Der Weg zu 200 und 400 Gig ist bereits gepflastert (und befahren)

15. August 2018 / Allgemein

Die wachsende Nachfrage nach höherer Bandbreite zur Unterstützung von Big Data hat den Bedarf an immer höheren Ethernet-Geschwindigkeiten gespeist, anfangs 2004 mit 10 Gig bis zur Einführung 2010 von40 Gig mit 4 Fasern, die senden, und 4 Fasern, die mit 10 Gbit/s (40GBASE-SR4) empfangen und 100 Gig mit 10 Fasern und 10 Fasern, die mit 10 Gbit/s (100GBASE-SR10) empfangen.

In 2014, IEEE standards that transmit 25 Gbps per lane led to the introduction of 100 Gig over just 8 fibers (100GBASE-SR4). Das ebnete noch höheren Geschwindigkeiten den Weg, und gegen Ende 2017 hat die IEEE den 802.3bs-Standard für 200 und 400 Gig offiziell ratifiziert.

Große Hyperscale-Rechenzentren haben bereits diese Geschwindigkeiten der nächsten Generation eingeführt und blicken auf 800 Gig, und Cloud- und Kolokations-Rechenzentren bereiten sich vor, dem zu folgen. Da manche Unternehmensumgebungen beginnen, sich für 200 und 400 Gig zu interessieren, dachten wir, dass es angebracht wäre, uns die verschiedenen Methoden anzusehen, mit denen diese Geschwindigkeiten erzielt werden, und was wir bezüglich der Akzeptanz und des Testens erwarten können.

7 In jeder Hinsicht

In Bezug zur Anwendung von 200 und 400 Gig musste die IEEE jede mögliche Methode in Betracht ziehen, von jeder möglichen Perspektive, um einen weiten Bereich von Anwendungen zu unterstützen – von kurzen Verbindungen im Rechenzentrum bis zu langen Verbindungen in der Außenanlage des Service-Anbieters. Da die Anwendung von mehreren parallelen Fasern und MPO-Steckverbindern, die 25 Gbit/s pro Leitung leisten, bereits für kürzere Rechenzentrum-Links über Multimode-Faser gut etabliert war, konnte die IEEE 400 Gig über Multimode-Faser mit 32-Faser-MPOs (16 Fasern, die mit 25 Gbit/s senden und 16 Fasern, die mit 25 Gbit/s empfangen) problemlos unterstützen.

 

While 400GBASE-SR16 enables 400 Gig over 70 meters of OM3 multimode fiber and over 100 meters of OM4 multimode fiber, when it came down to cost and density, it became clear that 32 fibers did not have large market appeal, especially for longer links. Daher musste die IEEE kosteneffektivere Methoden bestimmen, was eine Erhöhung der Datengeschwindigkeit pro Leitung auf 50 Gbit/s erforderte. Dies erfolgte durch Änderung des Codierungsschemas von einfachen 2-stufigen Non-Return-to-Zero (NRZ) -Signalen zu 4-stufiger Pulse Amplitude Modulation (PAM4). Während PAM4 anspruchsvollere aktive Geräte erfordert, ermöglicht sie eine Verdoppelung der Kapazität pro Leitung.

Weitere technologische Neuerungen machten ebenso Platz für eine Datengeschwindigkeit von 100 Gbit/s pro Leitung sowie für eine verbesserte Kurzwellen-Multiplex-Technologie (WDM), die mehrere Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen über eine Faser sendet. Mit all diesen technologischen Fortschritten setzt der IEEE-Standard 802.3bs eine Kombination von NRY-, PAM4- und WDM-Technologie zur Unterstützung der folgenden Variationen von 200 und 400 Gig, von 70 m bis 10 k umsetzt.

