Parallel Optics Multimode – 400G Ethernet setzt sich bei großen Datenvolumen durch

Die Datenmengen in den Unternehmen wachsen stärker als je zuvor. Viele Rechenzentren geraten aufgrund dessen an ihre Kapazitätsgrenzen. Die Infrastruktur ist häufig komplex, die Verkabelung überfordert und nicht immer auf dem neuesten Stand der Technik. Für die Datenübertragung, werden in immer kürzeren Zeitabständen die nächstschnelleren Versionen von Ethernet benötigt. Ethernet über Multimodefaser MMF ist eine zukunftsorientierte Lösung, um in Rechenzentren Höchstleistungen in der Datenübertragung bereitzustellen.

Die digitale Transformation, Big Data, Cloud-Computing und das »Internet of Things« (IoT) sowie zahlreiche komplexe, teils mobile Anwendungen haben einen maßgeblichen Anteil am rasanten Anstieg des weltweiten Datenvolumens. Rechenzentren müssen mit dieser Entwicklung Schritt halten. Ihre Skalierung ist daher ein zentrales Thema in den Unternehmen. Heute und in Zukunft müssen in den Rechenzentren und zwischen Endgeräten, die für die Datenverarbeitung eingesetzt werden, exorbitante Datenmengen transportiert werden – schnell, sicher und zuverlässig. Eine bedarfsgerechte Verkabelung ist unerlässlich, damit alle Komponenten ihre volle Leistung erbringen können.

Die Praxis zeigt allerdings, dass die Verkabelung und das Kabelmanagement vielfach zu den Stiefkindern in Rechenzentren gehören. Ins Blickfeld geraten sie meist erst, wenn Kabel defekt sind oder ausgetauscht werden müssen. Gerade in heterogen gewachsenen Umgebungen kann die Lokalisierung sowie der Austausch fehlerhafter Kabel schnell zum Problem werden und viel Zeit beanspruchen. Ein solcher Vorfall kann aber auch zur Chance werden, weil das RZ-Team die Möglichkeit hat, veraltete Kabel durch neuere zu ersetzen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Verkabelung das stetig wachsende Datenvolumen besser bewältigt und Bandbreiten bereitstellt, die moderne Infrastrukturen heute und in Zukunft einfordern.

Starker Trend zu hoher Bandbreite im Rechenzentrum. Eine kürzlich durchgeführte Studie von Techconsult zeigt, dass in vielen Rechenzentren heute bereits eine leistungsfähige Verkabelung im Backbone eingesetzt wird. Demnach werden bereits in knapp einem Drittel der Rechenzentren Bandbreiten bis 100 Gbit/s erreicht. Allerdings äußerte das Gros der Befragten die Absicht, zukünftig auf noch höhere Datenübertragungsraten zu wechseln. Großes Interesse findet der neue Ethernet-Standard, der Übertragungsgeschwindigkeiten bis zu 25 Gbit/s bei geringeren Kosten ermöglicht. Ein Vorteil sei, dass dadurch eine teure Überdimensionierung vermieden wird, heißt es. Weiterhin plant ein knappes Drittel den Wechsel auf die hohen Datenübertragungsraten von 40 Gbit/s und 100 Gbit/s.

Ethernet-Entwicklung nimmt Fahrt auf. Seit etwa 1995 entwickelte sich Ethernet über MMF relativ langsam und in überschaubaren Schritten. Im Abstand von einigen Jahren erfolgte eine lineare Erhöhung in Zehnerpotenzen. So ging es in Abständen vom 10 Mbit/s Internet zu Fast-Ethernet 100 Mbit/s und später dann von 1G über 10G auf die erste 100G-Ethernet-Version 100GBASE10.

Parallel dazu konnten die Steigerungen der Übertragungsgeschwindigkeit in den Ethernet-Multimode-Transceivern realisiert werden. Damit wurde die benötigte Datenmenge seriell und bidirektional über zwei MMF- und LWL-Duplex-Stecksysteme übertragen.

Mit der Einführung von 40GBASE-SR4 und 100GBASE-SR10 wurde es notwendig, die Datenströme in n-mal 10G zu zerlegen und parallel über die entsprechende Anzahl MMF zu übertragen. Multimode Sendequellen, schneller als 10G, waren nicht serienreif. Damit begann bei Ethernet über MMF die Zeit der passiven Parallel Optics. 40BASE-SR4 entsprach jedoch nicht der bis dato üblichen Zehnerpotenzsteigerung von Ethernet. Der Grund: Die dafür notwendigen Short Reach 4-kanaligen SR4 Transceiver des Formfaktors QSFP waren kostengünstig vorhanden. Diese wurden Anfang der 2000er Jahre für die erste Multimode Parallel Optics Applikation InfiniBand 4x entwickelt und hatten das MPO-Steckerinterface mit einer speziellen Belegung für die benötigten acht MMF. Diese wird heute üblicherweise »SR4-Belegung« genannt.

