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Ethernet als Netzwerkstandard ermöglicht es Computern, sich lokal miteinander zu verbinden und bildet so das extrem leistungsstarke Rückgrat der vielen Netzwerke, die wir täglich nutzen. Obwohl der Ethernet-Markt größtenteils noch mit Datenraten um 1 Gbit/s oder 10 Gbit/s arbeitet, besteht großes Interesse an höheren Datenraten. Viele Hardwarehersteller wie Cisco, Finisar, Huawei und Brocade haben kürzlich die Unterstützung von 100-Gigabit-Ethernet angekündigt, und auch Telekommunikationsanbieter weltweit zeigen Interesse an der Einführung von 100G-Netzen. All diese Entwicklungen deuten auf den Einzug von 100-Gigabit-Ethernet in den kommerziellen Bereich hin. Doch ist ein Umstieg auf 100G jetzt notwendig? Oder sollte die Migration reibungslos verlaufen, ähnlich wie beim Übergang des IEEE zu 40G? Dieser Artikel beleuchtet die Gründe und Lösungen für ein Upgrade auf 100G.
Warum auf 100G umsteigen?
Die meisten Unternehmen fördern heutzutage Telearbeit und setzen auf hochauflösende Sprach- und Videolösungen in Echtzeit. All dies erfordert eine enorme Bandbreitenkapazität. Darüber hinaus bieten 100G-Implementierungen eine effektive Möglichkeit, nahtlos in bestehende 10G-Netzwerkinfrastrukturen zu integrieren und den Bedarf an zusätzlichen optischen Verstärkern, Dispersionskompensatoren oder Regeneratoren zu vermeiden. 100G ist die optimale Lösung, um Netzwerke effizient zu skalieren und die benötigte Kapazität bereitzustellen – und das Netzwerk so für zukünftige Bandbreitenengpässe zu rüsten.
Ein weiterer interessanter Punkt ist die Effizienz von 100G-Ethernet im Vergleich zur heute üblichen Link-Aggregation. Aktuell erreicht eine 10 x 10G-Ethernet-Link-Aggregation keinen Durchsatz von bis zu 100 Gbit/s. Diese Einschränkung lässt sich mit einer echten 100G-Verbindung überwinden, die eine Bandbreite von 100 Gbit/s bietet und somit die Skalierung von Hochleistungsverbindungen weiter ermöglicht. Angesichts all dieser Vorteile wird sich 100G – wenn nicht in diesem Jahr oder im nächsten – bald flächendeckend durchsetzen.
Nicht zuletzt hat sich die Branche zusammengeschlossen, um ein gesundes 100G-Ökosystem zu schaffen, von dem die gesamte Gemeinschaft profitieren wird. Diese breite Einbindung wird zu einer schnellen Einführung von 100G-Lösungen führen, die die Anforderungen der Branche hinsichtlich Leistung, Größe, Kosten und Energieverbrauch erfüllen. Wenn die Kosten stimmen, werden Netzbetreiber, sobald 100G standardisiert und kommerziell verfügbar ist, ihre Investitionen in 40G schnell kapitalisieren und die 100G-Übertragung für ihre zukünftigen Netzausbauten nutzen.
Migrieren Sie zu 100G mit 100G-Transceiver- Modulen
Es gibt verschiedene Formfaktoren für 100GbE, darunter CFP, CFP2, CFP4, QSFP28 und CPAK. Im Folgenden werden diese kurz vorgestellt.
CFP-Transceiver
Der CFP-Transceiver ist der erste 100G-Transceiver für die Übertragung digitaler Hochgeschwindigkeitssignale. Das „C“ steht für den lateinischen Buchstaben „centum“ (100). Das CFP-Modul wurde nach dem Vorbild der SFP-Schnittstelle entwickelt, ist jedoch deutlich größer, um 100 Gbit/s mit 10 x 10 Gbit/s-Leitungen in jeder Richtung (RX, TX) zu unterstützen. Die optische Verbindung unterstützt sowohl 10 x 10 Gbit/s- als auch 4 x 25 Gbit/s-Varianten von 100-Gbit/s-Verbindungen. Es gibt vier gängige Typen von CFP-Transceiver-Modulen: 100GBASE-SR10 für 100 Meter Multimode-Faser (MMF), 100GBASE-LR10 und 100GBASE-LR4 für 10 km SMF sowie 100GBASE-ER10 und 100GBASE-ER4 für 40 km SMF.
