OEM 10GbE-Optik-Spickzettel

10-Gigabit-Ethernet

Einst eine exotische High-End-Technologie, ist 10GbE heute Mainstream und wird sowohl im Rechenzentrum als auch in der Campus-Umgebung weit verbreitet eingesetzt. 10-Gigabit-Ethernet hat jedoch einen ziemlich langen Entwicklungsprozess hinter sich, um dorthin zu gelangen, wo es heute steht. Da viele ältere 10-GbE-Plattformen und -Module immer noch im Einsatz sind, gibt es eine Reihe von verschiedenen Optiktypen, die heute noch verwendet werden, sowohl auf älteren als auch auf aktuellen Produktionsplattformen.

Modul-Typen

Von links nach rechts:

XENPAK - die ursprüngliche steckbare 10GbE-Optik. Präsentiert SC-Stecker
X2 - der Nachfolger des XENPAK. X2-Optiken wurden auf dem Markt nur in begrenztem Umfang eingesetzt, wobei Cisco der einzige große Nutzer von X2-basierten Produkten war. Präsentiert SC-Steckverbinder
XFP - die erste der 10GbE-Optiken mit kleinem Formfaktor. XFP-Optiken wurden in erster Linie in Router-Produkten eingesetzt und sind auch heute noch fast ausschließlich in Routern zu finden. Stellt LC-Stecker vor
SFP+ - eine 10GbE-Optik, die denselben physischen Formfaktor wie ein Gigabit-SFP verwendet. Aus diesem Grund verwenden viele der kleinen SFP+-basierten 10GbE-Switches 1G/10G-Ports, was ein zusätzliches Maß an Flexibilität bietet. SFP+-Optiken sind inzwischen die bei weitem am häufigsten verwendeten 10-Gigabit-fähigen Optiken. Präsentiert LC-Stecker

Innerhalb dieser Formfaktoren gibt es viele verschiedene Arten von optischen und elektrischen Spezifikationen; die einzige Anforderung ist, dass der Optiktyp übereinstimmt. Es ist vollkommen akzeptabel, einen X2 mit einem SFP oder einen XENPAK mit einem SFP+ oder einer anderen Kombination zu verbinden.

Optische Standards

Elektrisch/Kupfer

10GBase-CX1/10GBase-CU
10GBase-CX1, auch als Direct Attach Cable (DAC) bezeichnet, ist der SFP+ Kupferstandard. Der Standard hat eine maximale Entfernung von 10 Metern, obwohl Cisco derzeit nur Längen bis zu 5 Metern anbietet. Dabei handelt es sich um ein Kabel mit SFP+-Enden, nicht um ein Modul mit einem separaten Kabel.

Beachten Sie, dass das Kabel fest in die SFP+-Enden integriert ist. Aus diesem Grund müssen beide Geräte SFP+-Ports aufweisen. Obwohl die Kabel aufgrund dieser Integration etwas umständlich zu handhaben sind, werden CX1-Module aufgrund der sehr geringen Kosten (150 bis 200 US-Dollar pro Kabel), des extrem niedrigen Stromverbrauchs (0,25 Watt pro Kabel) und der vernachlässigbaren Latenzzeit verwendet. Aufgrund dieser Eigenschaften werden DACs in erster Linie für die Konnektivität von Servern zum Top-of-Rack-Switch oder für Verbindungen zwischen Geräten im selben Rack verwendet.

10GBase-T/NBase-T
Eines der Hauptziele für 10GbE war die Entwicklung eines Konnektivitätsstandards, der für die Verwendung mit Standard-Ethernet-Verkabelung und RJ45-Anschlüssen geeignet ist. Daraus entstand der 10GBase-T-Standard, und in den letzten Jahren haben technologische Fortschritte dazu geführt, dass 10GBase-T-Schnittstellen mit der gleichen Dichte wie SFP+-basierte Produkte eingesetzt werden können. Wie bei 10GBase-CU handelt es sich bei der Mehrzahl der 10GBase-T-Implementierungen um Server zu Top-of-Rack-Switches.

Ende 2014 wurde eine Erweiterung von 10GBase-T vorgeschlagen, NBase-T genannt, und Mitte 2015 kam NBase-T-Switching auf den Markt. NBase-T erweitert die unterstützten Geschwindigkeiten um zwei Zwischenstufen, 2,5 und 5 GBit/s. Die treibenden Faktoren hinter NBase-T sind die Kompatibilität mit bestehenden Cat5e- (maximal 2,5G) und Cat6-Verkabelungsanlagen (maximal 5G) bei einer Standard-Höchstentfernung von 100 m und die Möglichkeit, Datenraten von mehr als 1 Gbps für Power-User und leistungsstarke 802.11ac- (und darüber hinaus) Wireless Access Points zu unterstützen.

Aufgrund des Strombedarfs gibt es derzeit keine steckbaren 10GBase-T- oder NBase-T-SFP-Module; alle derzeit auf dem Markt befindlichen Produkte haben nur feste Schnittstellen.

