100G-Transceiver, Steckverbinder und Breakout-Anwendungen

Die 100G-Technologie ist eine Netzwerk-Datenübertragungstechnologie, die Geschwindigkeiten von bis zu 100 Gigabit pro Sekunde ermöglicht. Diese Geschwindigkeit ist viel höher als die vorherige Klasse und reicht daher aus, um den ständig wachsenden Bedarf an Bandbreite in Rechenzentren der Clouds, Telekommunikation und Netzwerken in Unternehmen zu decken. 100G wird in verschiedenen Formfaktoren betrieben und verwendet Modulationsschemata, die mehr als eine Wellenlänge oder Datenspur nutzen, um die gewünschte Bandbreite zu erreichen. Dies wird häufig durch den Einsatz von Techniken wie PAM4 (Pulse Amplitude Modulation with 4 Levels) oder CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) abgemildert.

Typen von 100G-Transceivern

Es gibt verschiedene Arten von 100G-Transceivern, die je nach Entfernung, Faser und Art des Netzes hergestellt werden:

• 100GBASE-SR4: Verwendet Multimode-Glasfaser für kurze Entfernungen bis zu 100 Metern, ideal für die Verbindung von Rechenzentren.
• 100GBASE-LR4: Singlemode-Glasfaser, 10 km, am besten für längere innerstädtische Verbindungen.
• 100GBASE-ER4: Erweitert die Reichweite auf bis zu 40 Kilometer über Singlemode-Glasfasern und wird in Großstadtnetzen verwendet.
• 100GBASE-PSM4: Verwendet parallele Singlemode-Glasfasern für bis zu 500 Meter und wird häufig für den Einsatz in Rechenzentren gewählt.
• 100GBASE-CWDM4: Nutzt die CWDM-Technologie über Singlemode-Fasern für Entfernungen bis zu 2 km, wobei es sehr effektiv die Reichweite mit der Belegung der Bandbreite ausgleicht.

Übliche 100G Breakout-Anwendungen

In Breakout-Anwendungen bietet er die Möglichkeit, eine einzelne Verbindung mit hoher Kapazität in mehrere Verbindungen mit niedriger Kapazität aufzuteilen, was dem Netzmanager Flexibilität bei der Gestaltung und Nutzung des Netzes bietet. Im Folgenden wird ein 100G-Transceiver und sein Potenzial in Breakout-Szenarien beschrieben.

• 100GBASE-SR4: Breakout auf 4x 25G-Verbindungen zur Unterstützung von Serververbindungen zu Top-of-Rack (ToR)-Switches in einem Rechenzentrums-LAN.
• 100GBASE-PSM4: Unterstützt den Breakout auf 4x 25G Links bei der Aggregation von Serververkehr und/oder ermöglicht die Verbindung zu mehreren Geräten mit 25G Raten.
• 100GBASE-LR4 und CWDM4: Weniger verbreitet sind Anwendungen, bei denen die Verwendung für den Link-Spezialisten bei Verbindungen mit niedrigeren Geschwindigkeiten über eine größere Reichweite erforderlich ist, da diese technisch in 4x 25G-Verbindungen aufbrechen können.

Bei Breakout-Anwendungen muss unbedingt darauf geachtet werden, dass der Transceiver, das Host-Gerät, das Breakout-Kabel oder der Adapter kompatibel sind und die Anforderungen für die Aufrechterhaltung des Signals und der Leistung erfüllen.

Breakout-Konfigurationen im Rechenzentrum sind vorteilhaft für die Optimierung der Portauslastung von Switches und Routern und ermöglichen ein effizientes und skalierbares Netzwerkdesign.

