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Fokussierung auf High-Speed-Telekommunikation: Gegenwart und Zukunft des 400G-Ethernet-Marktes

Larry

Übersetzer*in Felix
20. Dezember 2019

Laut den führenden Cloud-Service-Providern (CSPs) und verschiedenen Prognoseberichten zum Netzwerk wird 400G Ethernet 2020 die führende Technologie sein. IDC (International Data Corporation) und Cignal Ai haben die ähnliche Situation bewiesen. Kurz gesagt, 400G Ethernet wird schneller als das vorherige Ethernet bereitgestellt und ersetzt die 100G und 200G.

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Der Aufstieg von 400G

Die die Entwicklung von 400G beeinflussende Faktoren sind hauptsächlich Anwendungs- und Technologieabhängige. Die Anwendungsabhängige sind 5G-Hochgeschwindigkeitsübertragung, Marktanforderungen an Rechenzentren, Cloud-Computing und High-Definition-Videoübertragung usw. Und die Technologieabhängige sind die Entwicklung von Technologien auf dem Markt und die Produktstandardisierung.

Anwendungsabhängige Faktoren

  • 5G beschleunigt die Entwicklung von 400G-Ethernet: Eine Analyse von Cisco zeigt, dass die 5G-Technologie eine Edge-Computing-Architektur benötigt, die die Cloud-Ressourcen (Computing, Speichen und Netzwerk) näher an Anwendungen, Geräte und Benutzer bringt. Gleichzeitig benötigt Edge-Computing mehr Bandbreite und Unterstützung für mehr Geräte im Netzwerk und höhere Sicherheit zum Schutz und zur Verwaltung der Daten. Beispielsweise kann ein 4G-Funksystem nur bis zu 2.000 aktive Geräte pro Quadratkilometer unterstützen, während 5G in derselben Reichweite bis zu 100.000 aktive Geräte unterstützen kann. Mit der 400G-Technologie von größerer Bandbreiten können mehr Geräte und Anwendungen bei 5G unterstützt werden. 5G wurde seit 2019 weit verbreitet. Beispielsweise hat China, in dem sich 5G am schnellsten entwickelt, über 100.000 Basisstationen eingesetzt. Es wird geschätzt, dass bis 2020 die 5G-Mobilfunkteilnehmer in China 150 Millionen betragen.

Daten 4G LTE 5G
Durchschnittliche Datenrate 25 Mb/s 100 Mb/s
Spitzendatenrate 150 Mb/s 10,000 Mb/s
Latenz 50 ms 1 ms
Anschlussdichte 2.000 pro Quadratkilometer 100.000 pro Square Kilometer


  • Anforderungen an Rechenzentren und Cloud Computing:: Eine Untersuchung von Cisco ergab, dass Cloud-basierte Rechenzentren 92% der Arbeitsbelastungen von Rechenzentren der nächsten Generation übernehmen, während die traditionellen Rechenzentren bis 2021 nur die 8% verarbeiten werden. Diese objektiven Anforderungen an höhere Datenraten treiben die 400G-Entwicklung erheblich voran. Es wird geschätzt, dass 400G wird in den kommenden Jahren die vorherrschende Geschwindigkeit bei Switch-Bausteine und Netzwerkplattformen sein.

  • Anforderungen an die High-Definition-Videoübertragung: Grundsätzlich entwickeln sich alle Formen von Internetanwendungen in Richtung vom Video. Schätzungen zufolge handelt es sich bei mehr als 80% des Datenverkehrs um Video. Video ist eine wichtige Möglichkeit zur Interaktion, insbesondere für Echtzeit-Videos, z. B. Videokonferenzen mit mehreren Teilnehmern. High-Definition-Videos (wie 4K-Videos) benötigen größere Bandbreite und weniger Latenz im Vergleich zu den vorherigen normalen Videos mit geringerer Auflösung.

Technologieabhängige Faktoren

Die 400G-Technologie war ursprünglich als IEEE 802.3bs bekannt und wurde im Dezember 2017 offiziell genehmigt. Es regelt neue Standards, einschließlich der Vorwärtsfehlerkorrektur (Forward Error Correction, FEC), um die Korrekturfähigkeit zu verbessern. Bei der Einhaltung dieser Standards haben die frühen 400G-Netzelemente Tests und die Ersteinführung erfolgreich abgeschlossen. Gegenwärtig werden einige 400G-Switches in Gebrauch genommen, wie Cisco 400G Nexus, Arista 400G 7060X4-Serie, Mellanox Spectrum-2 usw. Das 400G-Anschlussschema boomen ebenfalls, wie 400G-DAC (Direct Attach Kabel) und 400G-Transceiver (400G QSFP-DD-Transceiver, 400G OSFP-Transceiver, 400G CFP8-Transceiver usw.), von denen 400G QSFP-DD aufgrund hoher Dichte und geringes Stromverbrauchs die führende Formfaktor wird. Da 400G-Ethernet sich schneller zu Standardisierung, Kommerzialisierung und Skalierung entwickelt, wird die Produktserie von 400G allmählich perfektioniert und es werden mehr 400G-Produkte erscheinen.

Auswirkungen von 400G

400G fördert 25G- und 100G-Märkte und reduziert gleichzeitig die 200G-Marktanteile.

