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Ein High-Tech-Unternehmen, das sich auf die Forschung und Entwicklung von Glasfaserkommunikation und -herstellung spezialisiert hat.
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Ein High-Tech-Unternehmen, das sich auf die Forschung und Entwicklung von Glasfaserkommunikation und -herstellung spezialisiert hat.
In modernen Rechenzentren steigt der Bandbreitenbedarf stetig an. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, erhöhen sich auch die Netzwerkgeschwindigkeiten. Diese Geschwindigkeitssteigerungen sind auf die Weiterentwicklung von Netzwerk-Switches und den darin enthaltenen Siliziumchips zurückzuführen. In den letzten 15 Jahren stiegen die Netzwerkgeschwindigkeiten in Rechenzentren von 1 Gbit/s auf 10 Gbit/s, 40 Gbit/s, 25 Gbit/s und 100 Gbit/s. In den modernsten Rechenzentren werden mittlerweile 400-Gbit/s-Netzwerke eingesetzt. Der Grundbaustein dieser Rechenzentrumsnetzwerke sind die eingesetzten Netzwerk-Switches. Die Geschwindigkeit dieser Switches bestimmt die Netzwerkgeschwindigkeit.
Netzwerk-Switches werden häufig nach Ports und Geschwindigkeit kategorisiert. Wie bereits erwähnt, ist ein 32-Port-100-Gbit/s-Switch ein Netzwerk-Switch mit 32 Ports, die jeweils mit 100 Gbit/s betrieben werden können. Damit ein Switch funktioniert, müssen Transceiver an die Ports des Switches angeschlossen werden, um die elektrischen Signale im Switch in Signale umzuwandeln, die über Glasfaser- oder Kupferkabel übertragen werden können. Der Grund für die Trennung von Transceiver und Switch besteht darin, Rechenzentrumsbetreibern die Flexibilität (und Kostenersparnis) zu geben, den am besten geeigneten Transceiver auszuwählen.
Wie am obigen Netzwerk-Switch zu erkennen ist, ist der 10G-Port optisch kleiner als der 100G- (und 40G-)Port. Für 1G, 10G und 25G verwendet der Transceiver ein SFP-Gehäuse und ist kleiner. Für 40G und 100G verfügt der Transceiver über vier Kanäle in einem QSFP-Gehäuse. Ein 40G-Transceiver kombiniert vier 10-Gbit/s-Kanäle, um eine Geschwindigkeit von 40 Gbit/s zu erreichen, und ein 100G-Transceiver kombiniert vier 25-Gbit/s-Kanäle.
Wie am obigen Netzwerk-Switch zu erkennen ist, ist der 10G-Port optisch kleiner als der 100G- (und 40G-)Port. Für 1G, 10G und 25G verwendet der Transceiver ein SFP-Gehäuse und ist kleiner. Für 40G und 100G verfügt der Transceiver über vier Kanäle in einem QSFP-Gehäuse. Ein 40G-Transceiver kombiniert vier 10-Gbit/s-Kanäle, um eine Geschwindigkeit von 40 Gbit/s zu erreichen, und ein 100G-Transceiver kombiniert vier 25-Gbit/s-Kanäle.
Diese aggregierte Struktur mit vier Kanälen bietet den zusätzlichen Vorteil, dass vier Geräte, die sowohl mit der niedrigeren Netzwerkgeschwindigkeit als auch mit der höheren aggregierten Geschwindigkeit betrieben werden, an einen einzigen Switch-Port angeschlossen werden können – d. h. vier Server, die mit 25 G/s betrieben werden, können an einen einzigen Switch-Port angeschlossen werden, der mit 100 G/s betrieben wird.
Rechenzentren wählen und installieren typischerweise zuerst Switches, verlegen dann die strukturierte Verkabelung und schließen schließlich die Transceiver über Glasfaser- oder Kupfer-Patchkabel an das Netzwerk an. In manchen Fällen, wenn sich die Netzwerk-Switches und/oder Server nahe beieinander befinden, können jedoch auch aktive optische Kabel (AOCs) anstelle von Patchkabeln zum Verbinden zweier Transceiver eingesetzt werden. Ein AOC kann man sich als einfaches LC- oder MPO-Patchkabel vorstellen, bei dem der LC- oder MPO-Stecker durch einen „Stecker“ ersetzt wird, der die Funktionalität des Transceivers übernimmt. AOCs erfreuen sich zunehmender Beliebtheit, da sie deutlich günstiger sind als zwei Transceiver plus Patchkabel. Durch den Ersatz der optischen durch eine elektrische Verbindung entfallen zudem die Probleme mit der Verschmutzung der Steckerendflächen. Ihre niedrigen Kosten sind auf den Einsatz effizienter Multimode-VCSEL-Optiken im Transceiver zurückzuführen.
Sie werden üblicherweise an folgenden Stellen im Rechenzentrum eingesetzt. Die erste ist der Serverschrank, in dem bis zu 40 Server an einen Top-of-Rack-Switch (TOR) angeschlossen sind. Jeder Server verfügt über ein oder zwei Ethernet-Anschlüsse, die mit dem Switch verbunden sind, wobei ein AOC zur Überbrückung eingesetzt werden kann. Der zweithäufigste Einsatzbereich für AOCs im Rechenzentrum ist der Hauptnetzwerkbereich, der sich im Spine-, Leaf- oder Core-Switching-Bereich befinden kann. In modernen Netzwerken gibt es in diesen Bereichen eine große Anzahl diskreter Switches, die zu einem großen Switch Fabric zusammengeschaltet sind – bis zur Hälfte der Ports am Switch werden für Verbindungen im Fabric verwendet. Diese Verbindungen werden üblicherweise mithilfe von AOCs realisiert. In manchen Rechenzentren kann das Switch Fabric mehrere Schränke oder sogar eine ganze Reihe im Rechenzentrum einnehmen. AOCs können auch für Verbindungen über größere Entfernungen eingesetzt werden, mit einer theoretischen maximalen Anwendungsdistanz von bis zu 100 Metern.
Alle AOCs verfügen typischerweise über die gleichen optischen Eigenschaften mit Multimode-VCSELs und übertragen mit 10 Gbit/s oder 25 Gbit/s. Das 10-Gbit/s-AOC verfügt über ein Paar Sende- und Empfangskanäle im Transceiver und nutzt Duplex-Multimode-Glasfasern, während das 40-Gbit/s-AOC vier Paare Sende- und Empfangskanäle mit acht Multimode-Glasfasern enthält. Dieselbe Duplex- und 8-Faser-Konfiguration kommt auch bei 25-Gbit/s- und 100-Gbit/s-AOCs zum Einsatz, wobei das 100-Gbit/s-AOC über vier Paare von 25-Gbit/s-Kanälen verfügt.
Bei 400 Gbit/s ist die Situation etwas komplizierter. Hier werden acht 25-Gbit/s-Kanäle eingesetzt, um 200 Gbit/s zu erreichen. Durch die PAM-4-Kodierung wird die Leitungsgeschwindigkeit verdoppelt, wodurch die effektive Geschwindigkeit von 200 Gbit/s auf 400 Gbit/s steigt. Bei Verwendung des OSFP-Gehäuses vergrößert sich auch der Formfaktor, und die Anzahl der Glasfasern steigt auf 16. Aufgrund der Komplexität der Kodierung und der Kanalgeschwindigkeit sinkt auch die Übertragungsdistanz auf maximal 30 m.
