Power-LANs: 10 Gigabit Ethernet nach IEEE 802.3ae

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Vitel GmbH

Modendispersion

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.

Wenn man diesen Effekt nicht abstellen kann, führt dies zu erzwungenen Kunstpausen zwischen den Impulsen, um eine Impulsfolge sauber übertragen zu können. Dies senkt natürlich die erzielbare Datenübertragungsrate. Lässt man die Kunstpausen weg, um doch eine höhere Übertragungsrate zu erschließen, muss man jedoch in Kauf nehmen, dass sich die Impulse am Ende einer Leitung überlappen.

Dieses Problem war noch 2003 nicht lösbar, deshalb hat man die Varianten von IEEE 802.3ae so definiert, wie wir sie heute kennen. Mittlerweile hat man allerdings an einer anderen Stelle viel gelernt – bei 10 GBASE-T.

Auf dem Twisted Pair gibt es zwar den genannten Effekt nicht, dafür aber eine Reihe anderer Auffälligkeiten, wie z.B. die Notwendigkeit, das Nutzsignal am Anfang der Leitung deutlich über den allgemeinen (teilweise vom Nutzsignal via Übersprechen selbst erzeugten ) Rauschpegel anzuheben und es am Ende der Leitung aus dem Nutz/Rausch-Gemisch auszufiltern. Hier ist dann eine geeignete Vorcodierung, z.B. nach Tomlinson-Harashima, sehr hilfreich. Dies konnte man jedoch nur mit komplexen Signalprozessoren, die mehrere Eingangsströme parallel und unter Nutzung interner Relationen der Signale auf den verschiedenen Strömen verarbeiten.

Und genau das brauchen wir jetzt auch: die durch die intermodale Dispersion verzerrten und am Ende der Leitung überlappten Impulse sind untereinander nicht völlig beziehungslos. Durch eine entsprechende Codierung kann man die strukturellen Eigenschaften eines jeden Impulses stärken. Die Impulse unterscheiden sich dann nur noch durch den jeweiligen Informationsgehalt voneinander, auf den es ja ankommt.

Setzt man jetzt an das Ende der Leitung eine Filterkette, kann man bei überlappten aufeinanderfolgenden Impulsen den Informationsgehalt herausfiltern, indem man die strukturelle Äquivalenz dazu nutzt, Stufe für Stufe immer mehr Teile der Impulsstruktur auszublenden und den Informationsgehalt sauber zu isolieren. Diese Elektronik könnte man auch „Red Bull“ taufen, denn sie verleiht dem 10 GBASE-LRM Flügel, wie man aus den vergleichenden Reichweitentabellen sieht.

Gleichzeitig zu dieser Entwicklung in der Elektronik haben sich auch die Vertikalemitterlaserdioden, kurz VSCELs, weiterentwickelt. In 2003 konnte man von einer 10 GB VCSEL bei 1310 nm nur träumen, heute ist das bereits Schnee von gestern.

Zusammenfassend kann man über die verschiedenen Glasfaservarianten also sagen: LX-4 ist zwar mit ihren vier Wellenlängen eine technisch sehr schöne Variante, aber vier VCSELs sind drei zu viel. SR kommt zwar mit einer VCSEL aus, ist aber sehr abhängig von der Faserqualität. LRM nutzt die aktuellen technischen Möglichkeiten optimal aus und ist somit die erste Wahl für 10 GbE über Faser. Außerdem ist LRM auch noch die preiswerteste Variante, eine Switchkarte ist heute schon unter 800,- Euro zu bekommen.

Aber: bei 40/100 GbE werden nach aktuellem Stand die alten Fasern nicht mehr unterstützt! Aber vielleicht ist das ja auch nicht so endgültig, wie es momentan aussieht. Also: LRM einsetzen, aber ggf. mit neuen Fasern, schadet ja nichts.