400GbE für große Datenvolumen
Parallel-Optik und Multimode
Die Datenmengen in den Unternehmen wachsen stärker als je zuvor. Viele Rechenzentren geraten an ihre Kapazitätsgrenzen. Die Infrastruktur ist häufig komplex. Die Verkabelung ist überfordert und nicht immer auf dem Stand der Technik. Für die Datenübertragung ist in immer kürzeren Zeitabständen die nächstschnellere Version von Ethernet nötig. Ethernet über Multimode-Faser (MMF) gilt als eine zukunftsorientierte Lösung, um Höchstleistungen im RZ zu erreichen.
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 sind in den Rechenzentren und zwischen Endgeräten, die zur Datenverarbeitung dienen, exorbitante Datenmengen zu transportieren - schnell, sicher und zuverlässig. Eine bedarfsgerechte Verkabelung ist unerlässlich, damit alle Komponenten ihre volle Leistung erreichen können.
Die Praxis zeigt allerdings, dass die Verkabelung und das Kabel-Management vielfach zu den Stiefkindern gehören. Ins Blickfeld geraten sie meist erst, wenn Kabel defekt sind oder ein Austausch ansteht. Gerade in heterogen gewachsenen Umgebungen können die Lokalisierung und der Austausch fehlerhafter Kabel schnell zum Problem werden und viel Zeit beanspruchen. Ein solcher Vorfall kann jedoch auch zur Chance werden, weil das RZ-Team die Möglichkeit hat, veraltete Kabel durch neuere zu ersetzen. Auf diese Weise lässt sich sicherstellen, 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
Eine kürzlich durchgeführte Studie von Techconsult zeigt, dass in vielen Rechenzentren heute bereits eine leistungsfähige Verkabelung im Backbone arbeitet. 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 von bis zu 25 GBit/s bei geringeren Kosten ermöglicht. Ein Vorteil sei, dass dies eine teure Überdimensionierung vermeide, heißt es. Weiterhin plant ein knappes Drittel den Wechsel auf die hohen Datenübertragungsraten von 40 GBit/s und 100 GBit/s.
Ethernet-Entwicklung in Fahrt
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 von 10 MBit/s zu Fast-Ethernet 100 MBit/s und später dann von 1G über 10G auf die erste 100G-Ethernet-Version 100GBase-10.
Parallel dazu gab es Steigerungen der Übertragungsgeschwindigkeit in den Ethernet-Multimode-Transceivern. Diese übertragen die benötigte Datenmenge seriell und bidirektional über zwei MMF- und LWL-Duplex-Stecksysteme.
Mit der Einführung von 40GBase-SR4 und 100GBase-SR10 wurde es nötig, die Datenströme in n-mal 10G zu zerlegen und parallel über die entsprechende Anzahl MMFs zu übertragen. Multimode-Sendequellen, schneller als 10G, waren nicht serienreif. Damit begann bei Ethernet über MMF die Zeit der passiven Parallel-Optik. 40Base-SR4 entsprach jedoch nicht der bis dato üblichen Zehnerpotenzsteigerung von Ethernet. Der Grund: Die dafür notwendigen Short Reach vierkanaligen 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 verfügten über das MPO-Stecker-Interface mit einer speziellen Belegung für die benötigten acht MMF. Diese heißt im Fachjargon heute üblicherweise "SR4-Belegung".
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, die Gremien arbeiten aktuell weiter daran. All diese Standardisierungsprojekte haben das Ziel, die Übertragung über mindesten 100 Meter MMF zu definieren. Mit MMF ist dabei die Gradientenindex-50/125µm-OM4 Faser gemeint. Die über OM3 möglichen kürzeren Längen spezifizieren die Gremien ebenfalls, allerdings nur noch, um prüfen zu können, ob sich vorhandene OM3-Verkabelung weiter nutzen lässt. Marktstudien bestätigen, dass Rechenzentren in Zukunft überwiegend auf 100G-Transceiver setzen. Dies ist auch der Grund für die fortlaufende Entwicklung neuer 100G-Ethernet-Versionen. Die Bemühungen reichen zurück ins Jahr 2010 mit dem ersten 100GBase-SR10 über 100GBase-SR4 im Jahr 2015 bis zu 100GBase-SR2, das für 2018 angekündigt ist.
Der Verkabelungsmarkt ist 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, Produkt-Manager bei Rosenberger Optical Solutions and Infrastructure (Rosenberger OSI) in Augsburg. Datenströme von 40G und mehr bis zur maximalen Übertragungslänge von 100 Metern über eine entsprechende Anzahl von OM4-Fasern sieht der Verkabelungsspezialist in diesem Umfeld als gesetzt.
Potenzial für PSM4 (Singlemode) und 200/400GBase-DR4 sieht er bei Datenströmen von 100G und größer, und zwar über Längen ab 100 bis 500 Metern. "Beide Applikationen basieren ebenfalls auf der Parallelisierung der Datenströme über eine entsprechende Anzahl an Fasern, hier jedoch Singlemode-Fasern", so Jungbäck. "Beide Parallelisierungswelten, OM4 und Singlemode, basieren auf Transceivern mit MPO/MTP-Stecker-Interfaces."
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 er dagegen die Zukunft der OM5-Faser, die für den vierfarbigen Multimode-Wellenlängen-Multiplex SWDM4 entwickelt wurde. "Die Zeit wird zeigen, ob diese Übertragungstechnologie Marktanteile erzielen wird."
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