  • 400GBASE-SR16 verwendet NRZ-Signale und 16 parallele Leitungen mit 25 Gbit/s zum Liefern von 400 Gig auf bis zu 100 m Multimode-Fasern.
  • 200GBASE-DR4 and 400GBASE-DR4 use PAM4 signaling and 4 parallel lanes at 50 and 100 Gbps respectively to deliver 200 and 400 Gig on up to 500 meters of singlemode fiber.
  • 200GBASE-FR4 und 400GBASE-FR8 verwenden PAM4-Signale und 4 und 8 WDM-Leitungen mit jeweils 50 Gbit/s zum Leisten von 200 und 400 Gig auf bis zu 2 km Singlemode-Fasern.
  • 200GBASE-LR4 und 400GBASE-LR8 verwenden PAM4-Signale und 4 und 8 WDM-Leitungen mit jeweils 50 Gbit/s zum Leisten von 200 und 400 Gig auf bis zu 10 km Singlemode-Fasern.

Kann Multimode noch mithalten?

In Bezug auf Rechenzentrum-Links mit kurzer Reichweite hat die 400GBASE-SR16-Option optische Eigenschaften, die mit der bestehenden 100GBASE-SR4 identisch ist (und hat identische Anforderungen bezüglich Einfügedämpfung), wodurch Rückwärts-Kompatibilität sowie die Möglichkeit zum Konfigurieren eines 400 Gig-Ports als vier 100-Gig-Ports ermöglicht werden. Leider erwarten die meisten Experten der Branche kaum Annahme aufgrund des 32-Faser-MPO-Steckverbinders und der erforderlichen Verkabelungsdichten.

Before you start thinking that this will mean the end of multimode fiber, IEEE 802.cm standard for 400 Gbps over multimode is currently in development and includes 400GBASE-SR8 that uses a total of 16 fibers with 8 fibers transmitting and 8 fibers receiving at 50 Gbps to deliver 400 Gig on up to 100 meters of multimode. Es wird auch eine SWDM-Option enthalten sein, die zwei Wellenlängen pro Breitband-Multimodefaser einsetzen wird (d. h. OM5), um die Faseranzahl zurück auf insgesamt 8 (4 senden und 4 empfangen bei 50 Gbit/s über zwei Wellenlängen) zu bringen.

While these new developments will allow some to leverage their existing multimode fiber plants, and drive adoption of wide-band multimode OM5 for others, the short-reach singlemode options of 200GBASE-DR4 and 400GBASE-DR4 that deliver 200 and 400 Gig on up to 500 meters of singlemode fiber will give multimode a run for its money. In größeren Rechenzentren, insbesondere in Hyperscale-, Cloud- und Kolokations-Umgebungen können die von Multimode unterstützten 100 m einfach nicht ausreichend Reichweite bieten. Was einst mit 25.000 m2 als großes Rechenzentrum galt, muss heute über 185.000 m2 sein, und die meisten dieser Zentren werden ihren Optimalpunkt bezüglich Kosten und Entfernung bei Kurzstrecken-Singlemodeanwendungen finden.

Testen wird sich nicht ändern

Bezüglich der Zertifizierung von Faseroptik-Verbindungen misst die Tier 1-Zertifizierung die Einfügedämpfung der gesamten Verbindung. Und inzwischen wissen Sie ja, dass unterschiedliche Glasfaseranwendungen verschiedene Anforderungen für maximale Einfügedämpfung haben, um sicherzustellen, dass die Dämpfung nicht so hoch wird, dass sie verhindert, dass das Signal das entfernte Ende ordnungsgemäß erreicht.

Auf unserem Weg von 40 und 100 Gig zu 200 und 400 Gig bleibt die Einfügedämpfung weiterhin wichtig. Das heißt, dass sich bezüglich des Testens nicht viel ändert. Sie werden weiterhin ihren Fasertyp und den Einfügedämpfungs-Grenzwert auswählen (oder einen benutzerdefinierten Grenzwert festlegen) und testen. Und mit dem CertiFiber® Pro Testsatz für optische Dämpfung von Fluke Networks und dem MultiFiber™ Pro Leistungsmessgerät werden Sie Duplex- und 8-Faser-Installationen (durch die alle Faserstrecken teilbar sind, falls Sie diesen Blog verpasst haben sollten) mit Leichtigkeit testen können.

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