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Informationen über Glasfaser-, Funk-und Kupfernetzwerke

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Grundlagen

Übertragungsprotokolle

Je komplexer und anspruchsvoller die Datenübertragung, umso leistungsfähiger muss die Verkabelung sein.

Ethernet IEEE 802.3

Ein zentrales Thema bei 40 und 100 Gigabit Ethernet ist die Suche nach der ökonomisch günstigsten Verkabelung, hier insbesondere einer günstigen Glasfaserverkabelung. Denn man wird sehr viel mehr Glasfasertechnik einsetzen müssen, um das Wachstum der Bandbreiten und Datenströme überhautp noch bewältigen zu können. Ansätze dazu sollen hier aufgezeigt werden.


Die Technologien 40GBASE-SR4 bzw. 100GBASE-SR10 sollen gemäss IEEE 802.3 Section Six Standard mit OM3-Glasfasern maximale Distanzen von 100 Metern unterstützen. Mit OM4-Glasfasern werden Verbindungen bis zu einer Länge von 150 Metern machbar.

Mit Verkabelungsstrecken dieser Längen können bereits die meisten (> 85%) typischen optischen Kanäle in Rechenzentren aufgebaut werden.


Bei der Rechenzentrumsplanung kann man also entsprechende Raster vorsehen. Die Beschränkung auf diese für Glasfaserverbindungen relativ kurze Strecken hat einen entscheidenden Grund: die Kosten. Auf den kurzen Strecken kann man günstigere Transceiver einsetzen und dennoch eine gute Signalübertragung gewährleisten.


Die paralleloptische Verbindungstechnik ist das Mittel der Wahl, um 10 Gbit/s Kanäle zu bündeln und so den Weg zu 40 und 100 Gigabit Ethernet zu ebnen. Je vier Glasfasern in beide Richtungen nutzt die 40 Gbit/s-Lösung, je zehn Fasern die 100 Gbit/s-Lösung. Als Anschluss dient eine MPO-Steckverbindung (12-polig mit 8 Fasern für 40 GbE oder 24-polig mit 20 Fasern für 100 GbE).


Diese Reduzierung der technischen Anforderungen liegt noch in einem vertretbaren Rahmen. Auf jeden Fall sinken dadurch die Systemkosten. Als Konsequenz akzeptiert man die verkürzten Link-Längen und grössere Einfügeverluste. Für 10GBASE-SR lagen die Maximalverluste bei 2,6 dB über OM3. Mit 40GBASE-SR4- und 100GBASE-SR10 wurden diese auf nur 1,9 dB bzw. 1,5 dB für OM4 herabgesetzt.


Trotzdem können Planer, Installateure und Anwender die Leistungsfähigkeit von neuen Glasfasernetzwerken sicherstellen. Sie verwenden dazu Produkte, die minimale optische Verluste aufweisen. Das fiberoptische Sortiment von R&M für Rechenzentren bietet entsprechende Systeme und vorkonfektionierbare Komplettlösungen an.


Die Glasfasertechnik kann somit an den historischen Erfolg des Ethernet anknüpfen. Die technische Weiterentwicklung zu 40 und 100 Gigabit Ethernet kommt zur rechten Zeit. Sie erfüllt die derzeitigen Anforderungen und bietet ausreichend Investitionssicherheit für die Zukunft.

Ethernet Applikationen für Glasfaserkabel mit OM3, OM4 und OS2

Glasfasertyp ISO/IEC 11801
Wellenlänge (nm)
max. Bandbreite (MHz*km)
max. Bandbreite bei eff. Laser (MHz*km)

OM3

8501300

1550500

2000 

OM4

8501310

3500500

4700 

OS2

13101550

  

NANA

ISO/IEC 8802-3 LED 100BASE-FX

2km 11,0dB

2km 11,0dB

IEEE 802-3 LED 1000BASE-SX

550m 3,56dB

550m 3,56dB

IEEE 802-3 LED 1000BASE-LX

550m 2,35dB

550m 2,35dB

5km 4,57dB

IEEE 802-3 VCSEL 10GBASE-SR

300m 2,6dB

400m 2,9dB

IEEE 802-3 Laser 10GBASE-LR

10km 6,0dB

IEEE 802-3 Laser 10GBASE-ER

30km (11) 40km (11)