100G-kompatible Steckverbinder

Bei der Auswahl der Steckverbinder für 100G-Anwendungen müssen die Signalintegrität, die Benutzerfreundlichkeit beim Anschluss und die allgemeine Leistung des Netzes berücksichtigt werden. Bei 100G-Transceivern und ihren Verkabelungssystemen sind die folgenden Arten von Steckern üblich:

• MTP/MPO: Es handelt sich um einen Mehrfaserstecker, der verschiedene Faserzahlen unterstützt und normalerweise mit 100GBASE-SR4 und 100GBASE-PSM4 Transceivern verwendet wird. Die MTP/MPO-Steckverbinder eignen sich am besten für sehr dichte Glasfasersysteme, z. B. in Rechenzentren, da sie den direkten Anschluss von 8 bis 12 Fasern ermöglichen, um die parallelen optischen Transceiver zu unterstützen.
• LC (Lucent-Stecker): LC ist ein Glasfaserstecker mit kleinem Faktor, der sowohl für Single- als auch für Multimode-Fasern verwendet wird. Im Allgemeinen werden sie in 100GBASE-LR4-, 100GBASE-ER4- und 100GBASE-CWDM4-Transceivern eingesetzt. Der kleine Formfaktor des LC-Steckers bietet eine hohe Packungsdichte und ein kompaktes Design, das sich für Umgebungen mit begrenztem Platzangebot eignet.
• SC (Subscriber Connector oder Standardstecker): SC-Stecker sind in Glasfasernetzen seit vielen Jahren weit verbreitet. Obwohl sie in 100G-Anwendungen im Vergleich zu MTP/MPO- und LC-Steckern weniger häufig verwendet werden, bieten sie eine robuste und zuverlässige Verbindung.
• QSFP28-Anschlüsse: QSFP28 (Quad Small Form Factor Pluggable 28) ist eigentlich kein Steckverbinder, sondern ein Port, an dem 100G-Transceiver angeschlossen werden können. QSFP28-Ports nehmen Transceiver mit LC- oder MTP/MPO-Anschlüssen auf, je nach Transceiver-Typ.

Jeder Steckertyp erfüllt unterschiedliche Netzanforderungen:

MTP/MPO-Steckverbinder: Dies wäre für das Rechenzentrum am besten geeignet, da der MTP/MPO-Stecker parallele Verbindungen über kurze Entfernungen und hohe Bandbreiten unterstützt, die eine parallele Übertragung für 100G und mehr ermöglichen.

LC-Steckverbinder: Der LC-Steckverbinder wird sehr flexibel sein und kann jede Art von Kurz- bis Langstreckenanwendung mit 100G mit einem oder zwei Kanälen in Simplex- oder Duplex-Konfigurationen abdecken.

SC-Steckverbinder: SC-Steckverbinder bieten mit ihrem zugfesten Design eine gute Verbindung für solche Netzwerkanwendungen, die weder die Dichte noch die neuesten Geschwindigkeitsstandards erfordern, obwohl sie das gleiche Maß an Robustheit erhalten, wie es beim SC-Design gegeben ist.

Beliebte 100G-Transceiver - Vergleich

Die folgende Abbildung fasst die Unterschiede zwischen einigen der gängigsten 100G-Transceiver Typen auf dem Markt zusammen;

Schlussfolgerung

Die 100G-Technologie ist einer der wichtigsten Meilensteine in der Entwicklung der Netzwerkkapazitäten, um den immer höheren Bandbreitenbedarf moderner digitaler Infrastrukturen zu erfüllen. Von Transceivern, die sich ideal für Kurzstreckenverbindungen in Rechenzentren eignen, bis hin zu den größten Transceivern für Langstreckentelekommunikation können Sie 100G-Netzwerke für jede Konnektivitätsumgebung individuell gestalten. Diese machen solche Netzwerke effektiver und leistungsfähiger, indem sie modernste Modulationsverfahren wie PAM4 und Multiplexing-Technologien wie CWDM und DWDM verwenden.
Die Breakout-Applikationen ermöglichen außerdem eine flexible Gestaltung des Netzwerks und damit eine effiziente Nutzung von Ports und Kabeln durch flexible Verbindungsstrategien. In Anbetracht dieser Anschlussmöglichkeiten von MTP/MPO-, LC-, SC- und sogar QSFP28-Ports als Teil der Konfiguration kann man sagen, dass es sich um ein System handelt, das auf die Leistungsstufen der Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung ausgerichtet ist.