Verkabelung
Highspeed-Ethernet im Datacenter
Durch die vermehrte Nachfrage von 10-GBit/s-Ethernet im Access-Bereich wird eine höhere Geschwindigkeit im Backbone erforderlich. Aus diesem Grund hatte das IEEE bereits im November 2007 mit der Arbeit begonnen.
Schon im Juni 2008 lag der erste Vorschlag (IEEE 802.3ba) für 40-GBit/s-Ethernet und 100-GBit/s-Ethernet vor. Jetzt steht die Migration im Datacenter an.
Das Ethernet-Protokoll dominiert seit Jahrzehnten erfolgreich die Kommunikationsbranche. Seit der Einführung von Ethernet (ursprünglich geplant für 1 MBit/s) im Jahre 1976 durch Robert M. Metcalfe, wurde das Protokoll stets weiterentwickelt, so dass sich die Geschwindigkeit alle drei Jahre fast verzehnfacht hat. Bereits im Jahre 2006 war die Übertragungsgeschwindigkeit von Ethernet 10.000mal schneller als bei seiner Einführung. 10-GBit/s-Ethernet war bisher der schnellste veröffentlichte Ethernet-Standard. Mittlerweile wird 10-GBit/s-Ethernet längst in vielen Rechenzentren verwendet und verstärkt auch im Access-Bereich, was als zwangsläufige Folgerung noch höhere Geschwindigkeiten im Core-Netz fordert.
In dieser Hinsicht werden CIOs und IT Manager bereits jetzt mit den Herausforderungen von neuen IP-Applikationen konfrontiert und müssen sich bei der Planung Gedanken machen, wie sie ihre Rechenzentrumsinfrastruktur auf Applikationsanforderungen wie Server-Virtualisierung, Cloud-Computing oder Fabric-Consolidation im Rechenzentrum vorbereiten können.
Der Standard IEEE 802.3ba beschreibt die Übertragung von Ethernet-Paketen mit 40 oder 100 Gigabit pro Sekunde über mehrere parallele 10-GBit/s-Verbindungen auf Multimodefasern. Für die Übertragung von Ethernet-Paketen über Monomodefasern existieren zwei Techniken. Die Übertragung mittels „Coarse Wavelength Division Multiplexing“ (CWDM) erfolgt über vier CWDM-Pfade, wobei die effektive Datenrate pro CWDM-Pfad 10 GBit/s ist. Die andere Übertragungsmethode ist mittels „Dense Wavelength Division Multiplexing“ (DWDM). Dabei werden über vier DWDM-Pfade einer Duplex-Monomodefaser, die effektive Datenrate von 25 GBit/s pro DWDM-Pfad übertragen. Eine Reihe von Applikationen wurde für WAN- und Rechenzentrumsumgebungen definiert. Im März 2011 wurde eine weitere Applikation mit Singlemode-Faser (SMF) bis zu einer Länge von 2 km, genannt „40GBase-FR“, als IEEE 802.3bg ratifiziert.
In dieser Hinsicht sind für die WAN-Umgebung vier Applikationen mittels Monomodefasern definiert:
|
Applikation |
Reichweite |
| 40GBase-FR4 40GBase-LR4 100GBase-LR4 100GBase-ER4 |
2 km |
Für den Einsatz in Rechenzentren mittels Multimodefasern wurden ebenfalls vier Applikationen definiert:
| Applikation | Reichweite |
| 40GBase-CR4 40GBase-SR4 100GBase-CR10 100GBase-SR10 |
7 m 100 m über OM3, 150 m über OM4 7 m 100 m über OM3, 150 m über OM4 |
Während die CR-Varianten QSFP-Kupferkabel-Assemblies mit einer maximalen Länge von 7 m benutzen, erfolgt die Datenübertragung bei den SR-Applikationen über eine Multimodefaser. Das folgende Bild zeigt ein QSFP-Kabel-Assembly und
einen Transceiver für 40-GBit/s-Ethernet.
TE Connectivity hat bereits einen eigenen 40-GBit/s-QSFP+-Optical-Transceiver herausgebracht. Der 40-GBit/s-QSFP+-Transceiver ist ein optisches Modul mit vier parallelen Kanälen für Senden und Empfangen. Der Transceiver ist für 40G Base-SR4-, 10GBase-SR-, Infiniband-SDR, -DDR- und -QDR-Applikationen verwendbar. Ein weiterer Vorteil ist die hohe Packungsdichte bei der Verwendung des 40-GBit/s-QSFP+-Transceivers. Hier wird etwa 60 Prozent des Platzbedarfes, im Vergleich zu 4 x SFP+-Modulen, im Baugruppenträger einspart.
Die Highspeed-Ethernet-Protokolle 40G Base-SR4 und 100GBase-SR10 sind die ersten, die mehr als zwei Fasern für die Datenübertragung über Multimodefaser benötigen. Basierend auf mehreren 10-GBit/s- Datenströmen im Vollduplexbetrieb gibt es zwei Hauptapplikationen: 40GBase-SR4 (8 Fasern) und 100GBase-SR10 (20 Fasern). Deshalb benötigt man für diese Anwendungen den Mehrfasersteckverbinder MPO. Die folgende Abbildung verdeutlicht die Applikation und die Belegung des Mehrfasersteckers MPO.
Zwar dominieren die 40/100-GBit/s- Multimode-Applikationen im Rechenzentrum, der Vollständigkeit halber listet die oben stehende Tabelle aber auch die Singlemode-Anwendungen mit auf. Dabei ist zu beachten, dass die Singlemode-Übertragung um ein Vielfaches teurer ist, als die Multimode-Variante.
- Highspeed-Ethernet im Datacenter
- Highspeed-Ethernet-Ausblick
- Verkabelungsempfehlung für 40/100-GBit/s-Ethernet
- 10-GBit/s- auf 40-GBit/s-Ethernet migrieren
- 40-GBit/s- auf 100-GBit/s-Ethernet migrieren
- Durch simplen Kassettenaus-tausch auf 100 GBit/s migrieren
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