Skip to main content

Leitfaden zu optischen Komponenten für 40GbE und 100GbE

Aufgrund des Bedarfs an höheren Bandbreiten in Rechenzentren führte das IEEE im Juni 2010 den Ethernet-Standard 802.3ba ein, der den Weg für Ethernetverbindungen mit 40 GB/s und 100 GB/s ebnete. Zwei Jahre nach dieser Einführung wurde die Technologie noch relativ wenig genutzt, aber im Laufe der Zeit benötigten immer mehr Netzwerkbetreiber Höchstgeschwindigkeiten für einzelne Datenverbindungen. Bei der Planung der zukünftigen Entwicklung eines Netzwerks ist es mitunter nicht einfach, sich zwischen den zahlreichen Eigenschaften aller optischen Geräte für 40GbE und 100GbE zurechtzufinden. Aus diesem Grund hat Curvature eine kurze Übersicht über die derzeit erhältlichen 40GbE- und 100GbE-Komponenten inklusive ihrer Formfaktoren zusammengestellt, um die Planung der zukünftigen Anforderungen an hochleistungsfähige Ethernet-Netze zu erleichtern.

Modultypen

QSFP

Optische Komponenten mit dem Formfaktor QSFP sind die Hauptvoraussetzung für 40GbE-Verbindungen, und derzeit erscheinen auch die ersten kompatiblen Modelle für 100 GbE. Diese Einheiten sind mit MPO-Anschlüssen für Multimode-Komponenten oder LC-Anschlüssen für Monomode-Komponenten ausgestattet.

QSFP

CFP

Optische Komponenten des Formfaktors CFP sind sowohl für 40GbE als auch für 100GbE erhältlich. Diese Einheiten sind mit MPO-Anschlüssen für Multimode-Komponenten oder LC-Anschlüssen für Monomode-Komponenten ausgestattet.

CFP

CFP2

Der Formfaktor CFP2 ist eine Weiterentwicklung des CFP mit neuen Fertigungsverfahren und optischen Komponenten, dank derer die Maße des Moduls in etwa auf die Hälfte der Maße des Vorgängers CFP reduziert werden konnten, wodurch eine höhere Port-Dichte der Schnittstelle erzielt werden kann.

CPAK

CPAK ist ein Formfaktor von Cisco, speziell entwickelt für 100GbE-Komponenten mit höherer Effizienz und Leistungsfähigkeit im Vergleich zu den Standards CFP oder CFP2, vor allem für optische Komponenten mit hoher Reichweite, wie 100GBase-LR4.

Konverter und Breakout-Kabel

Die meisten 40GbE-Ports können im Modus 4x 10GbE genutzt werden, was die Implementierung von 10GbE/40GbE in Netzwerken mit gemischten Medien erleichtert. Diese Ports eignen sich auch für 10GbE-Installationen mit besonders hoher Port-Dichte (z.B. kann ein Router Nexus 3016 für insgesamt 64 10GbE-Ports konfiguriert werden, also mehr als die SFP+ Ports, die in 1 HE Platz finden). In QSFP-basierten Systemen kann diese Konfiguration mit Hilfe eines Spezialkabels erzielt werden, das an einer Seite direkt mit einem QSFP-Modul und an der anderen mit 4 SFP+ verbunden wird, oder alternativ mit einer optischen SR4-Komponente und einem personalisierten MPO auf 8-Slot LC Kabel. Für Cisco-Produkte für CFP-basierte 40GbE-Komponenten, wie WS-X6904-40G, bietet Cisco den Konverter CVR-CFP-4SFP10 an, der den CFP-Slot in 4 SFP+ Slots konvertiert.
Angebot anfordern

https://www.curvature.com/sites/default/files/qsfp_cable.jpgQSFP

https://www.curvature.com/sites/default/files/mpo_cable.jpgMPO

Kabel für die Direktverbindung von QSFP zu 4 SFP+ Slots

Kabel für MPO auf 8-Slot LC

Direktverbindungskabel
Für 40GbE- und 100GbE-Komponenten, die über kurze Strecken verkabelt werden (innerhalb desselben Racks), sind – ebenso wie für 10GbE-Komponenten – Direktverbindungskabel mit Kupferdraht erhältlich.  Zur Auswahl stehen passive Kabel mit Standardlängen von 1, 3 und 5 Metern. Für größere Entfernungen sind auch aktive Kabel erhältlich.

angebot anfordern
 

Optische Multimode-Komponenten

Einige Betrachtungen über die Verdrahtung
Die derzeitigen Multimode-Standards für 40GbE- und 100GbE-Komponenten sehen den Einsatz von mehreren 10 GB/s-Lasern vor, die über mehrere Glasfaserkabel gleichzeitig übertragen, um die Übertragungsrate zu maximieren. Aufgrund der Mehrkanalübertragung wird bei optischen Multimode-Komponenten für 40GbE und 100GbE eine andere Glasfaserverdrahtung, (die als MPO oder MTP bezeichnet wird), verwendet. Ein einzelnes Flachkabel vom Typ MPO/MTP enthält 12 separate Multimode-Glasfaserleitungen. Wie bei den optischen 10GbE Multimode-Komponenten wird zur Überwindung größerer Entfernungen (bis 150 m) auch hier ein MMF vom Typ OM3 oder OM4 benötigt.

