Ihr Leitfaden für 40GbE- und 100GbE-Optik

Als das IEEE im Juni 2010 den 802.3ba-Ethernet-Standard einführte, war dies eine Reaktion auf die steigenden Bandbreitenanforderungen in Rechenzentren und ebnete den Weg für die Einführung von 40-Gb/s- und 100-Gb/s-Ethernet-Betrieb. Nur wenige Jahre später sind die Nutzer dieser Technologie immer noch relativ isoliert, aber die Zahl der Nutzer nimmt weiter zu, da Netzwerkbetreiber die höchsten Datenraten über eine einzige Verbindung benötigen. Wenn Sie beginnen, über die Zukunft Ihres Netzwerks nachzudenken, kann es verwirrend sein, alle optischen 40GbE- und 100GbE-Komponenten zu verstehen. Curvature hat einen kurzen Überblick über die aktuellen optischen 40GbE- und 100GbE-Typen und -Formfaktoren zusammengestellt, um die Planung für zukünftige Hochleistungs-Ethernet-Anforderungen zu erleichtern.

Modul-Typen

QSFP/QSFP28

Optiken mit QSFP-Formfaktor sind die primäre Methode zur Bereitstellung von 40 GbE und erscheinen nun auch für 100 GbE in QSFP28-Form. Diese verfügen entweder über MPO- oder LC-Stecker.

• QSFP28 ist eine neue Variante, die zur Unterstützung von 100Gb veröffentlicht wurde. QSFP und QSFP28 haben beide den gleichen Formfaktor.
• LC-Varianten sind auch für bi-direktionale (BiDi) Multi-Mode QSFPs erhältlich, so dass QSFPs vorhandene OM3/OM4-Multi-Mode-Faseranlagen nutzen können
• MPO-Varianten sind auch für (einige) Single-Mode QSFP-Transceiver erhältlich, die für den Breakout von einem MPO/MTP-Port auf mehrere LC-Verbindungen verwendet werden.
• *Multi-Mode QSFP-Transceiver unterstützen in der Regel auch einen Breakout-Modus.

CFP

CFP-Formfaktor-Optiken gibt es in den Varianten 40GbE und 100GbE. Diese verfügen über MPO-Stecker für Multimode-Optik oder SC-Stecker für Singlemode-Optik.

• Es ist zu beachten, dass die GFP eine ältere Norm ist. Die oben genannten Hinweise gelten nicht wirklich für CFPs. Der QSFP/QSFP28-Standard bietet nicht nur einen kleineren Formfaktor, sondern durch die verschiedenen Varianten auch die Flexibilität, einige der älteren 10Gb-Glasfaserstandards weiter zu verwenden, ohne Glasfaseranlagen ersetzen zu müssen.

CFP2

Das CFP2 ist eine Weiterentwicklung des bestehenden CFP-Formfaktors, wobei Fortschritte in der Herstellung und Optik genutzt wurden, um die Größe des Moduls auf etwa die Hälfte des ursprünglichen CFP zu reduzieren.

• Obwohl der CFP-Standard an Bedeutung gewonnen hat, wird auch dieser schnell zu einer veralteten Optik. Cisco hat nur eine Handvoll Geräte, die diese unterstützen. Er wird schnell durch den QSFP28-Standard ersetzt.
• Zum Zeitpunkt seiner Einführung war CFP2 dafür bekannt, die Schnittstellendichte aufgrund der geringeren Größe und des niedrigeren Stromverbrauchs zu erhöhen. Der QSFP-Standard ist jedoch die ideale Wahl für Anwendungen mit höherer Schnittstellendichte.

CPAK

Der CPAK ist ein Cisco-eigener Formfaktor, der entwickelt wurde, um im Vergleich zu CFP- oder CFP2-Modulen eine leistungsfähigere und platzsparendere 100GbE-Optik zu bieten, insbesondere für Long-Range-Optiken wie 100GBase-LR4.

• Der CPAK-Standard ähnelt in Größe und Stromverbrauch dem CFP2.

Konverter und Breakout-Kabel

Die meisten 40GbE-Ports sind in der Lage, im 4x 10GbE-Modus zu arbeiten, was eine einfache 10GbE/40GbE-Mixed-Media-Bereitstellung ermöglicht. Diese Ports bieten auch die Möglichkeit einer extrem hohen 10GbE-Portdichte (ein Nexus 3016 kann beispielsweise so konfiguriert werden, dass er insgesamt 64 10GbE-Ports bietet, was mehr ist, als in 1RU passt, wenn er als SFP+-Ports präsentiert wird). Bei QSFP-basierten Systemen wird dies entweder durch ein spezielles Direct-Attach-Kabel mit 1x QSFP an einem Ende und 4x SFP+ am anderen Ende oder durch eine SR4-Optik mit einem speziellen MPO-zu-8x-LC-Kabel erreicht. Für Cisco Produkte, die CFP-basiertes 40GbE verwenden, wie die WS-X6904-40G-Teile, stellt Cisco den CVR-CFP-4SFP10G-Konverter her, der den CFP-Steckplatz in vier SFP+-Steckplätze verwandelt.