 

IEEE 802.3 Ethernet-Standards in Entwicklung

25GBASE-SR: 

  • Durch die Entwicklung von 100GBASE-SR4 in 2015, wurde es 2016
    notwendig, die Zwischengeschwindigkeit 25GBASE-SR als IEEE 802.3by zu entwickeln.
  • Damit können vier 25G Serverports auf einen 100G Switchport
    aggregiert werden.
  • Es werden die bekannten SFP+ Transceiver mit LC-Duplex Stecker-interface, aber mit 25G Geschwindigkeit sein.

50GBASE-SR: 

  • Um auf 200GBASE-SR4 zu skalieren, studiert eine Task Force in IEEE 802.3cd derzeit 50GBASE-SR.
  • Damit können dann vier 50G Serverports auf einen 200G Switchport aggregiert werden.
  • Es ist geplant 50GBASE-SR 2018 auf den Markt zu bringen.
  • Mutmaßlich werden es auch hier SFP+ Transceiver mit LC-Duplex-Steckerinterface, aber eben mit 50G sein.

100GBASE-SR2: 

  • Die IEEE 802.3cd Task Force studiert momentan auch 100GBASE-SR2.
  • Die Intention dieses Standardisierungsprojekts ist es, zwei 50G Serverports auf einen 100G Switchport zu aggregieren.
  • Diese Ethernet-Version soll ebenfalls 2018, zusammen mit 50GBASE-SR marktreif sein.
  • Es liegt nahe, dass es hier ebenfalls QSFP-Transceiver mit MPO-Steckerinterface werden. Mutmaßlich aber mit einer Faserbelegung ähnlich der SR4-Belegung. Jedoch werden nur die beiden äußeren Faserpositionen beider Seiten des 12 Fasern MPO betrieben.

200GBASE-SR4: 

  • Die dritte Ethernet-Geschwindigkeit, die derzeit in der IEEE 802.3cd Task Force studiert wird, ist 200GBASE-SR4.
  • Es ist geplant auch diese Geschwindigkeit zusammen mit 50GBASE-SR und 100GBASE-SR2 2018 auf den Markt zu bringen.
  • Der bisherigen Reihe von Ethernet-SR4-Versionen folgend, soll auch hierfür ein QSFP-Transceiver mit MPO-Steckerinterface mit der bekannten SR4-Belegung spezifiziert werden.

Quelle: Whitepaper Rosenberger OSI

 

Neue Versionen in der Pipeline. Aktuell bearbeitet die IEEE 802.3 Ethernet Working Group parallel mehrere neue Ethernet-Versionen. Dazu gehören neben den nächsten Geschwindigkeiten 200GBASE-SR4 und 400GBASE-SR16 auch 100GBASE-SR2 und die inzwischen dritte 100G-Version. Selbst niedrigere Zwischengeschwindigkeiten mit 25GBASE-SR und 50GBASE-SR sind noch nicht vom Tisch und werden vom Gremium aktuell weiterbearbeitet. Alle diese Standardisierungsprojekte haben das Ziel, die Übertragung über mindesten 100 Meter MMF zu definieren. Mit MMF ist hier die Gradientenindex 50/125µm-OM4-Faser gemeint. Die über OM3 möglichen kürzeren Längen werden ebenfalls spezifiziert. Das erfolgt jedoch nur noch, um prüfen zu können, ob vorhandene OM3-Verkabelung genutzt werden kann. Marktstudien bestätigen, dass Rechenzentren in Zukunft überwiegend auf 100G-Transceiver setzen. Das ist auch der Grund für die fortlaufende Entwicklung neuer 100G-Ethernet-Versionen. Das reicht zurück ins Jahr 2010 mit dem ersten 100GBASE-SR10, über 100GBASE-SR4 in 2015, bis zum 100GBASE-SR2, das für 2018 angekündigt ist.

