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Was ist 25GBASE-T?

8. Oktober 2021

25GBASE-T, oder 25G Ethernet over Twisted-Pair, hat sich in den letzten Jahren aufgrund von Cloud Computing zu einer gefragten Technologie entwickelt. Mit 25 Gbps auf einem einzigen Kanal kann 25GBASE-T auch eine praktikable Lösung sein, um die immer höheren Anforderungen an die Bandbreiten zu erfüllen, was es besonders für Rechenzentren und Serverräume geeignet macht. Dieser Artikel gibt eine umfassende Einführung in 25GBASE-T.

25GBASE-T-Standard und Technologie

Der 25GBASE-T-Standard wurde 2016 von der IEEE 802.3 Task Force 802.3bq entwickelt, die alle Twisted-Pair-Verkabelungen zur Unterstützung von Datenübertragungen mit bis zu 25 Gbit/s nutzt.

Name Standard Medium Anzahl Medien Gigabaud Per Lane Reichweite RS-FEC (802.3by CL 108)
25GBASE-T 802.3bq (CL 113) Cat 8 Balanced Twisted-Pair Structured Cabling 4 pairs 2.000 30 m Nein

Tabelle 1: 25GBASE-T-Standard

Die 25GBASE-T-Technologie kann auf der bewährten 10GBASE-T-Technologie aufbauen und zur Unterstützung von 40GBASE-T entwickelt werden. Ein Vergleich der Übertragungsparameter von 10GBASE-T, 40GBASE-T und 25GBASE-T in Tabelle 2, einschließlich Baudrate, Stornierung und relativer Signal-Rausch-Abstände (SNR), zeigt, dass die Komplexität der 25GBASE-T-Verkabelung über 30 m der 10GBASE-T-Verkabelung über 100 m ähnelt. Die Kanalreihe zeigt auch, dass 25GBASE-T dem 30m-Kanaldesign der früher entwickelten 40GBASE-T-Technologie folgt, wodurch die Komplexität der 25GBASE-T-Ausrüstung weitgehend reduziert und die Markteinführungszeit minimiert wird. Darüber hinaus sind SerDes-Technologien (Serializer/Deserializer) für 25GBASE-T bereits weitgehend verfügbar. Außerdem können Technologien wie die Single-Lane-Spezifikationen von 100GBASE-T 4-Lane PMD (Physical Medium Dependent) und CAUI-S (Gigabit Attachment Unit Interface) sowie SFP28 in 25GBASE-T wiederverwendet werden.

Parameter 10GBASE-T (ref-CI55) 40GBASE-T (ref-CI 98d1.0) 25GBASE-T (Beispiel)
Kanal 100m, CI55.7 (z.B., Cat6a) 30m, CI 98.7d1.0 (z. B. Cat8) 30m, CI 98.7d1.0 (z. B. Cat8)
Baud (MHz) 800 3200 2000 (Beispiel)
RX_ENOB (bits) 9.5-10 7.8 6.5-7.5
Kanal-IL (dB, Nyquist) 46.9 29.4 22.6
Kanal-Rundreise (Baud) 880 1056 660
Echo-Unterdrückung (dB) 55 47 (-6dB) bis 55 43 (-12dB) bis 55
Nächste Unterdrückung (dB) 40 34 (-6dB) bis 40 28 (-12dB) bis 40
FEXT-Unterdrückung (dB) 25 22 (-3dB) bis 25 19 (-6dB) bis 25
Relative SNR-Margen (dB) 0 (ref) +2.7dB bis 0.2dB +8.7dB bis +4dB

Tabelle 2: 25GBASE-T vs. 10GBASE-T vs. 40GBASE-T

25GBASE-T Vorteile

Warum wurde 25GBASE-T innerhalb so kurzer Zeit so gut angenommen? Die Hauptgründe sind die folgenden Vorteile von 25GBASE-T.

Hervorragende Switch I/O-Leistung und Fabric Capability

Mit 25GBASE-T kann die Bandbreitenkapazität kostengünstig skaliert werden, um Server- und Speicherlösungen der nächsten Generation für Cloud- und Web-Rechenzentren zu unterstützen. Durch 25GBASE-T können diese Rechenzentren die 2,5-fache Netzwerkbandbreite von 10GBASE-T erreichen. Durch die Übertragung über einen einzigen Kanal bietet 25GBASE-T außerdem die vierfache Dichte an Switch-Ports pro Switch-Chip und die vierfache Skalierbarkeit des Netzwerks im Vergleich zu 40GBASE-T, für das vier Kanäle erforderlich sind, um die Port-Funktionen vollständig zu nutzen.

