Update 40- und 100GbE-Entwicklung
Mehr Spuren für mehr Speed
Hersteller und Normierungsgremien tüfteln derzeit intensiv an neuen Übertragungsstandards mit 40 GBit/s und 100 GBit/s. Der Bedarf ist ganz offensichtlich vorhanden: Jeder kann bestätigen, dass allein per EMail und Attachments mittlerweile enorme Datenmengen bewegt werden wollen. Wie die Infrastruktur im Hintergrund allerdings genau aussehen wird, steht noch lange nicht fest. Vieles spricht dafür, dass zunächst eine vierfach-parallele optische Übertragungsstrecke das Rennen macht.
Die weiteren Runden des Updates der Übertragungsgeschwindigkeiten auf 40 und 100 GBit/s sind
bereits eingeläutet. Die Hersteller von Kupfer- und Glasfaserverkabelung nutzen diese Gelegenheit,
um auf den künftig noch weiter steigenden Bandbreitenbedarf hinzuweisen und damit auf eine bereits
jetzt existierende Praxisrelevanz dieser Highspeed-Verbindungen. Unter den Experten herrscht
Einigkeit darüber, dass die neuen Geschwindigkeiten zügig Terrain erobern werden, und zwar relativ
schnell auch in Form konkreter Installationen. Allerdings gibt es durchaus unterschiedliche
Meinungen darüber, in welcher Form dies geschehen wird – Kupfer, LWL, parallel oder seriell – und
ob das Rechenzentrum wie in der Vergangenheit derjenige Ort ist, wo die neue Technik als erstes zum
Einsatz kommt.
Neu ist in jedem Fall, dass sich das Engagement der Entwickler – und auch das der Normierer –
gleichzeitig auf zwei weitere Geschwindigkeitsklassen bezieht. Schon daraus lässt sich ableiten,
dass eine schnelle Umsetzbarkeit in Produkte im Vordergrund steht. Gewichtige Argumente dafür
liefern die aus allen Unternehmen allseits bekannten wachsenden Datenmengen, die es zu
transportieren gilt, sowie der steigende Bandbreitenbedarf bis zum Endanwender. Das Beispiel der
Kupferverkabelung verdeutlicht jedoch auch, dass – wenn nicht schon jetzt, dann in naher Zukunft –
der Abschied von jenem Paradigma ansteht, dass das zur jeweiligen Zeit beste zur Verfügung stehende
Kabel stets die Option zum Upgrade auf die nächste Geschwindigkeitsstufe garantieren kann. Konkret:
Wer heute Klasse F oder FA einsetzt, hat sicher alles dafür getan, dass bestehende Verbindungen gut
und sicher und mit einer vernünftigen Reserve funktionieren. Ob die kommenden Geschwindigkeiten auf
dieser Verkabelungsstrecke laufen werden, bleibt trotz akademischer Machbarkeitsstudien fraglich –
ganz zu schweigen davon, welches Steckersystem dafür erforderlich sein wird.
Designziele nach IEEE 802.3 ba
Die Designziele für 40GbE und 100GbE machte Yvan Engels, Leiter des Produkt-Managements
Datacom bei Leoni Kerpen und anerkannter Normierungsspezialist, in seinem Keynote-Vortrag auf dem
LANline Tech Forum im Herbst in Wien klar. Für 40GbE sollen erreicht werden: mindestens 10 km mit
Singlemode-Faser, mindestens 100 m mit OM3-Multimode-Faser, mindestens 10 m über Kupferkabel und
mindestens ein Meter über die Backplane. Für 100GbE lesen sich die Designziele so: mindestens 40 km
über Singlemode-Faser, mindestens 100 m über Multimode-Faser und mindestens 10 m über Kupferkabel.
Daraus lassen sich auch die angepeilten vorrangigen Einsatzorte ableiten: Bei 40GbE sind dies RZ-
und Server-Netze, bei 100GbE Provider- und Gebäude-Backbones. Die Designziele sollte man allerdings
besser noch nicht als feste Größen interpretieren, denn die 10-Meter-Kupfer-Werte wurden erst
kürzlich auf sieben Meter zurückgenommen.