Weiterentwicklung der Parallelisierung erwartet. Im Bereich der Verkabelung ist der Markt derzeit in Bewegung. »In Rechenzentren rechne ich, nachgewiesen durch die IEEE. 802.3 Standardisierungsinitiativen und die vielen MSA-Transceiver-Entwicklungen, in Zukunft mit einer Weiterentwicklung der Parallelisierung«, so die Einschätzung von Harald Jungbäck, Produktmanager bei Rosenberger Optical Solutions & Infrastructure (Rosenberger OSI), Augsburg. Datenströme von 40G und größer, bis zur maximalen Übertragungslänge von 100 Metern, über eine entsprechende Anzahl von OM4-Fasern, sieht der Verkabelungsspezialist hier als gesetzt.

Potenzial für PSM4 und 200/400 GBASE-DR4 sieht er bei Datenströmen von 100G und größer, über Längen ab 100 bis 500 Metern. »BeideApplikationen basieren ebenfalls auf der Parallelisierung der Datenströme über eine entsprechende Anzahl an Fasern, hier jedoch Singlemodefasern«, so Jungbäck. »Beide Parallelisierungswelten, OM4 und Singlemode, basieren auf Transceivern mit MPO-(MTP-)Steckerinterfaces.«

Hochinteressant findet Jungbäck die Entwicklung einer universellen Faser. »Diese kann wohlgemerkt mit einschränkenden Kompromissen, die Datenströme sowohl von Multimode-, als auch von Singlemode-Transceivern übertragen«, erklärt der Kabelspezialist sein Interesse und vermutet gute Marktchancen. Für schwer einzuschätzen hält Jungbäck dagegen die Zukunft für die OM5-Faser, die für den vierfarbigen Multimode-Wellenlängenmultiplex SWDM4 entwickelt wurde. »Die Zeit wird zeigen, ob diese Übertragungstechnologie Marktanteile erzielen wird«, meint er.

Rosenberger OSI sieht er in diesem dynamischen Marktumfeld gut aufgestellt: »Mit unseren PreCONNECT-OCTO-Verkabelungssystemen OM4 und Singlemode sind wir bestens für die Parallel-Optics-Zukunft gerüstet. Unser Mutterhaus entwickelt zudem eigene Transceiver mit MPO-(MTP-)Steckerinterfaces, zuerst für OM4, später auch für Singlemode.« Durch das breit aufgestellte Produktspektrum sei man in der Lage, individuelle Kundenwünsche schnell und kostengünstig zu realisieren. Entsprechende Projekte basieren auf flexiblen Komponenten sowie zukunftsorientierten Verkabelungstechnologien.

 


 

Harald Jungbäck ist Fiber Optic Spezialist und bezieht sein LWL-Fachwissen aus seiner langjährigen Mitarbeit im Unternehmen Rosenberger OSI. 1993 begann er seine Laufbahn in der Produkt- und Fertigungsprozessentwicklung. Schon drei Jahre später übernahm er dort die Aufgaben als technischer Leiter und Qualitätsmanager und war maßgeblich am technischen Aufbau der Fertigungsstandorte Deutschland, Ungarn und China beteiligt. Heute ist er als Produktmanager »LWL-Verkabelungssysteme« verantwortlich für den konsequenten Ausbau des Produktangebotes  sowie dem technologischen Innovationsprozess in diesem Bereich. Desweiteren ist er aktives Mitglied im DKE-Normierungsarbeitskreis GAK 715.3.5 für strukturierte Verkabelung und weiteren GAK’s.

 

 


www.rosenberger.com/osi
Bild: © Rosenberger OSI

 


 

Über Rosenberger OSI:
Seit 1991 gilt Rosenberger Optical Solutions & Infrastructure (Rosenberger OSI) europaweit als Experte für faseroptische Verkabelungs- und Servicelösungen für Datacom, Telecom und Industrie. Die Produkte und Dienstleistungen sind überall dort zu finden, wo größte Datenmengen schnell und sicher übertragen werden müssen. Neben der Entwicklung und Herstellung des breiten Portfolios an LWL- und Kupferverkabelungssystemen, bietet Rosenberger OSI darüber hinaus eine Vielzahl an Services wie Planung, Installation und Instandhaltung von Verkabelungsinfrastrukturen an. Rosenberger OSI beschäftigt rund 600 Mitarbeiter in Europa und ist seit 1998 Teil der global operierenden Rosenberger Gruppe, einem weltweit führenden Anbieter von Hochfrequenz-, Hochvolt- und Fiberoptik-Verbindungslösungen mit Hauptsitz in Deutschland.

Weitere Informationen unter: www.rosenberger.com/osi

 

 

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