Multimode-Optik

Überlegungen zur Verkabelung

Aktuelle Multimode-Optik-Standards für 40GbE- und 100GbE-Optik verwenden mehrere 10Gbps-Laser, die gleichzeitig über mehrere Faserstränge übertragen, um hohe Datenraten zu erreichen. Aufgrund der Multilane-Natur dieser Optiken verwenden sowohl 40GbE- als auch 100GbE-Multimode-Optiken eine andere Art der Faserverkabelung, die als MPO- oder MTP-Verkabelung bekannt ist. Ein MPO/MTP-Kabel verfügt über 12 separate Stränge von Multimode-Fasern in einem einzigen Flachbandkabel. Wie bei der 10GbE-Optik über Multimode-Faser wird eine MMF der Güte OM3 oder OM4 benötigt, um größere Entfernungen (bis zu 150 m) überbrücken zu können.

*LC-Varianten sind auch für bi-direktionale (BiDi) Multi-Mode QSFPs erhältlich, so dass QSFPs vorhandene OM3/OM4-Multi-Mode-Faseranlagen nutzen können

	Produkte	Typ	Stecker Typ
	QSFP-40G-SR4-S	40GBASE-SR4, 4 Bahnen, 850 nm MMF	MPO-12
	QSFP-40G-SR4	40GBASE-SR4, 4 Bahnen, 850 nm MMF	MPO-12
	QSFP-40G-SR-BD	40GBASE-SR-BiDi, duplex MMF	LC

Direct Attach Kabel

Wie für die 10GbE-Optik sind auch für die 40GbE- und 100GbE-Optik direkt anschließbare Kupferkabel erhältlich, wenn nur kurze Entfernungen (innerhalb desselben Racks) verkabelt werden müssen. Passive Kabel sind in den Standardlängen von einem, drei und fünf Metern erhältlich. Für längere Strecken sind auch aktive Kabel erhältlich.
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MPO-Stecker

40GBase-SR4

40GBase-SR4-Optiken verwenden ein einziges MPO-Flachbandkabel für Senden und Empfangen, da SR4 vier Stränge für das Senden und vier Stränge für den Empfang verwendet. Die maximale Entfernung hängt von der Art der verwendeten Multimode-Faser ab.

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100GBase-SR10

Die 100GBase-SR10-Optik verwendet ein 24-adriges MPO-Kabel für die Verbindung: zehn Adern für die Übertragung und zehn Adern für den Empfang. Da jede einzelne Lane den gleichen Lasertyp wie 40GBase-SR4 verwendet, sind die maximalen Entfernungen identisch, wie unten zu sehen.

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100GBase-SR4

100GBase-SR4 Optiken verwenden 4 Fasern für die Übertragung und 4 für den Empfang, wobei jede Lane einen Durchsatz von 25 Gbps bietet. 100GBase-SR4 verwendet wie 40GBase-SR4 ein 12-Faser-MPO-Kabel mit 4 Strängen für die Übertragung und 4 für den Empfang, so dass vorhandene 40GBase-SR4-Faserkonstruktionen wiederverwendet werden können, wenn eine höhere Leistung benötigt wird. Dieser Schnittstellenstandard wurde zusammen mit den 100Gbps QSFP-Angeboten eingeführt, die jetzt auf den Markt kommen, um ein Upgrade von 40GbE auf 100GbE so nahtlos wie möglich zu gestalten.

Singlemode-Optik

40GBase-LR4

40GBase-LR4-Optik verwendet die gleiche Multi-Lane-Technologie wie SR4-Optik, mit einer Ausnahme. Anstatt für jede Lane einen einzelnen Faserstrang zu verwenden, wird die WDM-Technologie eingesetzt, um alle vier Sende-Lanes auf einen Faserstrang und alle vier Empfangs-Lanes auf einen anderen einzelnen Faserstrang zu multiplexen, so dass jede vorhandene Single-Mode-Faserinstallation verwendet werden kann. Aus diesem Grund werden Standard-LC- (für QSFP-Module) oder SC- (für CFP-Module) Anschlüsse verwendet, was ein einfaches Upgrade von einem 10GbE-Anschluss ermöglicht.

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40GBase-FR

40GBase-FR ist eine Ein-Laser-Technologie, die am besten in Umgebungen eingesetzt wird, in denen Multi-Lane-Optik aufgrund der Faserqualität oder der Art der zu übertragenden Daten keine praktikable Option ist. (Es gibt interne Lastausgleichsalgorithmen für Multi-Lane-Optik, die nicht immer optimal funktionieren.) Allerdings ist die Entfernung im Vergleich zum LR4 etwas eingeschränkt.

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100GBase-LR4

Wie 40GBase-LR4 ist auch die 100GBase-LR4 eine Multilane-Optik. Allerdings wird die Datenrate jeder Lane auf 25Gbps erhöht, um die volle Datenrate von 100Gbps zu erreichen.

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