Sind Sie bereit für 400G Ethernet?

Die rasante Entwicklung in der Telekommunikationsbranche führt zu einer enormen Nachfrage nach höherer Bandbreite und schnelleren Datenraten – von 10G über 40G bis hin zu 100G. Wird sich dieser Trend fortsetzen? Die Antwort lautet eindeutig „Ja“. Die Migration von 10G auf 40G oder von 25G auf 100G war schon lange ein heißes Thema unter Rechenzentrumsmanagern. In letzter Zeit sind 400G-Lösungen und -Komponenten auf dem Vormarsch. Sind Sie bereit für 400G? Dieser Artikel informiert Sie über 400G-Ethernet.

 

In den letzten Jahren waren Module mit vier 25/28G-Lanes oder Wellenlängen die Lösung für 100G-Ethernet. Anfangs waren sie jedoch teuer. Bis 2016 reagierte die Industrie für optische Komponenten auf die Nachfrage mit 100G-Lösungen, die pro Gigabit bereits weniger kosteten als entsprechende 10G- und 40G-Lösungen, sowie mit Neuentwicklungen, die die Kosten weiter senkten und die Bandbreiten erhöhten. Die nächste Generation ist 400G-Ethernet. Das IEEE hat sich auf PSM4 mit vier parallelen Fasern für die 500 Meter lange 400GBASE-DR4-Spezifikation geeinigt, die Teil des IEEE802.3bs-Standards ist und bis Ende 2017 genehmigt werden soll. Die Industrie entwickelt bereits optische Komponenten für 400G-Ethernet-Lösungen. Die folgende Abbildung zeigt die Zeitleisten der Einführung in Telekommunikation und Datenkommunikation.

 

Wir können visuell erkennen, dass Telekommunikations- und Unternehmensanwendungen die 100G-Technologie zunächst in Form von CFP-Modulen einsetzten. Rechenzentren setzten 100G-Schnittstellen im Allgemeinen erst ein, als die Technologie ausgereift war und sich hin zu dichteren, stromsparenderen Schnittstellen weiterentwickelte, insbesondere in Form von QSFP28-Modulen. Da der Markt für Hyperscale-Rechenzentren jedoch wächst, um mit den Anforderungen der M2M-Kommunikation Schritt zu halten, sind Rechenzentrumsbetreiber die ersten, die Übertragungsmodule für Datenraten von 400G und mehr nachfragen. Das 400G-Zeitalter hat also begonnen.

 

QSFP28-Module für 100G-Ethernet und SFP28-Module für 25G-Ethernet sind mittlerweile die vorherrschenden Formfaktoren. Obwohl CFP-, CFP2- und CFP4-Module für einige Anwendungen weiterhin wichtig sind, wurden sie von QSFP28-Modulen in den Schatten gestellt. Welches Modul ist das richtige für 400G, um eine höhere Bandbreite zu unterstützen? Die ersten CFP8-Module sind bereits verfügbar. QSFP-DD ist abwärtskompatibel mit QSFP, und OSFP bietet möglicherweise eine bessere Leistung, insbesondere wenn Netzwerke auf 800G-Schnittstellen umsteigen.

 

CFP8-Modul: Das CFP8-Modul ist der neueste Formfaktor, der von Mitgliedern des CFP Multisource Agreement (MSA) entwickelt wird. Es hat ungefähr die Größe des CFP2-Moduls. Die Bandbreitendichte beträgt das Achtfache bzw. Vierfache des CFP- und CFP2-Moduls. Die Schnittstelle des CFP8-Moduls ist generell für den Modus 16 x 25 Gb/s und 8 x 50 Gb/s spezifiziert.

 

QSFP-DD-Modul: QSFP-DD steht für Quad Small Form Factor Pluggable Double Density. Es nutzt acht 25G-Lanes über NRZ-Modulation oder acht 50G-Lanes über PAM4-Modulation und unterstützt optische Verbindungen mit 200 Gbit/s oder 400 Gbit/s Gesamtbandbreite. Darüber hinaus ermöglicht das QSFP-DD-Modul eine Gesamtbandbreite von bis zu 14,4 Tbit/s in einem einzigen Switch-Steckplatz. Da QSFP-DD abwärtskompatibel mit QSFP-Modulen ist, bietet es Endbenutzern und Systementwicklern Flexibilität.

 

OSFP-Modul: OSFP (Octal Small Form Factor Pluggable) mit acht Hochgeschwindigkeits-Lanes unterstützt 400G (8x50G). Es ist etwas breiter und tiefer als das QSFP, unterstützt aber dennoch 36 OSFP-Ports pro 1U-Frontpanel und ermöglicht so 14,4 Tbit/s pro 1U. Das OSFP erfüllt die prognostizierten thermischen Anforderungen für 800-Gbit/s-Optiken, sobald diese Systeme und Optiken zukünftig verfügbar sind.

 

Den aktuellen Trends zufolge wird sich 400G in naher Zukunft durchsetzen. Es gibt jedoch noch einige Herausforderungen zu meistern, wie z. B. hohe Kapazitätsdichte, geringer Stromverbrauch, immer niedrigere Kosten pro Bit und zuverlässige Großserienfertigung. Man weiß nie, welche Überraschungen das Netzwerk bereithält. Warten wir also ab, was 400G bringt.