Im Vergleich zum 10G-Ethernet gewinnt das 25G-Ethernet in der optischen Übertragungsbranche an Beliebtheit, da 25 Gbps und 50 Gbps über die Channel-Technologie die grundlegenden Standards für die vorhandenen 100 G (4x 25 Gbps), die kommenden 400 G (8x 50 Gbps) und das zukünftige 800 G-Netzwerk darstellen. Daher wird die rasche Entwicklung von 400G die Märkte für 25G und 100G in gewissem Maße fördern. Gleichzeitig bedeutet das rasche Aufkommen von 400 G, dass 200 G eine Eintagsfliege ist.

Die Betriebs- und Wartungskosten für das 400-G-Netzwerk werden voraussichtlich sinken.

Für Zugangs-, Metro- und Rechenzentrumsverbindungen, bei denen eine kurze Übertragungsstrecke und eine größere Bandbreite erforderlich sind, sind Glasfaser relativ knapp. Die Single-Carrier-400G-Technologie bietet die größte Übertragungsbandbreite und die höchste spektrale Effizienz bei einfachster Konfiguration, wodurch die Übertragungskosten effektiv gesenkt werden.

In Backbone-Netzwerken und einigen komplexeren Metropolitan Area Networks, in denen die Übertragungsstrecke mit mehr Netzwerkknoten länger ist, sind die Anforderungen an die Übertragungsleistung strenger. Dabei könnten die Dual-Carrier-Technologie (2 × 200 G) und ein optimierter Algorithmus zusammenarbeiten, um den Kanalabstand zu komprimieren. Dies kann nicht nur die spektrale Effizienz um 30% verbessern (ähnlich wie bei einer Single-Carrier-400G-Technologie), sondern auch die Übertragungsstrecke von 400G auf mehrere Tausend Kilometer ausweiten und den Betreibern dabei helfen, 400G-Backbone-Netzwerke mit minimalen Bandbreitenressourcen schnell bereitzustellen.

Die 400G-Lösung kann auch die Leistung einzelner Glasfasern um 40% und den Stromverbrauch um 40% erhöhen, wodurch die Netzwerkleistung erheblich verbessert und die Betriebs- und Wartungskosten des Netzwerks gesenkt werden.

Möglichkeiten für Anbieter und Benutzer bei 400G

Viele Anbieter folgen dem Trend und bewerben energisch ihre 400G-Produkte. Tatsächlich können nur wenige Anbieter 400G-Produkte liefern oder die Produktqualität garantieren. Um vom harten Wettbewerb auf dem Markt zu profitieren, sollten sich die Anbieter für die Verbesserung der Produktqualität und der Lieferfähigkeit engagieren. Dies kommt zweifellos den Benutzern zugute, die bessere Produkte und Services zu relativ niedrigen Preisen erhalten können.

Auswirkung von 400G auf Verkabelung und Verbindungen

Bei der Multimode-Verkabelung besteht der größte Unterschied zwischen 100G- und 400G-Modulen in der Zunahme der Gesamtzahl der Fasern. Bei Singlemode-Übertragungssystemen sollte der Großteil der Duplex-LC- und MPO-basierten Architektur, die bei 100 G eingesetzt wird, für 400 G verfügbar sein. Bei paralleler oder Mehrfaser-Übertragung unterstützen Transceiver wie 400GBASE-SR4.2, die mit kurzwelligem Multiplexing (SWDM) von vier Wellenlängen arbeiten, längerere Strecke über OM5-Fasern als OM4 oder OM3. Mit der OM5-Breitband-Multimode-Faser (WBMMF) können mithilfe der SWDM-Technologie mehrere Signale (Wellenlängen) auf einer Faser übertragen werden. Dies weist darauf hin, dass die OM5-LWL- und SWDM-Technologien weiterhin 400G-Ethernet unterstützen werden.

Datenrate Transceiver Paare Bewertete Reichweite
40G 40G-BiDi 1 OM3: 100m
OM4: 150m
OM5: 200m
40G-SWDM4 1 OM3: 240m
OM4: 350m
OM5: 440m
100G 100G-BiDi 1 OM3: 70m
OM4: 100m
OM5: 150m
100G-SWDM4 1
OM3: 75m
OM4: 100m
OM5: 150m
400G 40GBASE-SR4.2 4 OM3: 70m
OM4: 100m
OM5: 150m

Sind Sie bereit für 400G Ethernet?

400G Ethernet ist ein unvermeidlicher Trend auf dem aktuellen Netzwerkmarkt. Angetrieben von verschiedenen Marktanforderungen und Technologien, entwickelt es sich schneller als alle vorherigen Technologien. Es hat auch viele bedeutende Auswirkungen gebracht, z.B. die Reduzierung des Marktanteils von 200G und eine gewisse Einsparung von Übertragungskosten. Obwohl 400G der aktuelle Trend ist, gibt es bei 400G-Produkten nicht viel Wettbewerb. Viele Produkte befinden sich jetzt in der Phase von Wasserprüfungen und ihre Preise können als die später ausgereiften Produkten etwas niedriger sein. Wir sollten die Gelegenheit nutzen, im Voraus die 400G-Welt zu verstehen und in sie einzusteigen.

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