Multimode-Faser

10GBase-SR
10GBase-SR ist die ursprüngliche Spezifikation für Multimode-Optik und wird immer noch mit Abstand am häufigsten verwendet. Da ein einziger, kostengünstiger Festkörperlaser mit 850 nm verwendet wird, ist es auch das preiswerteste optische Modul für eine 10GbE-Plattform. Allerdings ist 10GBase-SR sehr empfindlich gegenüber dem Fasertyp. Nachstehend finden Sie eine Liste der Kabelspezifikationen und der maximalen Entfernung mit SR-Optik.

Aufgrund dieser Entfernungsbeschränkungen wird dringend empfohlen, bei neuen Multimode-Glasfasern OM3 oder höherwertige Fasern zu verwenden, um sicherzustellen, dass bei 10GbE-Implementierungen keine Probleme mit der Entfernung auftreten.

10GBase-LRM
Für Einsätze, bei denen längere Strecken mit herkömmlicher 62,5-Mikron-Multimode-Faser verwendet werden und nicht aufgerüstet werden können, wurde der 10GBase-LRM-Standard entwickelt. Ein einzelner Laser, der bei 1310 nm arbeitet, wird zusammen mit einem speziellen Kabel zur Modusanpassung verwendet, um eine maximale Entfernung von 220 m über 62,5-Mikron-Fasern zu erreichen.

Singlemode-Faser

10GBase-LR
10GBase-LR kann bis zu 10km über Singlemode-Faser erreichen. Auch für LR gibt es keine Mindestdistanz, so dass es auch für kurze Verbindungen über Singlemode-Faser geeignet ist.

10GBase-ER
10GBase-ER kann bis zu 40km über Singlemode-Faser erreichen. Aufgrund der Laserleistung ist bei Strecken unter 20 km Länge eine Dämpfung erforderlich.

10GBase-ZR
ZR-Optik kann bis zu 80 km über Singlemode-Glasfaser erreichen. Aufgrund der sehr hohen Sendeleistung ist für kürzere Verbindungen eine erhebliche Dämpfung erforderlich. Dem Einsatz von ZR-Optik sollte ein Test der optischen Leistung der betreffenden Glasfaserstrecke vorausgehen, um einen problemlosen Einsatz zu gewährleisten. Interessanterweise ist 10GBase-ZR kein IEEE-Standard, obwohl die meisten Hersteller eine ZR-Option anbieten.

10G über DWDM
Mit 10GbE ist es möglich, Optikmodule zu erhalten, die bei DWDM-Wellenlängen ausgeben, was wesentlich einfachere DWDM-Implementierungen ermöglicht, und mit diesen Optiken ist keine zusätzliche Transponder-Hardware erforderlich. Zu den aktuellen Innovationen bei 10GbE/DWDM-Optiken gehören die vollständige C-Band-Abstimmbarkeit für einfaches Sparen, Ordnen und Bereitstellen von DWDM-Kanälen sowie Funktionen wie Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC) und OTN/G.709-Unterstützung, die direkt in die Optik integriert sind.

40 und 100 Gigabit Ethernet

QSFP 28

Das QSFP 28-Modul verwendet den gleichen physikalischen Formfaktor wie die QSFP+-Optik für 40GbE, unterstützt aber vier 25Gbps-Lanes und ermöglicht so einen Gesamtdurchsatz von 100Gbps. QSFP 28 entwickelt sich schnell zum Standard für 100GbE über Multimode-Glasfaser, da der kleine Formfaktor eine hohe Portdichte ermöglicht, wie sie für das Switching in Rechenzentren benötigt wird, und die Verwendung von optischen Baugruppen mit 4 Lanes die Aufrüstung aller 40GBase-SR4-Systeme auf 100GbE ermöglicht, ohne dass die physische Anlage aufgerüstet werden muss.

Blick in die Zukunft - 25 und 50 Gigabit Ethernet

In hochleistungsfähigen Rechenzentrumsumgebungen übersteigt der Bedarf an Netzwerkleistung auf Serverebene bereits die 10GbE-Konnektivität, insbesondere wenn neue Technologien wie objektbasierte Speicher und virtuelle SANs hinzukommen. Um diesem Problem zu begegnen, wurden die 25- und 50-Gigabit-Ethernet-Standards entwickelt, die jetzt auf den Markt kommen. Diese Standards nutzen dieselben zugrunde liegenden Technologien, die zuerst für die 100GBase-SR4- und LR4-Standards entwickelt wurden. Eine 25-GbE-Verbindung verwendet eine einzelne 25-Gbps-Spur, während 50-GbE ein Paar 25-Gbps-Spuren verwendet. Bei den ersten Implementierungen von 25 und 50 GbE wird eine QSFP 28-Optik mit Breakout-Kabeln verwendet - für 25 GbE sind dies dieselben Kabel, die für die Umwandlung einer 40-GbE-Schnittstelle in 4x 10 GbE verwendet werden. Letztendlich wird 25GbE in einem SFP+-Formfaktor verfügbar sein, während 50GbE den QSFP-Formfaktor beibehält.

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