Technologische Fortschritte ermöglichen höhere Leistung und Dichte und treiben so die Entwicklung der CFP2- und CFP4-Spezifikationen voran. Obwohl CFP, CFP2 und CFP4 elektrisch ähnlich sind, weisen sie im Vergleich zur ursprünglichen Spezifikation eine um die Hälfte bzw. ein Viertel kleinere Bauform auf. CFP-, CFP2- und CFP4-Module sind nicht untereinander austauschbar, jedoch mit geeigneten Steckverbindern an der optischen Schnittstelle interoperabel.
QSFP28 Transceiver
Das QSFP28-Modul hat die gleichen Abmessungen wie das 40G-QSFP+-Modul. Genau wie das 40G-QSFP+-Modul vier 10-Gbit/s-Lanes nutzt, ist das 100G-QSFP28-Modul mit vier 25-Gbit/s-Lanes ausgestattet. Bei allen QSFP-Versionen arbeiten sowohl die elektrischen als auch die optischen Lanes mit der gleichen Geschwindigkeit, wodurch das teure Getriebe von CFP, CFP2 und CPAK entfällt. Das QSFP28-Modul verfügt über eine verbesserte elektrische Schnittstelle zur Unterstützung von Signalen mit bis zu 28 Gbit/s, behält aber alle Abmessungen seines Vorgängers bei. Mit zunehmender Reife der QSFP28-Technologie werden QSFP28-Transceiver im 100G-Optikmarkt immer beliebter. Die obige Abbildung zeigt ein QSFP-100G-SR4-S, ein Cisco 100GBASE-SR4 QSFP28-Transceiver-Modul.
Die beiden Haupttypen von QSFP28-Transceivern sind 100GBASE-SR4 und 100GBASE-LR4. Ersterer ist für den Betrieb über Multimode-Fasern (MMF) mit einer maximalen Verbindungslänge von 70 m auf OM3 und 100 m auf OM4 ausgelegt, während 100GBASE-LR4 für den Einsatz über Singlemode-Fasern (SMF) standardisiert ist und Verbindungslängen von bis zu 10 km ermöglicht.
QSFP28 vs. CFP
QSFP28 und CFP sind die beiden gängigen 100G-Transceiver auf dem Markt. Wie bereits erwähnt, ist CFP der 100G-Transceiver der ersten Generation. Häufig tritt QSFP28 in Erscheinung, während CFP in den Hintergrund tritt. Dies spiegelt den Branchentrend wider, die Dichte von 100GE-Transceivern aggressiv zu erhöhen und die Kosten zu senken. CFP4 ist halb so breit wie CFP2, welches wiederum halb so breit ist wie CFP. QSFP28 hat die gleiche Grundfläche und Frontplattendichte wie QSFP+ und ist nur geringfügig kleiner als CFP4. Theoretisch scheint QSFP28 einen Dichtevorteil gegenüber CFP4 zu haben, doch der höhere maximale Stromverbrauch von CFP4 verschafft ihm Vorteile bei größeren optischen Reichweiten. Allerdings ist CFP deutlich teurer als QSFP28 und wird aufgrund der hohen Kosten nicht für niedrigere Geschwindigkeiten eingesetzt.
CPAK-Transceiver
CPAK ist ein weiterer Neuling im Bereich der 100G-Netzwerkunterstützung. Es handelt sich um ein proprietäres Formfaktor von Cisco, die verwendeten Schnittstellen entsprechen jedoch dem IEEE-Standard und sind mit den Schnittstellen anderer Formfaktoren kompatibel. Zusammen bieten diese Lösungen das branchenweit kleinste und effizienteste Portfolio an optischen 100-Gbit/s-Transceivern. Cisco CPAK wird mit verschiedenen optischen Schnittstellen nach IEEE-Standard verfügbar sein.
Abschluss
Innerhalb der nächsten Jahre wird 100G aufgrund seiner deutlich höheren Kapazität gegenüber 10G und der Überlegenheit gegenüber dem potenziellen Hochgeschwindigkeitskonkurrenten 40G mit Sicherheit zur dominierenden Backbone-Technologie werden. Selbstverständlich sind wir darauf angewiesen, dass Komponenten- und Systemlieferanten Produkte entwickeln, die den technischen und wirtschaftlichen Anforderungen gerecht werden und eine reibungslose Migration zur aktuell im Aufbau befindlichen 100G-Infrastruktur ermöglichen. Fiberstore, ein aufstrebender Telekommunikationsanbieter, engagiert sich für die Förderung der Telekommunikationsentwicklung. Wir haben kürzlich ein umfassendes Sortiment an optischen 100G-Transceivern auf den Markt gebracht, darunter CFP-, CFP2-, CFP4-, QSFP28- und QSFP28-DAC-Kabel. Alle unsere Produkte sind vollständig kompatibel mit den Originalherstellern. Bei Bedarf können Sie uns gerne kontaktieren.
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