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Netzwerk-Grundlagen – Rechenzentrumsnetze im Umbruch, Teil 10

100 Gigabit Ethernet (100 GbE) – Turbo für virtualisierte Systemumgebungen

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Die 100 GbE-Varianten für Corporate Networks

In einem Artikel der Grundlagenreihe hatte ich den Standard IEEE 802.3ba ja schon vorgestellt. Wir können also hier direkt zu den interessierenden Varianten übergehen.

Bei den 100 GbE-Varianten unterscheiden wir zwischen denen, die für Corporate Networks besonders interessant sind und denen für Provider Netze. Aus historischen Gründen haben die Provider-Varianten ein bis zwei Jahre Entwicklungsvorsprung.

Bildergalerie

100 GBASE-CR10 Übertragung auf 10 Kanälen mit jeweils 10 G über mindestens 10m. Dazu benötigt man 2 X 10 Leitungen.

Diese Version wurde zwar im Standard definiert und es gibt auch Hersteller, die entsprechende Stecker gezeigt haben. Insgesamt ist das aber eine eher exotische Variante und sie ist auch wirklich an den Haaren herbeigezogen. Ein Transceiver besteht dann aus 10 nebeneinander gepappten elektrischen 10 GBASE-CX Transceivern.

100 GBASE-SR10 optische Übertragung auf 10 Kanälen mit jeweils 10 G über mindestens 100m OM-3 MMF. Man benötigt 2 X 10 Fasern.

Diese Variante ist nur unwesentlich eleganter als das CR-Pendant. Es gibt aber durchaus normierte Bündelfaserbauarten mit z.B. 24 Fasern, die das unterstützen. Auch hier wurden entsprechende Stecker gezeigt und das Ganze macht einen so fertigen Gesamteindruck, dass man annehmen kann, dass es auch in Stückzahl gebaut und eingesetzt wird. Von der Verkabelung her ergeben sich eigentlich keine wesentlichen Vorteile gegenüber 10 X 10 GbE, aber die Anzahl der Wartungspunkte verringert sich um den Faktor 10 und der Stromverbrauch um den Faktor 6-7. Werden derartige Komponenten preiswert angeboten, reicht alleine das für einen möglichen sinnvollen Einsatz. Abbildung 1 zeigt die Grundkonstruktion für 100 und 40 GbE. Die Transmitterspezifikationen sind dann natürlich harmlos und entsprechen im Wesentlichen denen von 10 GBASE-SR, siehe Abbildung 2. Auch der Receiver stellt die Konstrukteure nicht wirklich auf den Prüfstand.

Selbst unter pessimistischen Annahmen ergibt sich die Reichweite von 2-100 m über 2.000 MHz*km OM-3 MMF.

Der Reflex Photonics 100 GBASE-SR 10 Transceiver aus Abbildung 4 hat einen Anschluss für ein genormtes Ribbon Cable mit 24 MMFs. Er arbeitet besonders energieeffizient und verbraucht weniger als 8 Watt, das ist also nur unwesentlich mehr als bei einem einzelnen 10 G-Adapter. Man kann abschätzen, dass ein mit diesem Transceiver ausgestatteter 100 GBASE-SR 10 Adapter höchstens 12 bis 15 W verbraucht, also etwas so viel wie drei in dieser Hinsicht sparsame 10 G-Adapter. Der Witz an diesem Transceiver ist, dass er mit einem VCSEL-Feld arbeitet. Die Vorzüge von VCSEL-Feldern wurden in der Grundlagenreihe ja ausführlich beschrieben.

Durch die VCSEL-Felder lässt sich der Adapter alternativ als 10 X 10 G oder als 1 X 100 G Transceiver betreiben. Das ist z.B. sehr interessant für eine Integration in Blade Systeme, weil man dann einfach jedem Prozessor Blade einen eigenen 10G-Kanal geben kann und sich im Blade System oder ToR nicht um ein „Zusammenswitchen“ bemühen muss.

Der Transceiver überwindet mindestens 100m auf OM3 Ribbon Cable. So gibt es der Hersteller an. Mit einem OM4 Ribbon Cable lassen sich aber sicher mehr als 200m voneinander entfernte Geräte verbinden, würde Reflex Photonics noch LRM-Schaltungen einbringen, kämen wir auf ca. 600m.

Von außen sieht der Transceiver sehr unspektakulär aus, wie eine Tafel Schokolade aus Aluminium, auch mit diesen Abmessungen. Das wird nicht so bleiben, der nächst kleinere Formfaktor ruft schon laut.

Das Wichtige an diesem Transceiver ist aber, dass er zeigt, dass 100 GBASE-SR10 als preiswerte Lösung für Corporate Networks verfügbar ist.

Wie kommt ein solcher Transceiver nun in unsere Netze? Naja, durch Kooperationen. Reflex Photonics arbeitet eng mit Infinera zusammen, und Infinera arbeitet eng mit Juniper zusammen. Da Juniper schon einen 100 G-Adapter für Provider-Zwecke hat, der die gesamte notwendige Logik in den spezialisierten 50 G ASIC-Steuerprozessoren besitzt, ist es sehr wahrscheinlich, dass Juniper diesen Transceiver mit dem Rest vom Provider-Board kombiniert, um schnell und kostengünstig eine Lösung für Corporate Networks, hier besonders für die Inter Switch Links der Virtual Chassis bauen und anbieten zu können.

100 GBASE-SR4 parallele CWDM-Übertragung von 4 Lanes mit je 25 Gbit/s. auf einer Monomode Faser um 850 nm herum bei einer Reichweite von einigen Hundert Metern.

Diese Variante ist wegen der verfügbaren 30 Gbit/s. VCSELs sehr weit gediehen, gehört aber schon zu denen, die im Standard nicht explizit erwähnt werden. Die Kosten werden 5-6 X 10 GBASE-SR betragen, lieferbar ab ca. 2011

Die 100 G-Varianten für Provider-Netze

Wie schon gesagt, wurde mit der Entwicklung dieser Varianten zwischen ein und zwei Jahren vor der Entwicklung der Varianten für Corporate Networks begonnen. Daher ist es kein Wunder, dass der erste fertige industriell verfügbare Adapter schon am 8.6.2009 von Juniper vorgestellt wurde. Besonders interessant an diesem Abschnitt ist, dass wir einen Blick in die innere Konstruktion eines integrierten Transceivers werfen können.

  • 100 GBASE-LR4 parallele CWDM-Übertragung von 4 Lanes mit je 25 Gbit/s. auf einer Single Mode Faser um 1.300 nm herum bei einer Reichweite von 10km. Diese Variante ist wegen der verfügbaren 30 Gbit/s. VCSELs sehr weit gediehen. Die Kosten werden 6 X 10 GBASE-LR betragen, lieferbar ab ca. 2010
  • 100 GBASE-ER4 parallele CWDM-Übertragung von 4 Lanes mit je 25 Gbit/s. auf einer Single Mode Faser um 1.310 nm oder mit DWDM um 1550 nm herum bei einer Reichweite von 40 km. Hier müssen zurzeit noch DFB-Laser benutzt werden, die Kosten sind entsprechend höher.

Die vierkanaligen CWDM-Varianten unterscheiden sich lediglich durch Art und Qualität der verwendeten Strahlungsquellen und Modulatoren. Wie schon erwähnt sind die ER-Varianten die am weitesten gediehenen, weil sie auch am dringensten benötigt werden.

Der erste kommerziell verfügbare 100 G-Transceiver wurde am 8.6.2009 von Juniper vorgestellt.

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