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Die (R)Evolution der Rechenzentren; Teil 13 10GBASE-LRM – Long Reach Multimode für LAN- und RZ-Netze

| Autor / Redakteur: Dr. Franz-Joachim Kauffels / Dipl.-Ing. (FH) Andreas Donner

Das Rennen um die 10 Gigabit brachte letztlich eine erhebliche Ansammlung von Standards, die jeweils auch vom aktuellen Stand der Technologie geprägt wurden, was nicht immer zweckmäßig ist. Alleine IEEE 802.3ae führt zu acht unterschiedlichen Varianten, von denen nur zwei oder drei fürs Rechenzentrum wirklich interessant sind. Die anderen sind für Metro- und WAN-Provider.

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Der Formfaktor SFP+ für die Glasfaser-Transceiver ist die Basis für einen breiten Fibre-Einsatz; Bild: Dr. Franz-Joachim Kauffels
Der Formfaktor SFP+ für die Glasfaser-Transceiver ist die Basis für einen breiten Fibre-Einsatz; Bild: Dr. Franz-Joachim Kauffels
( Archiv: Vogel Business Media )

Der Standard für 10 GbE nach IEEE 802.3ae war 2003 fertig, aber zu früh für den Markt. Drei bis vier Jahre Entwicklung bei VCSELs/Glasfasertransceivern können nicht ignoriert werden. Es hat alleine drei Formfaktoren für die Transceiver gegeben, die kaum benutzt worden sind. Mit dem Formfaktor SFP+ hat man jetzt endlich das, was man eigentlich benötigt.

Einen Durchbruch brachte der Standard 10 GBASE-T nach IEEE 802.3an von 2006, aber nur auf Twisted Pair.

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Für den Anwendungsbereich „LAN“ und „RZ-Netz“ hat man einen neuen 10-GbE-Standard entworfen, der wesentlich mehr auf den eigentlichen Bedarf Rücksicht nimmt: 10 GBASE LRM (Long Reach Multimode).

Schließt man Server mit 10 GbE an, ist für den Core der Schritt auf 40 GbE eine logische Konsequenz. Die Serverleistung verdoppelt sich ca. alle zwei Jahre. Der Schwenk zu 10 GbE in 2009 bedeutet also 40 GbE heute, nur so am Rande bemerkt.

Die aus dem 802.3ae-Standard 2003 kommenden, für RZs geeigneten Varianten mit optischer Übertragung sind 10GBASE-LX4 (diese Variante ist aber wegen der unnötigen 4 Wellenlängen zu teuer) und 10GBASE-SR. Bezogen auf die existierenden Klassen optischer Kabel sieht das so aus:

  • 10 BASE LX-4: OF 300 mit OM-1 und OM-2 Faser
  • 10 BASE SR: OF 300 mit OM-3 Faser

Die Zahl hinter OF beschreibt das Bandbreite-Reichweite-Verhältnis. Untersuchungen haben aber gezeigt, dass derart hochwertige Kabel nur selten installiert sind. Die Abbildungen 1 und 2 zeigen die Verhältnisse in Campus- und Gebäude-Backbones weltweit.

Optimierte Glasfasern: Fehlanzeige

Ganz klar sieht man, dass die Botschaft vom Einsatz optimierter Glasfasern vielfach offensichtlich nicht angekommen ist.

Fortschritte in der elektronischen Kompensation der Modendispersion machen es möglich, auch schlechtere und ältere Kabel zu benutzen, was zur Definition von 10 GBASE-LRM führte. LRM bedeutet Long Reach Multimode und heißt in der Praxis, dass bei linearer Transceiverauslegung auf nur einer Sendefrequenz mit einer 1.310-nm-VCSEL auch 62,5 µm Fasern, die immerhin ca. 40 Prozent der weltweiten Verkabelung für Gebäude-Backbones ausmachen, bis auf eine Distanz von 220 m benutzt werden können. Dies ist die Variante, die einen wirklich schnellen und kostengünstigen Einstieg in die Welt von 10 GbE auf Fiber Optic ermöglicht.

Ein Impuls, der auf einer nicht weiter optimierten Multimode-Glasfaser läuft, wird durch die Modendispersion, also die durch unterschiedliche Reflexionswinkel bedingten Laufzeitunterschiede innerhalb der Faser verbreitert. Die Verbreiterung geschieht proportional zur Weglänge. Da der Ursprung dieses Effektes in der Konstruktion der Faser begründet ist, kann man ihn auf dieser Ebene nicht abstellen; siehe Abbildung 3.

Wenn man diesen Effekt nicht abstellen kann, führt dies zu erzwungenen Kunstpausen zwischen den Impulsen, wenn man eine Impulsfolge sauber übertragen können möchte. Dies senkt natürlich die erzielbare Datenübertragungsrate; siehe Abbildung 4.

Lässt man die Kunstpausen weg, um doch eine höhere Übertragungsrate zu erschließen, muss man in Kauf nehmen, dass sich die Impulse am Ende einer Leitung überlappen; siehe Abbildung 5.

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