Trends in der 400G-Glasfaserverkabelung für Rechenzentren

Aufgrund der massiven Nachfrage nach Hochleistungs-Workloads und der Aufrüstung von Rechenzentrumsinfrastrukturen werden in Rechenzentren zunehmend höhere Bandbreiten und Geschwindigkeiten benötigt. Glasfaserverkabelung ist aufgrund ihrer hohen Bandbreite, langen Übertragungsdistanz und Flexibilität weiterhin als Hauptverkabelungslösung in Rechenzentren anerkannt. Da sich große Rechenzentren auf die Einführung von 400G vorbereiten, wird die 400G-Glasfaserverkabelung ein unvermeidlicher Trend.

Treiber für 400G-Glasfaserverkabelung in Rechenzentren

Der Weg zu höherer Geschwindigkeit im Rechenzentrum ist ein schrittweiser Prozess. Die Implementierung der 400G-Glasfaserverkabelung wird von vielen Faktoren beeinflusst.

Upgrade für Rechenzentren

Datenzentren haben heute mehrere Generationen von Geschwindigkeits-Upgrades erlebt, von 10G bps bis 100Gbps/200Gbps und 400Gbps. Da die Rechenzentren immer größer werden und sich die Ausrüstung im Laufe der Zeit ändert, ist das alte Verkabelungssystem nicht mehr für die neuen Anforderungen der Rechenzentren geeignet. Optische Kabel müssen in der Lage sein, die Übertragung von 400G-zu-400G-Links oder 400G-zu-100G/200G-Links zu unterstützen und jeden Server und Switch zu verbinden.

Auf der anderen Seite bedeutet ein altes Rechenzentrumssystem eine schlechtere Netzwerkleistung. Insbesondere für Rechenzentren, deren Geräte und Verkabelungssysteme seit vier Jahren oder länger in Betrieb sind, wird empfohlen, die Komponenten des gesamten Systems zu ersetzen, um die langfristige Leistung zu verbessern.

Weiterentwickelte IEEE- und ANSI/TIA-Standards

Um dem explosionsartigen Wachstum der Bandbreite Rechnung zu tragen, haben die Arbeitsgruppen für IEEE802.3 und ANSI/TIA-Standards an der Aktualisierung der kabelgebundenen Ethernet-Standards gearbeitet, von denen der erste die Grenzen von Ethernet für neue Anwendungen erweitert und der zweite die Verkabelungsstandards neu definiert.

Im Jahr 2017 hat das IEEE seinen 802.3bs-Standard für 400G fertiggestellt, der die 400G-Standards für Multimode- und Singlemode-Glasfasern mit einer Länge von 70 m bis zu 10 km definiert, wie in der folgenden Tabelle dargestellt. Die ANSI/TIA-Gruppe entwickelt und aktualisiert auch den Verkabelungsstandard, um die IEEE-Standards für 400G-Ethernet-Anwendungen zu unterstützen. Beide Arbeitsgruppen tragen dazu bei, die Glasfaserverkabelung zu standardisieren und optimierte, kostengünstige Verbindungen für 400G-Anwendungen aufzubauen.

Innovation in der Optiktechnologie

Mit dem steigenden Bedarf an höherer Geschwindigkeit und Effizienz entwickelt sich die optische Technologie weiter. Der 400G IEEE-Standard sieht die Verwendung von Multimode- und Singlemode-Glasfasern vor, wobei Singlemode-Glasfasern aufgrund ihrer größeren Übertragungsdistanz als Hauptübertragungsmedium in Hyperscale-Rechenzentren gelten. Das Multimode-Glasfaserkabel - OM5 - wurde eingeführt. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Multimode-Fasern, die mit einer einzigen Wellenlänge arbeiten, ist OM5 als Breitband-Multimode-Faser bekannt, die mehrere Wellenlängen unterstützt. Darüber hinaus ist PAM4 eine weitere Innovation zur Verdoppelung der Bitrate und zur Erhöhung der Kapazität der Glasfaserverbindung. Diese Innovationen werden von IEEE, ANSI/TIA-Standards und MSAs akzeptiert und ebnen den Weg für ein Upgrade auf 400G-Anwendungen.