Praktische Auto-Negotiation und hohe Kompatibilität

25GBASE-T ermöglicht es Switch Ports, sich automatisch mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu verbinden, was Netzwerk-Upgrades vereinfacht und die Verbindungskosten mit einer interoperablen Spezifikation nach Industriestandard senkt, was den Eintritt von 25GBASE-T in den von bestehenden Geräten besetzten Markt erleichtert. Die gängigen interoperablen Systeme sind 10GBASE-T, 40GBASE-T, 50GBASE-T und 100GBASE-T. 25GBASE-T bietet Abwärtskompatibilität mit 10GBASE-T und potenzielle Vorwärtskompatibilität durch Auto-Negotiation, was zweifellos die Effizienz der Konnektivität erhöht und Kosten spart.

Flexible Topologie

25GBASE-T PHY (Physical Layer) kann eine viel breitere Palette von Topologie-Architekturen unterstützen als 25G über Twinax DAC (Direct Attach Kupfer) Verbindungen, um alle Arten von Schrank-zu-Schrank-, (Middle of Row) MoR- und (End of Row) EoR Switch-zu-Server-Strukturen zu erleichtern, was auf die längere Übertragungsstrecke von 25GBASE-T zurückzuführen ist. Und viele große Cloud-Rechenzentren sehen darin einen Vorteil für das Management von Switches in Hunderten von Racks. Die auf etwa 5 bis 7 m begrenzten 25G-DAC-Kabel sind in erster Linie für ToR-Topologien (Top of Rack) gedacht, bei denen Switches direkt mit Servern im selben Schrank verbunden sind.

25GBASE-T Topology.jpg

Abbildung 1: 25GBASE-T Topologie

Niedrigere Kosten

25GBASE-T kann die Investitionsausgaben (CAPEX) und die Betriebskosten (OPEX) senken. Durch die Verwendung eines 1x25Gbps-Kanals ermöglicht 25GBASE-T einen einfachen und nahtlosen 10G-25G-100G-Migrationspfad im Vergleich zum traditionellen 10G-40G-100G-Pfad. Darüber hinaus vermeidet der 10G-25G-100G-Pfad eine Neuverkabelung und ein Redesign des Netzwerks, wodurch die Anzahl der erforderlichen Switches und Kabel, d. h. die CAPEX, erheblich reduziert werden. Was die OPEX betrifft, so bietet 25GBASE-T eine höhere Dichte an Switch Ports, da im Vergleich zu 40GBASE-T mit vier Kanälen nur ein Kanal benötigt wird, was zu einem geringeren Energiebedarf und niedrigeren Kosten pro Bandbreiteneinheit führt.

25GBASE-T-Anwendung

Wie bereits erwähnt, liegt der Anwendungsvorteil von 25GBASE-T in der 30-m-Reichweite über die gleichen Cat8-Kabel wie 40GBASE-T. Damit wird die Lücke für größere Entfernungen zur Unterstützung von MoR- und EoR-Verbindungen geschlossen, was es in Cloud-Rechenzentren für Switch-to-Server-Anwendungen beliebt macht. Es wird gezeigt, dass 25GBASE-T überall in Rechenzentren eingesetzt werden kann, einschließlich Fat-Tree-, Leaf- und Spine-Architektur, miteinander verbundene Fat-Tree-Fabrics, traditionelle dreistufige Architektur, für Full-Mesh, Interconnected Mesh und zentralisiertes Switching.

25GBASE-T Switch-to-Server Connection.jpg

Abbildung 2: 25GBASE-T Switch-zu-Server-Verbindung

Fazit

Heutzutage gewinnt 25GBASE-T immer mehr an Aufmerksamkeit, da es eine hervorragende Netzwerkbandbreite und hohe Skalierbarkeit bei guter Kompatibilität bietet. Außerdem ermöglicht es einen kostengünstigeren Weg für die Netzwerkmigration auf 100G und immer höhere Geschwindigkeiten ohne Neuverkabelung. Außerdem eignet sich 25GBASE-T für MoR- und EoR-Architekturen und spart erhebliche Kosten für Verkabelung und Management. Alles in allem ist 25GBASE-T eine optimale Lösung für Cloud-Rechenzentren und Serverräume.

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