MPO connectorhttps://www.curvature.com/sites/default/files/mpo_connector.jpg
MPO-Anschluss

40GBase-SR4
Die optischen Komponenten 40GBase-SR4 verwenden ein einzelnes MPO-Transceiver-Flachkabel, jeweils mit vier Leitungen für die Übertragung und 4 Leitungen für den Empfang. Die realisierbare Höchstentfernung hängt von der Art der verwendeten Multimode-Glasfaser ab.

 

Wellenlänge (nm)

Kabeltyp

Größe des Knotens (micron)

Modale Wellenlänge (MHz*km)

Reichweite

40GBase-SR4

850

MMF

50,0
50,0
50,0

2000 (OM3)
4700 (OM4)

30 m
100 m
150 m

angebot anfordernRequest a Quote
 

100GBase-SR10
Die optischen Komponenten 100GBase-SR10 verwenden ein 24-drahtiges MPO-Kabel mit jeweils 10 Leitungen für die Übertragung und 10 Leitungen für den Empfang. Da die einzelnen Leitungen den gleichen Laser verwenden wie die Kabel 40GBase-SR4, sind die Höchstentfernungen identisch, wie in der nachstehenden Tabelle veranschaulicht.

 

Wellenlänge (nm)

Kabeltyp

Größe des Knotens (micron)

Modale Wellenlänge (MHz*km)

Reichweite

100GBase-SR10

850

MMF

50,0
50,0

2000 (OM3)
4700 (OM4)

100 m
150 m


 

100GBase-SR4

Die optischen Komponenten 100GBase-SR4 verwenden jeweils vier Leitungen für die Übertragung und den Empfang, wobei jede Leitung eine Geschwindigkeit von 25 GB/s gewährleistet. Ebenso wie die 40GBase-SR4 verwenden die Kabel 100GBase-SR4 ein MPO-Kabel mit 12 Leitungen, jeweils vier für die Übertragung und den Empfang, bei dem die 40GBase-SR4 Gruppen wiederverwendet werden können, wenn eine höhere Leistung benötigt wird. Dieser Schnittstellenstandard wurde gemeinsam mit den QSFP-Modulen mit 100 GB/s eingeführt, die in Kürze erhältlich sein werden, um Upgrades von 40GbE auf 100GbE so einfach wie möglich zu gestalten.

 

Optische Monomode-Komponenten

40GBase-LR4
Die optischen Komponenten 40GBase-LR4 nutzen die gleiche Mehrkanaltechnologie wie die SR4-Komponenten, mit einem Unterschied: Anstelle eines separaten Glasfaserkabels für jede Leitung wird hier WDM-Technologie verwendet, mit dem Multiplexing der vier Übertragungsleitungen in einem und dem Multiplexing der vier Empfangsleitungen in einem zweiten Glasfaserkabel. Auf diese Weise können eventuell bereits vorhandene Installationen mit Monomode-Leitungen wiederverwendet werden. Aus diesem Grund werden LC-Verbindungen (für QSFP-Module) oder Standard SC-Verbindungen (für CFP-Module) verwendet, die das Upgrade von 10 GbE-Verbindungen vereinfachen.

 

Sendeleistung (dBm)

Empfangsleistung (dBm)

Wellenlänge für Übertragung und Empfang (nm)

 

Max.

Min.

Max.

Min.

Reichweite

40GBASE-LR4 1310 nm SMF

2,3 pro Leitung

-7 pro Leitung

2,3 pro Leitung

-13,7 pro Leitung

Vier Leitungen:
1271, 1291, 1311, 1331

10 km


40GBase-FR
40GBase-FR ist eine Monolasertechnologie, die sich besonders für Umgebungen eignet, in denen optische Multimode-Komponenten aufgrund der Glasfaserqualität oder des zu übertragenden Datentyps nicht verwendet werden können. (Bei optischen Multimode-Komponenten werden interne Algorithmen für die Auslastungsbalance verwendet, die nicht immer optimal funktionieren.) Die realisierbaren Entfernungen sind im Vergleich zu LR4 jedoch relativ begrenzt.

 

Sendeleistung (dBm)

Empfangsleistung (dBm)

Wellenlänge für Übertragung und Empfang (nm)

 

Max.

Min.

Max.

Min.

Reichweite

40GBase-FR

3,0

0,0

3,0

-6,0

1530 bis 1565

2km

Request a Quote
 

100GBase-LR4Ebenso wie 40GBase-LR4 ist auch 100GBase-LR4 ein Standard für optische Multimode-Komponenten. In diesem Fall wird die Übertragungsrate der einzelnen Leitungen auf 25 GB/s erhöht und eine Gesamtübertragungrate von 100 GB/s erreicht.

 

Sendeleistung (dBm)

Empfangsleistung (dBm)

Wellenlänge für Übertragung und Empfang (nm)

 

Max.

Min.

Max.

Min.

Reichweite

100GBase-LR4

4,5 pro Leitung

-4,3 pro Leitung

4,5 pro Leitung

-10,6 pro Leitung

Vier Leitungen:
1295,6 nm, 1300,1 nm
1304,6nm, 1309,1nm

10km

Request a Quote