40 Gigabit Ethernet Standards im Vergleich

40-Gigabit-Ethernet ist seit 2010 auf dem Markt verfügbar, die Higher Speed Study Group des IEEE hat 2007 die Forschung und Entwicklung der 40G- und 100G-Ethernet-Standards eingeleitet und Standardrichtlinien für deren Umsetzung als Standard entwickelt. Seit 2010 gewinnt das 40-Gbit/s-Ethernet an Popularität, da die Nachfrage nach höherer Bandbreite und schnellerem Datentransfer von Tag zu Tag steigt. Der IEEE-Standard definiert 40 Gbps Ethernet als Standard, der die Übertragung von Ethernet-Frames mit 40 Gigabit pro Sekunde ermöglicht. Die Mindestanforderungen zur Erfüllung der Normen sind genau definiert als:

• Beibehaltung des aktuellen 802.3-Frame-Formats, der minimalen Größe und der maximalen Größe
• Unterstützt Anwendungen mit hoher Bandbreite wie Video on Demand (VoD) und High-Performance Computing (HPC)
• Unterstützung von Hochgeschwindigkeits-Switching-, Routing- und Anwendungsfunktionen in Rechenzentren
• Zeigen Sie eine Bitfehlerrate (BER) von 10-12 oder besser (maximal ein Fehlerbit pro 1.000.000.000.000.000.000.000.000 übertragene Bits)
• Unterstützung des optischen Transportnetzes (OTN)
• Bietet Spezifikationen für den Betrieb über Singlemode-Lichtwellenleiter, laseroptimierte Multimode-Lichtwellenleiter, Kupferkabel und Backplanes

Die oben genannten Richtlinien sind die Mindestanforderungen zur Erfüllung des 40 Gbps-Standards. Es ist zu beobachten, dass der 40 Gbps-Standard den Formfaktor des Transceivers nicht angibt. Viele Anbieter haben sich verschiedene Transceiver-Formular-Faktoren ausgedacht, die 40 Gbps Ethernet unterstützen können. Die unten genannten Formfaktoren wurden standardisiert, um mit 40 Gbps Ethernet verwendet zu werden:

• QSFP+
• 4xSFP+ (Direct Attach Breakout Kabel)
• GFP

Wir werden die oben genannten Transceiver-Standards in den kommenden Abschnitten ausführlich besprechen.

QSFP+

QSFP+ (Quad Small Form Factor Pluggable) Transceiver sind die am weitesten verbreiteten 40 Gbps Ethernet-Transceiver. Ursprünglich wurde der QSFP-Standard entwickelt, um 4 x 1 Gbit/s-Kanäle über einen einzigen Sender-Empfänger zu unterstützen, und später wurde die Technologie eingeführt, um 4 x 10 Gbit/s-Kanäle mit 40 Gbit/s Verbindungskapazität zu ermöglichen. QSFP+ Transceiver sind kompakt und bieten eine hervorragende Unterstützung für Verbindungen mit großer Entfernung. Abbildung 1 veranschaulicht einen 40 Gbit/s QSFP+ Transceiver. Die QSFP+ Transceiver können auch den Glasfaserkanal und den Infiniband-Verkehr unterstützen. QSFP+ Transceiver werden in Rechenzentren umfassend eingesetzt, um 40 Gbps Ethernet-Datenverkehr, 10G Glasfaserkanal oder QDR Infiniband zu übertragen. Die führenden Erstausrüster wie Cisco, HP und Juniper verfügen über eine breite Palette von Netzwerkgeräten, die 40 Gbps Ethernet und QSFP+ Transceiver unterstützen.

4xSFP+ (Direct Attach Breakout Kabel)

Wie im vorherigen Abschnitt von QSFP+ erwähnt, trägt der QSFP+ Transceiver vier Kanäle mit 10 Gbps Ethernet gleichzeitig, um eine Bandbreite von 40 Gbps bereitzustellen. Diese Funktion ermöglicht es den Herstellern, die Kanäle in vier separate 10-Gbit/s-Links aufzuteilen. Diese Konfiguration ist ideal für ein hochdichtes Netzwerk, in dem die Anzahl der Access Switches in einem Rechenzentrum sehr hoch ist. Die Access-Switches sind über 10 Gbit/s unabhängige Links mit dem Core verbunden und der Core-Switch aggregiert die Links von vier Switches auf seinem einzigen 40 Gbit/s-Port. Abbildung 2 zeigt ein direktes Anschlusskabel, das zu diesem Zweck verwendet wird. Die 10 Gbit/s-Schnittstellen werden für den Anschluss von Access Switches verwendet und das 40 Gbit/s Ende wird mit dem Core Switch verbunden. Der andere Vorteil der Verwendung des direkten Anschlusskabels ist die Möglichkeit, 10-Gbit/s-Switches in einem 40-Gbit/s-Netzwerk zu installieren. Darüber hinaus kann die Ether-Channel-Technologie genutzt werden, um 20 Gbps Uplinks zum Kern bereitzustellen.

GFP

Die 40GBASE CFP-Transceiver werden an den CFP-Port einer Kommunikationseinrichtung angeschlossen. Die Hauptvorteile eines 40GBASE CFP-Transceivers sind:

• Möglichkeit, in Zukunft auf 100 Gbps Ethernet aufzurüsten, da die CFP 100 Gbps Ethernet unterstützt.
• Pay-As-You-Grow-Modell
• Halterung für Flachbandkabel
• Multimodaler und monomodaler Glasfaserkabelträger

Abbildung 3 zeigt einen CFP 40 Gbps Transceiver. CFP-Transceiver sind in erster Linie für 100-Gbit/s-Anwendungen ausgelegt, können aber auch 40-Gbit/s-Netzwerke unterstützen. Dies macht diese Transceiver ideal für die Netzwerke, in denen ein Teil des Netzwerks mit einer Konnektivität von 100 Gbit/s und ein Teil mit 40 Gbit/s betrieben wird. Die Verwendung der CFP-Transceiver in solchen Netzwerken erübrigt den Einsatz von Mix-and-Match-Transceivern und bietet die Möglichkeit, das Netzwerk in Zukunft problemlos auf 100 Gbps aufzurüsten.