Zu den weiteren Forderungen zählen die Unterstützung einer Full-Duplex-Übertragung, die
Erhaltung des 802.3-Ethernet-Rahmenformats und der minimalen und maximalen Rahmengröße sowie eine
Bitfehlerrate (BER) von besser als 10-12 am MAC/PHY-Interface. In der IEEE 802.3 ba ist
folgerichtig auch die Nomenklatur für die verschiedenen Realisierungen der Übertragungsverfahren
festgelegt. Die Bezeichnung der 40/100GBase-xyz-Schnittstellen-Familie liest sich so: x steht für
das Medium, und zwar x=K für die Backplane über Kupferleiter, x=C für eine Anschlussleitung über
Kupferleiter, x=S für Short Reach entsprechend 100 m über optische Kabel, x=L für Long Reach
entsprechend 10 km über optische Kabel und x=E für Extended Long Reach entsprechend 40 km über
optische Kabel. y steht für die Codierung, R heißt dabei 64B/66B-Blockcodierung. z gibt die Anzahl
der Übertragungs-"Lanes" an, dies sind 4 oder zehn Kanäle oder Wellenlängen. z=1, also die serielle
Lösung muss nicht explizit angegeben werden. Die Tabelle rechts gibt einen Überblick.
Vieles spricht dafür, dass eine Umsetzung von 40GbE und 100GbE zunächst per Lichtwellenleiter
und als Paralleloptik erfolgen wird. Eine häufig gestellte Frage in diesem Zusammenhang ist, ob
sich dann nicht gleich ein Umstieg von der Multimode- zur Singlemode-Übertragung lohnen würde.
Dagegen sprechen laut Michael Schneider vom Verkabelungshersteller Brand-Rex vor allem die Kosten
für die hochwertigeren Laser, die in einem solchen Fall bei längeren Übertragungsstrecken
erforderlich sind. Schneider setzt für diese Lichtquellen einen sechsfachen Kostenfaktor an. Da in
der Paralleloptik ein gewisser Laufzeitfehler (Skew) nicht überschritten werden darf, ist zudem die
exakte Länge des Lichtwegs von besonderer Bedeutung. Daher plädieren die meisten Experten auch für
vorkonfektionierte Lösungen und optische Vielfachstecker.
Eine Prognose für die Marktchancen der einzelnen 40- und 100GbE-Varianten wagt Zoran Borcic,
Produkt-Manager Datenkabel bei Draka. Für die auf Metro-Netze abzielende Version 40GBase-LR4
erwartet er relativ geringe Stückzahlen. 40GBase-SR4 eignet sich für die
Switch-to-Switch-Kommunikation im Rechenzentrum und sollte die erste großvolumige Anwendung werden.
Für die Realisierung bieten sich Pa-rallel- oder Bändchenfaserkabel mit MPO-Steckverbinder an. Für
die selbe Art der Verbindung passt auch 40GBase-CR4 auf der Kurzstrecke im RZ, während 40GBase-KR4,
also die Backplane-Variante, vor 2012 keine signifikanten Stückzahlen erreichen wird. Sowohl für
100GBase-ER4 als auch für 100GBase-LR4 erwartet Borcic eher geringe Stückzahlen. Eine
Nachfragespitze könnte jedoch das kommende Jahr zeigen. 100GBase-SR10 werde wohl nur in kleinen
Mengen im High-Performance-Computing eine Rolle spielen, und auch 100GBase-CR10 werde im
Unternehmens-LAN eher selten auftauchen.
Mindestens ebenso spannend wie die Diskussion über die Realisierung von 40 und 100GbE sind
verschiedene aktuelle Bemühungen, die für eine Verkabelung verwendeten Materialien genauer unter
die Lupe zu nehmen, zum Beispiel, um sie besser in ein Umweltschutzszenario einzubetten. Relativ
bekannt ist seit Längerem die EU-Richtlinie 2002/95/EG (RoHS), in der die Mitgliedstaaten
garantieren, dass seit dem 1. Juli 2006 verkaufte Elektro- und Elektronikgeräte zum Beispiel kein
Blei, Quecksilber oder Kadmium enthalten.
Neuer ist in diesem Kontext die EU-Richtlinie 1907/2006, auch bekannt als REACH, was für "
Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals" steht. Dabei handelt es sich
um eine Verordnung mit dem Ziel, den Schutz der menschlichen Gesundheit und der Umwelt zu
verbessern". Bei Leoni Kerpen, so erklärt Engels in diesem Zusammenhang, habe sich auf Grund dieser
Vorschriften beispielsweise das Verfahren geändert, mit dem der Kabelmantel eingefärbt wird.
Unter die ebenfalls an Bedeutung gewinnende Rubrik Brandschutz fallen Regulierungen nach der
EU-Richtlinie 89/106/EEC, ihrem Wesen nach eine Bauprodukterichtlinie (BPR). Die auch für die IT
zuständigen CEN/Cenelec-Gremien haben dazu den Auftrag erhalten, "harmonisierte Normen" für
Verkabelungen der Stromversorgung, der Kommunikation sowie für Feuererkennung und Feueralarm zu
schaffen.
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