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Die (R)Evolution der Rechenzentren; Teil 17 IEEE 802.3ba – 40 GbE ist verfügbar, 100 GbE kommt 2012

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

Wie vom Autor seit 2006 offensichtlich korrekt prognostiziert, ist 2011 das Jahr, in dem 40 GbE-Komponenten weithin verfügbar werden. Alle wichtigen Hersteller haben entsprechende Module angekündigt, Switcharchitekturen wurden neu entworfen, alte Switches nach Möglichkeit nochmals aufgerüstet. Die Frage ist nun, welche der vielen möglichen Varianten haben die Hersteller nun in ihren Produkten verbaut und wie werden die 100G-Varianten in 2012 aussehen?

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Der Reflex Photonics 100 GBASE-SR 10 Transceiver ist der erste seiner Art; Bild: Dr. Franz-Joachim Kauffels
Der Reflex Photonics 100 GBASE-SR 10 Transceiver ist der erste seiner Art; Bild: Dr. Franz-Joachim Kauffels
( Archiv: Vogel Business Media )

Mittlerweile hat sich das Gremium 802.3ba noch mehrfach getroffen und eine erhebliche Ausdünnung und Konkretisierung bezüglich der zu erwartenden Standards vorgenommen. Folgendes wurde definiert:

  • 40 GBASE-SR serielle Übertragung mit 40 Gb VCSEL bei 850 nm und einer Reichweite von ca. 200 m auf OM-3-Multimode-Faser und ca. 300 m auf OM-4 Multimode-Faser. Die bei 10 GBASE-LRM angewendete Kompensationstechnik ist hier bereits berücksichtigt, eine Variante mit 4 CWDM-Kanälen oder parallelen Fasern ist eher unwahrscheinlich.
  • 40 GBASE-LR4 parallele CWDM-Übertragung von vier Kanälen auf einer Single-Mode-Faser bei einer Reichweite von 10 km. Diese Variante ist am weitesten gediehen und wird 2 XENPAK-Formate benötigen. Sie wird etwa das 2,6 bis 4-fache eines 10 GBASE-LR4 kosten. Die Variante ist praktisch sofort verfügbar.
  • 40 GBASE-SR4 Übertragung auf 4 Kanälen mit jeweils 10 G über mindestens 10 m. Dazu benötigt man 2 X 4 Leitungen, z.B. OM-3-Fasern

40 GBASE-LR4 ist die Variante, die aufgrund der Voraussetzungen durch 10 GBASE-LR am schnellsten realisiert werden konnte. Abbildung 1 zeigt warum: es werden jeweils vier Sende- bzw. Empfangseinheiten (für je 10 GbE) geeignet zusammengefasst. Jeder Sender sendet auf einer anderen Frequenz und die entstehenden Signale werden mit einem einfachen integrierten WDM-Multiplexer, einem Phasar, zusammengefasst.

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Einen Phasar kann man sich vereinfacht als Prisma vorstellen. Das Prisma bricht weißes Licht in sein Spektrum auf. Man kann das Prisma aber auch umgedreht verwenden und aus Licht unterschiedlicher Wellenlänge ein Mischsignal erzeugen. Genauso leicht lässt sich ein empfangenes Signal in vier Ströme zerlegen. Bild 2 zeigt die benutzten Wellenlängenbereiche für ein CWDM-System nach ITU G.694.2 Spezifikation. Die Wellenlängen sind 1271, 1291, 1311 und 1331 nm, der Sende- und Empfangs-Wellenlängenbereich beträgt 13 nm. Das System verträgt einen Maximalen Verlust von 4,7 dB auf 10 km. Das führt zu dem in Abbildung 3 dargestellten Link Power Budget.

40 GBASE-LR serielle Übertragung mit einem DFB-Laser auf einer Single-Mode-Faser bei einer Reichweite von 10 km.

Diese Variante ist noch nicht sofort verfügbar, wegen der schlechten Akzeptanz der 10 GBASE CWDM-Variante traut man ihr aber ein höheres Potential zu. Sie benötigt am Anfang 2 XENPAK-Formate, das lässt sich aber via X2 innerhalb von nur drei Jahren auf QSFP mit 82 X 16 mm herunterbringen. In dieser Zeit wird der DFB-Laser durch eine direkt modulierte VCSEL ersetzt. Dadurch fallen die Kosten von aktuell 6 X 10 GBASE-LR auf ca. 1,5 X 10 GBASE-LR. Die Abbildung 4 zeigt ein prinzipielles Schaltbild.

Zur ECOC 2008 zeigte die Firma Finisar bereits einen Prototyp zu 40 GBASE-LR4. Der Komponentenhersteller Avago zeigten schon 40 GbE-Module im winzigen QSF-Formfaktor Gehäuse. Interessanterweise reicht auch hier eine OM2-MMF für die SR-Version. Siehe hierzu auch Abbildungen 5 und 6.

weiter mit: Die 100 GbE-Varianten für Corporate Networks

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