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Herausforderungen und Lösungen bei der Implementierung von 400G-Technologie

Aktualisierung: 06. Apr 2023 by
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400G

Mit dem technologischen Fortschritt erfordern spezifische Branchenanwendungen wie Videostreaming und Datenanalyse immer höhere Datengeschwindigkeiten und stellen massive Bandbreitenanforderungen. Die 400G-Technologie mit ihren optischen Transceivern der nächsten Generation bietet ein neues Benutzererlebnis mit innovativen Diensten, die eine schnellere und umfassendere Datenverarbeitung ermöglichen.

Anwendungsszenarien der 400G-Technologie

Die Anwendung der 400G-Technologie ist nicht auf Rechenzentren beschränkt, sie zeigt auch großes Potenzial in Trägernetzen in Ballungsräumen und Fernübertragungsnetzen mit hoher Kapazität. Mit der Förderung der 5G-Technologie und der Entwicklung des digitalen Büros, der Telemedizin und des Fernunterrichts wächst die Nachfrage nach Netzwerkkapazität rasant. Die 400G-Technologie verringert effektiv den Druck, dem Betreiber durch das kontinuierliche Wachstum des Geschäftsverkehrs und der Netzwerkbandbreite ausgesetzt sind, indem sie höhere Einzelwellenlängenraten bietet.

Verbindung von Rechenzentren

Der Ost-West-Datenverkehr innerhalb des Rechenzentrums wächst viel schneller als der Nord-Süd-Datenverkehr, und der Einsatz der optischen 400G-Modultechnologie bei der Verbindung von Rechenzentren ist besonders wichtig geworden. Die optischen Module der 400G-QSFP-DD-Serie unterstützen eine Vielzahl von Übertragungsanforderungen von Kurz- bis Langstrecken und erfüllen so den Bedarf von Rechenzentren an hohe Dichte und hohe Bandbreite.

Trägernetz für Metropolregionen

Mit dem Beginn der 5G-Ära stellt das Transportnetz neue Anforderungen wie ultrahohe Bandbreiten und große Verbindungen. Optische 400G-Modullösungen spielen im 5G-Transportnetz eine Schlüsselrolle, insbesondere im Hinblick auf die Übertragungsanforderungen auf der Kernschicht und der Aggregationsschicht. Die 400G-Technologie bietet die erforderliche Bandbreitenunterstützung.

Fernübertragungsnetz mit hoher Kapazität

Das Wachstum des Netzwerkverkehrs erhöht den Bedarf an Übertragungen über große Entfernungen und mit hoher Bandbreite. Die kohärente optische 400G-Modultechnologie bietet eine effiziente Übertragungslösung durch Wellenlängenmultiplex (WDM), insbesondere mit Hilfe flexibler Modulations- und Mesh-Technologie, wodurch eine Optimierung der Spektrumeffizienz und Übertragungskapazität erreicht wird.

Herausforderungen und Lösungen bei der Implementierung

Interoperabilität zwischen Geräten

Die mit der Einführung von 400G verbundene PAM4-Signalisierung führt zu Interoperabilitätsproblemen zwischen den 400G-Ports und älteren Netzwerkgeräten. Das heißt, die vorhandenen NRZ-Switch-Ports und Transceiver sind nicht mit PAM4 kompatibel. Dieses Problem tritt häufig bei der Einrichtung von Netzwerk-Breakout-Verbindungen zwischen Servern, Speichern und anderen Geräten im Netzwerk auf.

400G-Transceiver senden und empfangen über 4 Lanes mit jeweils 100G oder über 8 Lanes mit jeweils 50G durch PAM4-Signalisierung sowohl an den elektrischen als auch an den optischen Schnittstellen. Die älteren 100G-Transceiver sind jedoch auf 4 Lanes mit 25G NRZ-Signalen auf der elektrischen und optischen Seite ausgelegt. Dieser Transceiver ist in der Lage ein Re-Timing zwischen der NRZ- und PAM4-Modulation durchzuführen.