IEEE 802-3 WDM 10GBASE-LX4

300m 2,0dB

300m 2,0dB

10km 6,0dB

IEEE 802-3 OFL 10GBASE-LRM

220m 1,9dB

220m 1,9dB

IEEE 802-3 VCSEL 10GBASE-SW

300m 2,6dB

IEEE 802-3 Laser 10GBASE-LW

10km 6,0dB

IEEE 802-3 Laser 10GBASE-EW

30km (11) 40km (11)

IEEE 802-3 WDM 40GBASE-LR4

10km 6,7dB a)

IEEE 802-3 VCSEL 40GBASE-SR4

100m 1,9dB b)

150m 1,5dB b)

IEEE 802-3 WDM 100GBASE-LR4

10km 6,3dB a)

IEEE 802-3 WDM 100GBASE-ER4

30km (15) 40km (18) a)

IEEE 802-3 VCSEL 100GBASE-SR10

100m 1,9dB b)

150m 1,5dB b)

a) Diese Einfügungsdämpfungswerte sind mit Kabel, Stecker und Verbinder.

b) Unter Verwendung der maximalen Entfernungen, der Faserdämpfung von 3,5 dB / km bei 850 nm im Kabel, einer Wertzuweisung für die Verbindung und der Spleißdämpfung.

Fibre Channel (FC)

Fibre Channel ist ein Protokoll für die serielle und kontinuierliche Hochgeschwindigkeitsübertragung von grossen Datenmengen. Storage Area Networks (SAN) arbeiten mit dem Fibre-Channel-Standard.

Die Übertragungsraten erreichen 16 Gbit/s. Kupferkabel wird zur Übertragung innerhalb von Storage-Geräten und Glasfaserkabel zur Verbindung der Storage-Systeme untereinander verwendet.

Fibre Channel Applikationen für Glasfaserkabel mit OM3, OM4 und OS2

Glasfasertyp ISO/IEC 11801
Wellenlänge (nm)
max. Bandbreite (MHz*km)
max. Bandbreite bei eff. Laser (MHz*km)

OM3

8501300

1550500

2000 

OM4

8501310

3500500

4700 

OS2

13101550

  

NANA

1G Fibre Channel 100-MX-SN-I (1062 Mbaud)

860m 4,6dB

860m 4,6dB

1G Fibre Channel 100-SM-LC-L

10km 7,8dB

2G Fibre Channel 200-MX-SN-I (2125 Mbaud)

500m 3,3dB

500m 3,3dB

2G Fibre Channel 200-SM-LC-L

10km 7,8dB

4G Fibre Channel 400-MX-SN-I (4250 Mbaud)

380m 2,9dB

400m 3,0dB

4G Fibre Channel 400-SM-LC-M

4km 4,8dB

4G Fibre Channel 400-SM-LC-L

10km 7,8dB

8G Fibre Channel 800-M5-SN-I

150m 2,0dB

190m 2,2dB

8G Fibre Channel 800-SM-LC-I

1,4km 2,6dB

8G Fibre Channel 800-SM-LC-L (4250 Mbaud)

10km 6,4dB

10G Fibre Channel 1200-MX-SN-I (10512 Mbaud)

300m 2,6dB

300m 2,6dB

10G Fibre Channel 1200-SM-LL-L

1km 6,0dB

16G Fibre Channel 1600-MX-SN (10512 Mbaud)

100m 1,9dB

125m 1,9dB

16G Fibre Channel 1600-SM-LC-L

10km 6,4dB

16G Fibre Channel 1600-SM-LC-I

2km 2,6dB

Quelle: thefoa.org

Für Storage-Netzwerke bietet Fibre Channel folgende Vorteile:

  • breite Unterstützung durch Hardware- und Softwarehersteller
  • hoher Reifegrad der Technologie
  • hohe Performance
  • hochverfügbare Installationen (Redundanz)

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