Technische Anforderungen und Einschränkungen bei High Speed Ethernet: Lösungswege für eine sichere Anwendung

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1 P R Ä S E N T I E R T Technische Anforderungen und Einschränkungen bei High Speed Ethernet: Lösungswege für eine sichere Anwendung Ein Beitrag von Michael Schneider Key Account Manager Brand-Rex Tel :

2 Verbindung von Computern Verbindung von Mobil-Telefonen Verbindung von Dingen digitale Gesellschaft digitale Agenda nachhaltige Welt 3 Neue 40 & 100GbE Transceiver sind am Markt 4 2

3 Switch und Line-card Darstellungen a. 48 Port 10GbE = 480 Gb/s b. 44 Ports 40GbE = 1,76 Tb/s c. 32 Ports 100 GbE = 3.2Tb/s (nur MMF) d. 4 Ports 100 GbE = 400 Gb/s Quelle: HSSG 5 Existierende Standardkonformität (40 & 100GbE) Veröffentlichung: IEEE 802.3ba 40 & 100GbE Anwendung ISO/IEC amm 2 40 & 100GbE Verkabelung ISO/IEC :2006 Prüfung von Glasfaserverkabelung IEC :2009 Dämpfungsmessung für Multimodefasern IEC xx Glasfaserkabel -Innenkabel IEC xx Glasfaserleiter Produktspezifikationen für Multimodefasern IEC :2002 Glasfaserstecker - Schnittstellen - Teil 20: Typ LC IEC :2008 Glasfaserstecker - Schnittstellen -- Teil 7: Typ MPO IEC :2006 Glasfaserstecker - Schnittstellen - abgewinkelte-pc 6 3

4 IEEE 802.3ba & bg PHY Typen 40 Gigabit Ethernet 100 Gigabit Ethernet Bis 1m Backplane 40GBASE-KR4 Bis 7m Kupferkabel 40GBASE-CR4 100GBASE-CR10 Bis 100m OM3 MMF 40GBASE-SR4 100GBASE-SR10 Bis 150m OM4 MMF 40GBASE- SR4 100GBASE- SR10 Bis 2km SMF 40GBASE-FR Bis 10km SMF 40GBASE-LR4 100GBASE-LR4 Bis 40km SMF 100GBASE-ER4 7 Ethernet Anwendungen bei MMF 10G BASE-SX 2.60dB 300m 1000 BASE-SX 3.56dB 550m 100 BASE-FX 6.3dB 2km 10 BASE-FL 12.5dB 2km Höhere Geschwindigkeit = kleines optisches Budget & kürzere Reichweite 8 4

5 100GBASE-SR10* Parallel Optische Übertragung Kabeltyp Stecker Fasern pro Link Maximale Reichweite Maximale Channel Einfügungsdämpfung OM3 MPO m 1.9dB OM4 MPO m 1.5dB 40GBASE-SR4* Parallel Optische Übertragung Kabeltyp Stecker Fasern pro Link Maximale Reichweite Maximale Channel Einfügungsdämpfung OM3 MPO 8 100m 1.9dB OM4 MPO 8 150m 1.5dB * Anwendungen mit begrenzter Bandbreite 9 GibtesProblememitSkew bei40gbase-sr4 und anderen Kabeln? 40GBASE-SR4 max. Skew 79ns Multibündeladerkabel- < 1ns Volladerkabel- < 1ns Bandkabel-< 1ns Blown Fibre-< 1ns Alle Kabeltypen für 40G & 100G Technologien geeignet 10 5

6 Singlemode Verkabelungslösungen Anwendung Stecker Fasern pro Link Maximale Reichweite OS1 Maximale Reichweite OS2 Maximale Channel Einfügungdämpfung 40GBASE-LR4 LC duplex 2 4.7km 10km 6.7dB 40GBASE-FR LC duplex 2 2km 2km 4dB 100GBASE-LR4 LC duplex 2 6.3km 10km 8.3dB 100GBASE-ER4 LC duplex 2 16km 40km 18dB GBASE-L & E SSMF IEC type B1.1 ITU-T G.652B 40GBASE-FR DWDM nm GBASE-LR4 Dispersion (ps/nm-km) CWDM nm ESMF (enhanced) IEC type B1.3 ITU-T G.652D Original Extended Short Conv Long UL Water Peak Band

7 Neue Anwendungsprojekte in der Normierung: 100GBASE-SR4 25G VCSELs (4 Wege, 8 Fasern) Mögliche neue Projekte: 40GBASE-T 400G Ethernet Terabit Ethernet m mit Cat?? Verkabelung nur SMF nur SMF 13 (Schittstellenkosten im Verhältnis zu 10GBASE-SR in 2010) 40Gbps Source: IEEE 802.3ba 10Gbps 1Gbps Source: IEEE 802.3ba Source: IEEE 802.3ba 40GBps strukturierte Verkabelung? Cat5e Cat6 Cat6A Cat7 Cat7A MHz NB: IEEE hat nochkeine AG für diese Technologie ins Leben gerufen? 14 7