Eine solche Lösung sind die 100G-Transceiver, die 100G PAM4 auf der optischen Seite und 4x 25G NRZ auf der elektrischen Seite unterstützen. Dieser Transceiver ist in der Lage ein Re-Timing zwischen der NRZ- und PAM4-Modulation durchzuführen. Beispiele für diese Transceiver sind die QSFP28 DR und FR, die mit älteren 100G-Netzwerkgeräten vollständig interoperabel sind, sowie QSFP-DD DR4 und DR4+ Breakout-Transceiver. Bei letzteren handelt es sich um parallele Serienmodule, die einen MPO-12-Steckverbinder mit Breakouts zu LC-Steckverbindern unterstützen, um FR- oder DR-Transceiver verbinden zu können.

NRZ & PM4

Übermäßige Link-Flaps

Link-Flaps sind Störungen, die während der Datenübertragung aufgrund einer Reihe von Fehlern oder Ausfällen der optischen Verbindung auftreten. In diesem Fall müssen beide Transceiver eine Autonegotiation und ein Link-Training (AN-LT) durchführen, bevor die Daten wieder übertragen werden können. Wenn Link-Flaps häufig auftreten, d. h. mehrmals pro Minute, kann dies den Durchsatz negativ beeinflussen.

Und obwohl Link-Flaps bei ausgereiften optischen Technologien selten sind, treten sie dennoch auf und werden häufig durch Konfigurationsfehler, ein schlechtes Kabel oder defekte Transceiver verursacht. Bei 400 GbE können Link-Flaps aufgrund von Hitze- und Designproblemen bei Transceivermodulen oder Switches auftreten. Die richtige Auswahl von Transceivern, Switches und Kabeln kann helfen, dieses Problem mit Link-Flaps zu lösen.

Zuverlässigkeit des Transceivers

Einige Hersteller von optischen Transceivern haben Probleme, das Leistungsbudget der Geräte einzuhalten. Dies führt zu Wärmeproblemen, die wiederum Probleme bei der Faserausrichtung, Paketverluste oder optische Verzerrungen verursachen. Probleme mit der Zuverlässigkeit von Transceivern treten häufig auf, wenn alte QSFP-Transceiver-Formfaktoren, die für 40 GbE entwickelt wurden, für 400 GbE verwendet werden.

Ähnliche Probleme treten auch bei neueren Modulen auf, die in 400-GbE-Systemen verwendet werden, z. B. bei den Formfaktoren QSFP-DD und CFP8. Eine Lösung besteht darin, Transceiver vor dem Einsatz in anspruchsvollen Anwendungsbereichen einem Belastungstest zu unterziehen. Darüber hinaus ist es ratsam, bei der Auswahl eines Transceivers besonders auf dessen Bauart zu achten.

Implementierung von 400G in Ihrem Rechenzentrum

Um mit der ständig steigenden Anzahl von Geräten, Benutzern und Anwendungen in einem Netzwerk mithalten zu können, ist eine schnellere, leistungsstärkere und skalierbarere Dateninfrastruktur erforderlich. 400G erfüllt diese Anforderungen und ist die optimale Lösung für Rechenzentren und große Unternehmen, die Probleme mit der Netzwerkkapazität und -effizienz haben. Der erfolgreiche Einsatz der 400G-Technologie in Ihrem Rechenzentrum oder Unternehmen hängt davon ab, wie präzise Sie Ihre Daten- und Netzwerkanforderungen definiert haben.

Die Aufrüstung Ihrer Netzwerkinfrastruktur kann dazu beitragen, Engpässe zu beseitigen – von Geschwindigkeits- und Bandbreitenproblemen bis hin zu Kosteneinschränkungen. Die optimale Nutzung Ihrer Netzwerk-Upgrades hängt jedoch von den Implementierungsverfahren und -prozessen ab. Dies könnte bedeuten, dass Sie die üblichen Probleme lösen und bei Bedarf Hilfe in Anspruch nehmen müssen.

Als Faustregel gilt, dass Sie die professionelle Hilfe eines IT-Experten in Anspruch nehmen sollten, der Sie durch den 400G-Upgrade-Prozess führt. Dieser IT-Experte wird Ihnen bei der Auswahl der besten Transceiver, Kabel, Router und Switches helfen und sogar eine gründliche Risikoanalyse für Ihr gesamtes Netzwerk durchführen. Auf diese Weise können Sie ein Upgrade durchführen, das den Anforderungen an Ihr Netzwerk gerecht wird.

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