400 Gigabit-Ethernet Glasfaserverkabelung

Die Zukunft der High-Performance-Backbones

Cloud Computing, Big Data, Internet of Thing, Streaming oder KI-Anwendungen – Anwendungen, welche die Entwicklung zu 400Gbit/s im Bereich der Rechenzentrum-Verkabelung notwendig machen. Die Ethernet Roadmap gibt auch hier die Richtung vor, doch schon lange gibt es nicht mehr „DEN EINEN“ richtigen Weg.

Das Erste nach IEEE 802.3bs standardisierte Übertragungsverfahren 400GBASE-SR16 ist bereits jetzt schon überholt – PAM-4 macht es möglich. Mit 400GBASE-SR8 und -SR4/4.2 bieten neue Standards weitere Verkabelungsmöglichkeiten. Auch die Multimodefaser bekommt auf kurzen Strecken Konkurrenz. Mit dem PSM4 Standard wird die Singlemodefaser salonfähig.

Um bei den vielen Möglichkeiten erfolgreich zum Ziel zu gelangen, bleibt es die wichtigste Aufgabe auch für weitere Migrationen ein zukunftsfähiges, anwendungsneutrales Backbone-Netz zu installieren. Die Base-8-Verkabelung bietet hier eine Konstante im Wandel der Standards. Gern beraten wir Sie welches Verkabelungskonzept für Ihre Applikation das Richtige ist.

Exemplarische Glasfaser-Verkabelungsstrategie

400 Gigabit-Ethernet Verkabelungslösung Singlemode

Verkabelungslösung nach FR8 mit LC Steckerverbindern

Der klassische LC Steckverbinder dient nicht nur für die übliche 10Gbit-Anwendung im Multimodebereich als Schnittstelle, sondern hat im FR4/FR8 auch Anwendung im Singlemodebereich zur Übertragung für 400Gbit/s.

Dabei werden die Signale moduliert und mittels CWDM vervielfältigt um 400GE mit LC(dx) als Schnittstelle zu übertragen. Die Verkabelung mit Singlemodefasern bietet dabei den nicht zu unterschätzenden Vorteil eines großen Dämpfungsbudgets (3dB).

Ausblick auf 800G

Ebenso wichtig ist der LC in der Übertragung von 800Gbit/s. Neben dem FR8-Standard bilden neue Interfaces 2FR4/2LR4 mit Dual LC eine Möglichkeit den Datentransfer über 4 Fasern zu realisieren, um so die Modulationsverfahren zu vereinfachen.

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Verkabelungslösung nach DR4 mit CS Steckerverbindern

Mit Geschwindigkeiten von 40 bis 400 Gbit/s lassen sich auch kurze Strecken (bis 500 m) über den PSM4-Standard und DR4-Standard übertragen. Dabei werden vier Singlemode-Fasern als Übertragungsmedium verwendet. Neben der klassischen MPO-12 Schnittstelle drängen auch die Stecker der VSFF-Familie auf den Markt. Insbesondere der Duplexsteckverbinder CS hat im 400GBASE-DR4 eine passende Applikation gefunden und punktet mit einfachem Portbreakout zu 2x200G. Die Verkabelung mit Singlemodefasern bietet dabei den nicht zu unterschätzenden Vorteil eines großen Dämpfungsbudgets (3dB).

Ausblick auf 800G

Unter Verwendung der 4 Fasern (2 Kanäle) im Singlemode Bereich bietet auch der CS die Möglichkeit zur Übertragung von 800 Gbit/s. Jeweils 4 Wellenlängen á 100Gbit/s transportieren die Daten pro Faser auf Distanzen von bis zu 2 km (2FR4) bzw. 10 km (2LR4).

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400 Gigabit-Ethernet Verkabelungslösung Multimode

Verkabelungslösung nach SR8 mit MPO Steckerverbindern

Auch 400 Gbit/s lassen sich jedoch mit einer Base-8-Verkabelung ohne Probleme realisieren. Wenn bereits eine URM-Trunkverkabelung vorhanden ist, muss lediglich das Patchkabel gegen ein spezielles Fanoutkabel ausgetauscht werden. Dieses setzt die 16 Fasern aus dem MPO-Stecker in zwei URM NG P8-Stecker um.

Eine Verkabelung über MPO ist ebenfalls möglich, wobei am aktiven Port eine Kompatibilität zu MPO-12 oder MPO-24 nicht gegeben ist.

Ausblick auf 800G

Für die sehr kurzen Strecken bis 50m kann im Multimode-Bereich die Verkabelung bestehen bleiben, um eine SR-8 Übertragung mit 8x100G zu realisieren.

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Verkabelungslösung nach SR4 / SR4.2 mit MDC/SN Steckerverbindern

Neben der 400GBASE-SR8 lassen sich auch weitere Übertragungswege umsetzen, die Base-8 Verkabelung bleibt bestehen. Bei dem standardisierten 400GBASE-SR4.2 wird mit BiDi – Verfahren und PAM4 Modulation gearbeitet, sodass auf allen 8 Fasern mit einer Line Speed von 50Gibt/s eine Übertragung von Tx und Rx stattfinden kann. Auch hier gibt es eine bekannte Methode über den MPO 12-fach.

Aber neue Steckverbinder erobern den Markt. Mit MDC und SN gibt es ferrulenbasierende Duplex-Steckverbinder für eine QSFP-DD Schnittstelle. Vorgesehen sind 4 Steckverbinder für die Übertragung von 400Gbit/s.

Ausblick auf 800G

Wie auch der MPO-16 sind auch die VSFF-Steckverbinder als Schnittstelle im MM-Bereich eingeplant. Über 8 VSFF-Steckverbinder lassen sich mit einer MM-OM4 Faser nur sehr kurze Distanzen von 50m überbrücken. Der Einsatzzweck ist mit 800G-SR8 sehr limitiert. Auch unter Verwendung des MDC- oder SN- Steckverbinders lassen sich längere Strecken nur mit Singlemode Fasern überbrücken.

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400 Gigabit-Ethernet Glasfaserverkabelung

Die Zukunft der High-Performance-Backbones

Exemplarische Glasfaser-Verkabelungsstrategie

400 Gigabit-Ethernet Verkabelungslösung Singlemode

Verkabelungslösung nach FR8 mit LC Steckerverbindern

Netzwerkschrank

Duplexpatchkabel LC-LC

C2E mit LC

Trunkkabel LC

BGT mit Trunkkopfabfangung

Spleissmodul LC

Verkabelungslösung nach DR4 mit CS Steckerverbindern

Optical Distribution Frame (ODF)

Duplexpatchkabel CS - CS

CS-Patchbox

Trunkkabel CS

BGT mit Trunkkopfabfangung

Patchmodul CS

400 Gigabit-Ethernet Verkabelungslösung Multimode

Verkabelungslösung nach SR8 mit MPO Steckerverbindern

Netzwerkschrank

Fanoutkabel MTP®-URM NG P8

URM-Patchbox

Trunkkabel URM

BGT mit Trunkkopfabfangung

Speissmodul URM

Verkabelungslösung nach SR4 / SR4.2 mit MDC/SN Steckerverbindern

Optical Distribution Frame (ODF)

Duplexpatchkabel MDC - MDC

MDC Patchpanel

Trunkkabel MDC

BGT mit Trunkkopfabfangung

Patchmodul MDC

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