ECK-DATEN

Die Verkabelungssysteme in Rechenzentren müssen den stetig steigenden Übertragungsgeschwindigkeiten standhalten können. Datenströme von 40G und größer, bis zur maximalen Übertragungslänge von 100 Metern über eine entsprechend Anzahl von OM4-Fasern, scheinen gesetzt.

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.

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.

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Bild 1: Eine bedarfsgerechte Verkabelung ist unerlässlich, damit alle Komponenten ihre volle Leistung erbringen können. Rosenberger OSI

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Bild 2: Der Maximalwert der Einfügedämpfung der Pure-LCC-Verbindungen ist 0,4 dB. Rosenberger OSI

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 von 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 100G Base10.

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 40G Base-SR4 und 100G Base-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. 40 Base-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.

Neue Versionen in der Pipeline

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Bild 3: Multimode Parallel Optics Interface MTP Octo. Rosenberger OSI

Aktuell bearbeitet die IEEE 802.3 Ethernet Working Group parallel mehrere neue Ethernet-Versionen. Dazu gehören neben den nächsten Geschwindigkeiten 200G Base-SR4 und 400G Base-SR16 auch 100G Base-SR2 und die inzwischen dritte 100G Version. Selbst niedrigere Zwischengeschwindigkeiten mit 25G Base-SR und 50G Base-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 100G Base-SR10, über 100G Base-SR4 in 2015, bis zum 100G BaseSR2, 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 entsprechend Anzahl von OM4-Fasern, sieht der Verkabelungsspezialist hier als gesetzt.

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Bild 4: SR4-Singlemode Interface. Rosenberger OSI

Potenzial für PSM4 und 200/400G Base-DR4 sieht er bei Datenströmen von 100G und größer, über Längen ab 100 bis 500 Metern. „Beide Applikationen 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.

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Bild 5: SR4-Multimode Interface. Rosenberger OSI

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.

IEEE 802.3 Ethernet Standards in Entwicklung

25G Base-SR:

–          Durch die Entwicklung von 100G Base-SR4 in 2015, wurde es 2016 notwendig, die Zwischengeschwindigkeit 25G Base-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 Steckerinterface, aber mit 25G Geschwindigkeit sein.

 50G Base-SR:

–          Um auf 200G Base-SR4 zu skalieren, studiert eine Task Force in IEEE 802.3cd derzeit 50G Base-SR.

–          Damit können dann vier 50G Serverports auf einen 200G Switchport aggregiert werden.

–          Es ist geplant 50G Base-SR 2018 auf den Markt zu bringen.

–          Mutmaßlich werden es auch hier SFP+ Transceiver mit LC-Duplex Steckerinterface, aber eben mit 50G sein.

100G Base-SR2:

–          Die IEEE 802.3cd Task Force studiert momentan auch 100G Base-SR2.

–          Die Intension dieses Standardisierungsprojektes ist es, zwei 50G Serverports auf einen 100G Switchport zu aggregieren.

–          Diese Ethernetversion soll ebenfalls 2018, zusammen mit 50G Base-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.

 200G Base-SR4:

–          Die dritte Ethernetgeschwindigkeit, die derzeit in der IEEE 802.3cd Task Force studiert wird, ist 200G Base-SR4.

–          Es ist geplant auch diese Geschwindigkeit zusammen mit 50G Base-SR und 100G Base-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.