Verfügbarkeit und sehr hoher Bandbreite zu unterstützen. Dabei stellt sich nicht die Frage, ob Rechenzentrumsbetreiber aufrüsten müssen, um der steigenden Nachfrage an Bandbreite gerecht zu werden, sondern wann und wie. Mit einer flexiblen Infrastruktur ist es möglich, mit wenigen Änderungen zum Beispiel von 100G über 400G auf 800G aufzurüsten.
Mit höheren Datenraten steigt auch die Komplexität der Lösungen und der Angebote. Doch es geht nicht zwingend darum, 800G voll zu nutzen für jeden Port, sondern darum, die Bandbreitenanforderungen der Endgeräte zu unterstützen. Beispiele hierfür sind Spine-Leaf-Anbindungen mit 4 x 200G oder Leaf-Server-Anbindungen mit 400G-Ports, betrieben als 8 x 50G-Ports, was das Netzwerk gleichzeitig energieeffizienter macht. Um das zu erreichen, existieren vielfältige Lösungsansätze sowie neue Transceiver-Schnittstellen. LC-Duplex- und MPO/MTP-Steckverbinder (12/24 Fasern) sind die bekannten Schnittstellen für Übertragungsgeschwindigkeiten von 10, 40 und 100G. Für höhere Datenraten wie 400G und 800G sowie darüber hinaus wurden zusätzliche Steckgesichter wie MDC, SN und CS (Very-Small-Form-Factor-Stecker, VSFF-Stecker), sowie MTP/MPO-Steckverbinder mit 16 Fasern in einer Reihe eingeführt.
Mehr Dichte auf gleichem Raum
Für Netzwerkbetreiber ist es eine Herausforderung, den Überblick zu behalten und die richtige Technologie sowie Netzwerkkomponenten für ihre Bedürfnisse zu wählen. Anforderungen an steigende Bandbreiten stehen oft im Konflikt mit Platzmangel für zusätzliche Flächen oder dadurch entstehende Kosten. Netzwerkausrüster arbeiten deshalb an immer neuen Lösungen, um mehr Dichte auf gleichem Raum zu ermöglichen und das Netzwerkdesign skalierbar zu halten.
Port-Breakout-Anwendungen sollen es ermöglichen, dass High-Speed-Ports und die damit einhergehende Port-Dichte besser ausgenutzt werden können. Zudem können sie die Leistungsaufnahme der Netzwerkkomponenten und Transceiver positiv beeinflussen. Die Leistungsaufnahme eines 100G-Duplex-Transceivers beträgt für einen QSFP-DD (Quad Small Form Factor Pluggable Double Density) etwa 4,5 Watt, während ein 400G-Parallel-optischer Transceiver, der im Breakout-Modus als vier Ports mit je 100G betrieben wird, hingegen nur drei Watt pro Port aufnimmt. Dies einspricht einer Einsparung von bis zu 30 Prozent, ungeachtet der zusätzlich entstehenden Einsparungen bei Klimatisierung sowie der Leistungsaufnahme der Switch-Chassis und deren Beitrag zur Platzeinsparung.
Eine skalierbare Nutzung der Backbone- oder Stammverkabelung ist dann gegeben, wenn das kleinste gemeinsame Vielfache als Basis dient. Bei Duplex-Anwendungen entspräche das klassischerweise „Faktor 4“, also einer Base-8-Verkabelung. Neben der Auswahl eines granularen, skalierbaren Backbones ist es ebenso wichtig, ausreichend Faserreserve für künftige Upgrades einzuplanen oder Erweiterungen mit geringstmöglichem Änderungsaufwand umsetzen zu können. Mit ausreichend eingeplanter Faserreserve lassen sich Netzwerkanpassungen durch den Austausch weniger Komponenten realisieren: Ein Upgrade von 10G auf 40/100G oder 400/800G lässt sich etwa durch den Austausch von MPO/MTP zu LC-Modulen und LC-Duplex-Patchkabeln mit MTP-Adapterpanels und MTP-Patchkabeln umsetzen, ohne Änderungen am Backbone (Fiber Plant) vorzunehmen.
Datenraten von 400G oder 800G sind für die meisten Enterprise-Rechenzentrumsbetreiber noch in weiter Ferne, doch der Bandbreitenbedarf wächst – und zwar schnell. Schon jetzt steigen die Absatzzahlen für 400G- und 800G-Transceiver. Vorbereitet zu sein, kann sich später als Vorteil erweisen, wenn nicht unter Zeitdruck nachgerüstet werden muss.
Cindy Ryborz, Marketing Manager Data Center EMEA bei Corning