Die 400G-Glasfaserverkabelung: Trends und Merkmale

Angetrieben durch den Bedarf an Upgrades für Rechenzentren, die Ausgeprägtheit der 400G-Standards und die Entwicklung der Optiktechnologie ist die 400G-Glasfaserverkabelung auf dem Vormarsch.

High-Density Faserverbindungen

Aufgrund des rasanten Datenwachstums bei 5G- und IoT-Implementierungen steigt die Nachfrage nach Rechenzentrumskapazität stärker als je zuvor, was bedeutet, dass die Anzahl der Geräte zunimmt. Höhere Bandbreiten zwingen die Ausrüstung und Verkabelung von Rechenzentren dazu, die Effizienz und Leistung zu verbessern, um die Wettbewerbsfähigkeit der Rechenzentren zu erhalten. Heutzutage verwenden die Glasfaser-Backbones in den Rechenzentren mehr Litzen als je zuvor. Es sind Glasfaserverkabelungslösungen mit hoher Dichte erforderlich. Es gibt verschiedene Lösungen, die Betreiber von Rechenzentren nutzen können, z. B. Breakout-Glasfaserkonfektionen und Kabelmanagement-Tools, die dazu beitragen, die Herausforderungen bei der Bereitstellung von 400G-Glasfaserkabeln mit hoher Dichte in Rechenzentren zu beseitigen.

Neue Verpackungen und Designs

Bei der herkömmlichen Kabeltechnologie von Standard-Glasfaserbändern werden 12 Litzen in einem Streifen gespleißt. Da für Verbindungen innerhalb eines Rechenzentrums und zwischen Rechenzentren mehr Adern benötigt werden, besteht das Hauptproblem darin, wie eine Glasfaserverkabelung mit einer höheren Anzahl von Fasern eingesetzt werden kann, ohne dass der Platzbedarf für die Verkabelung steigt. Einige Kabelhersteller entwickeln rollbare Bandkonstruktionen und 200-Micron-Fasern, die die Anzahl der Fasern verdoppeln, während die Kabelgröße die gleiche bleibt wie bei herkömmlichen Kabeln.

Neue Kabelverpackungsinnovationen sorgen für ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Kosten und Leistung und machen die Verkabelung von Rechenzentren auf kleinstem Raum möglich.

Steckverbinder mit kleinem Formfaktor

Der 400G-Markt führte eine neue Steckerkategorie ein, die als „Very Small Form Factor Connectors“ (VSFFC) bezeichnet wird, z.B. SN- und MDC-Stecker. Der Duplex-MDC-Stecker bietet beispielsweise die dreifache Glasfaser-Verkabelungsdichte eines LC-Duplex-Steckers. Die Kombination aus MDC-auf-LC-SMF-Kabel und MDC-Faseradapter ermöglicht eine 400G-zu-400G-Verbindungslösung für die Backbone-Verkabelung von Rechenzentren.

Der Einsatz einer Verkabelungslösung mit hoher Dichte ist ein unvermeidlicher Trend, während diese Steckverbinder mit kleinem Formfaktor als zukunftssichere und kostengünstige Plattform dienen. Es ist zu erwarten, dass mit dem zunehmenden Datenwachstum in Rechenzentren die Glasfaserverkabelung mit Steckverbindern mit kleinem Formfaktor die Effizienz und Skalierbarkeit von Rechenzentren in hohem Maße verbessern wird.

Der Weg zu 400G und mehr

400 Gbps sind Realität geworden. Obwohl sie derzeit nur einen kleinen Markt besetzen und in der Branche noch nicht weit verbreitet sind, wird die massive Einführung von 400 Gbps in Rechenzentren in den kommenden Jahren zunehmen.

Mit der Entwicklung der technologischen Innovation wird der Druck, dem Hyperscale-Rechenzentren ausgesetzt sind, nicht abnehmen, sondern erfordert von den Betreibern von Rechenzentren zukunftssichere Verkabelungslösungen, um den wachsenden Anforderungen gerecht zu werden. Es gibt Hersteller, die Verkabelungslösungen entwickeln, die Datengeschwindigkeiten von bis zu 800Gbps und sogar 1,6Tbps unterstützen. Die Ära der 800Gbps und 1,6Tbps ist nicht mehr weit entfernt, wenn sich Kunden aus verschiedenen Branchen für 400Gbps entscheiden, um die Netzwerkherausforderungen zu bewältigen.