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10-Gigabit-Ethernet: ein kurzer Überblick

Aktualisierung: 05. Jan 2023 by
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10G SFP Transceiver

Die Verbesserungen in der 10GbE-Technologie weiten ihre Reichweite über den Unternehmensbereich hinaus auf den größeren Markt aus, um 1-Gigabit-Ethernet zu ersetzen. In diesem Artikel werden die Arten von 10GbE und ihre Marktanforderungen vorgestellt.

Was ist 10-Gigabit-Ethernet?

10-Gigabit-Ethernet ist eine Telekommunikationstechnologie, die Datenpakete über Ethernet mit einer Geschwindigkeit von 10 Milliarden Bits pro Sekunde überträgt. Die 10GbE-Standards wurden erstmals 2002 von der IEEE 802.3ae definiert. Um die verschiedenen 10GbE-Standards für die physikalische Schicht zu implementieren, wurden PHY-Module wie XENPAK (und die verwandten X2 und XPAK), XFP und SFP+ veröffentlicht, die durch Multi-Source-Agreements (MSAs) spezifiziert wurden. Die Größen dieser fünf Module werden immer kleiner. SFP+ ist der neueste Modulstandard und hat sich zum beliebtesten Stecker für 10GbE-Systeme entwickelt.

Typen von 10-Gigabit-Ethernet

Es gibt zwei Arten von 10-Gigabit-Ethernet-Netzwerken, die sich durch die Art des Kabels unterscheiden, das zum Anschluss der Geräte verwendet wird.

Glasfaser-basiertes 10-Gigabit-Ethernet

s gibt zwei grundlegende Arten von Glasfasern, die für 10-Gigabit-Netzwerke verwendet werden: Single-Mode (SMF) und Multi-Mode (MMF). Bei SMF folgt das Licht einem einzigen Pfad durch die Faser, während es bei MMF mehrere Pfade nimmt, was zu einer Differenzieller Modenverzögerung (DMD) führt. SMF wird für die Kommunikation über große Entfernungen verwendet, während MMF für Entfernungen von weniger als 300 m eingesetzt wird (weitere Informationen über SMF und MMF finden Sie unter Glasfaserkabel-Typen: Singelmode- vs. Multimode-Faserkabel). 10-Gigabit-Ethernet kann auch über aktive optische Kabel (AOC) laufen.

Name Standard Wellenlänge Medium Schnittstelle Distanz
10GBASE-SR/SW IEEE 802.3ae-2002 850nm MMF Duplex LC/SC 300m über OM3; 400m über OM4
10GBASE-LRM IEEE 802.3aq-2006 1310nm MMF/SMF Duplex LC/SC 220m über OM3 MMF; 300m über SMF
10GBASE-LR/LW IEEE 802.3ae-2002 1310nm SMF Duplex LC/SC 10km
10GBASE-ER/EW IEEE 802.3ae-2002 1550nm SMF Duplex LC/SC 40km
10GBASE-ZR/ZW proprietär (nicht IEEE) 1550nm SMF Duplex LC/SC 80km
10GBASE-LX4 IEEE 802.3ae-2002 1310nm MMF/SMF Duplex LC/SC 300m/10km
10GBASE-PR IEEE 802.3av-2009 TX: 1270 nm; RX: 1577 nm SMF SC 20km

Die Glasfaser kann je nach Anwendungsszenario in drei Typen unterteilt werden: 10-Gigabit-LAN-Ethernet, 10-Gigabit-WAN-Ethernet und 10-Gigabit-PON über Glasfaser.

10GBASE-SR, 10GBASE-LR, 10GBASE-LRM, 10GBASE-ER, 10GBASE-ZR und 10GBASE-LX4 werden im lokalen Netzwerk (LAN) verwendet. 10GBASE-SW, 10GBASE-LW, 10GBASE-EW und 10GBASE-ZW werden für das Wide Area Network (WAN) verwendet. Sie sind für den Einsatz in OC-192/STM-64/SDH/SONET ausgelegt. Und 10GBASE-PR ist ein 10-Gigabit-Ethernet-PHY für passive optische Netzwerke.

Kupferbasiertes 10-Gigabit-Ethernet

110-Gigabit-Ethernet kann über zweiachsige Kabel, Twisted-Pair-Kabel und Backplanes laufen. 10GbE auf Basis von doppelt verdrillten Kabeln umfasst 10GBASE-CX4, 10GBASE-T, 10GBASE-KX4, 10GBASE-KR und SFP+ DAC.

Name Standard Kabel Typen Distanz
10GBASE-CX4 IEEE 802.3ak-2004 Twinax-Kupfer 4 Spuren 15m
10GBASE-T IEEE 802.3an-2006 CAT6A oder 7 UTP Verdrillt 100m
10GBASE-KX4 IEEE 802.3ap-2007 Verbessertes FR-4 4 Spuren 1m
10GBASE-KR IEEE 802.3ap-2007 Verbessertes FR-4 Serielle 1m
10GBASE-CR SFF-8431-2006 Twinax-Kabel Verdrillt 15m
 

10-Gigabit-Ethernet Anwendungsszenarien

Es gibt eine breite Nachfrage nach 10-Gigabit-Ethernet in den Local Area Network (LAN), Metropolitan Area Network (MAN) und Wide Area Network (WAN) Märkten. Jeder Markt hat typischerweise unterschiedliche Anforderungen an Linkspan und Kosten.

10-Gigabit-Ethernet im LAN

In den LAN-Märkten umfassen die Anwendungen in der Regel gebäudeinterne Computerserver, Gebäude-Cluster und Rechenzentren. In diesem Fall liegen die Entfernungsanforderungen in der Regel zwischen 100 m und 300 m. Zu den Anwendungen auf den mittelgroßen Märkten gehören in der Regel Campus-Backbones, Unternehmens-Backbones und Storage Area Networks. In diesem Fall sind die Entfernungsanforderungen moderat und liegen in der Regel zwischen 2 km und 20 km.

Abbildung 1: Beispiel für 10-Gigabit-Ethernet im Expanded LAN

10-Gigabit-Ethernet im MAN/WAN

Zu den WAN-Märkten gehören in der Regel Internetdienstanbieter und Internet-Backbone-Einrichtungen. Ein Point of Presence (PoP) wird in der Regel als Knotenpunkt betrachtet, der ein Fernnetz mit einem Versorgungsgebiet verbindet und einem Dienstanbieter oder Unternehmen eine Präsenz in dem Gebiet verschafft. Somit wird Nutzern in dem Gebiet eine wirtschaftliche Möglichkeit geboten, auf die Dienste des Anbieters zuzugreifen.

Die Nachfrage nach WAN-kompatiblem 10 GbE in den PoPs von Service Providern ist bereits vorhanden, vor allem, da die Märkte für eCommerce/eBusiness-Anwendungen und High-Speed-Ethernet-basierten Internetzugang für Privatanwender wachsen. Die meisten Zugangspunkte für Langstrecken-Transportnetze benötigen die Datenrate OC-192c.

Abbildung 2: Beispiel für 10 Gigabit Ethernet in einem MAN

 

Fazit

Da die Grenzen zwischen LAN, MAN und WAN immer weiter verschwimmen, bietet 10 Gigabit Ethernet hohe Leistung, hohe Effizienz und niedrige Kosten in allen Größenordnungen und liefert außerdem höhere Geschwindigkeiten bei geringerer Kompression und Latenz. Daher wird 10 GbE eine kostengünstige Lösung für Hochgeschwindigkeits- und zuverlässige Datennetzwerke sein und den LAN-, MAN- und WAN-Markt in naher Zukunft dominieren.

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