8 Rechenzentrum - Beispielsystem ENS zu Gerät ENS switch HV BV (end of row) Rechenzentren 1. SMF Lösungen HSE geeignet 2. MMF Lösungen V1sind bei HSE dämpfungsbegrenzt, V3 entweder: Reduzierung der Linklängen & Anzahl der Stecker Oder: V4 Verwendung statistischer Methoden & Low Loss Produkte V2 GA Equipment V5 cord horizontal Schlechtester Fall Link Verlust Rechnung 100m Linklänge, 5 Stecker: MMF 850nm = (5x0.75)+(0.1*3.5) = 4.1dB SMF 1300nm = (5x0.75)+(0.1*1.0) = 3.85dB Ein einfaches Model mit 5 Steckern übersteigt das Budget für HSE über MMF 15 MMF Verkablungssysteme für HSE Herausforderungen: -BegrenzteoptischeMarge - Lange Kabellängen haben höhere Dämpfung - Xconnects bedeutet mehr Schnittstellen = höhere Dämpfung - Handling = höhere Dämpfung Lösungen: - Verkabelungssystem von Anfang an für 40G/100G ausrichten -KonfigurationfürhöhereLängenan Links mit höheren Geschwindigkeiten -SteckermithoherQualität, Low Loss - gut konzipierte Kabel mit robustem Design 16 8

9 System Sicherheit und Leistung bei 40G /100G Mit sogenannten Hero- Test geprüft. Bewertungsfaktor : Bitfehlerrate der Anwendungen 17 Rx Rx Rx Rx Tx Tx Tx Tx PC1 data centre / central office 300m beiom3 Faseristsicher Hero Tests 10Gbps Test PC2 backbone cabling: 450m link under test PC3 HöhererStecker-Verluste beikürzeren Entfernungenerlaubt BeiFasermithöhererBandbreitehöhererStecker-Verluste erlaubt PC5 distribution cabling: 100m PC4 MitOM4 Faserbis550m sindlinks mitmehrerenschnittstellenmöglich PC6 Tx Rx outlet point Anm.: IEEE erwägteinprojektzuranerkennunggrößererübertragungsdistanzen beiom4 Verkabelungen Mit freundlicher Genehmigung von Draka& Heinrich Hoechst Institut, Berlin 18 9

10 100GBASE-SR10* IEEE 802.3ba Lösungen bei MMF Kabeltyp Verbinder Faser je Link Max. Reichweite Maximale Channel Einfügungsdämpfung OM3 MPO m 1.9dB OM4 MPO m 1.5dB 40GBASE-SR4* Kabeltyp Verbinder Fasern je Link Max. Reichweite Maximale Channel Einfügungsdämpfung OM3 MPO 8 100m 1.9dB OM4 MPO 8 150m 1.5dB * Anwendungen mit begrenzter Bandbreite Höhere Bandbreite = größere Systemlänge 19 Leistungsbestätigung OM3 OM3 100m MPO connectors PRBS Zero errors 20 10

11 OM4* 125m MPO Stecker * Durchschnitt 8,000MHz.km 40GBASE-SR4 für 150m bei OM4 Verkabelung bestätigt OM4 150m MPO Stecker 21 Leistungsbestätigung über OM4 OM4 Kürzere Länge 11 MTP Stecker OM4 Längste Länge 500m+ mit 9 Steckern! 22 11

12 40GBASE-SR4 Test Zusammenfassung OM3 IEEE 802.3ba 100m 2 Stecker <1.9dB Hero Tests Bestätigt die Unterstützung von 2 Steckern & 100m Null BER bis 500m & 7 MPO Stecker OM4 150m 2 Stecker <1.5dB Bestätigt die Unterstützung von 2 Steckern & 150m Null BER bis 650m & 9 MTP Stecker Reflex Photonics CFP devices support a reach of 400m on OM4 -Sept Vorteil Verwendung, Biegeunempfindliche(Fasern Optische Verluste 5 Biegungen- Standard vs. Biegeunemfindliche Faser Bend Insensitive OM4 OM2 OM4 Optical Loss (dbm) dB 0.4dB 0.16dB 0.04dB 0.006dB Bend Diameter (mm) 24 12

13 Vorteil : Low Loss Präzisionsstecker Low loss Verbindungen MTP Anschluss LC (low loss) MMF SMF MMF Einfügungsdämpfung Rückflussdämpfung 0.2dB ave. 0.35dB max. 0.2dB ave. 0.35dB max. 0.1dB ave. 0.2dB max dB per connector pair >20dB >60dB >20dB 25 Statistisches Link Loss Model Monte Carlo Ansatz Link Verluste auf einem 100m Link mit MTP & LC Steckern: Link Loss (db) Number of MPO connections Number of LC connections NA GBASE-SR4 OM4 2.3dB 100m 1.9dB 125m 1.5dB 150m 26 13

14 Server to Switch (1-10GbE) 100m Servers X connect Switches LC MT 2 LC 2 LC server Switch LC 3 MTP 3 LC 1 MT 1 MTP vorkonfek. Verkabelung MTP 4 LC 4 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 Low Loss Konnektivität <2.3dB 27 Upgrade auf GbE 100m Servers X connect Switches MT MT MT 2 server Switch MTP 3 MT 1 MTP vorkonfek. Verkabelung MTP 4 C1 C2 C3 C4 Low Loss Konnektivität <1.6dB 28 14

15 Sind Standard MMF-KABEL für HSE geeignet? Backbone Verkabelung: Ein48F OM3 Kabelistgeeignetfür: Biszu24x 10GbE Links (240 Gbps) Biszu6x 40GBASE-SR4 Links (240 Gbps) Biszu2x 100GBASE-SR10 Links (200 Gbps) HorizontaleVerkabelung: Ein12F OM3 Kabelistgeeignetfür: Biszu6x 10GbE Links (60 Gbps) Biszu1x 40GBASE-SR4 Links (40 Gbps) 100GBASE-SR10 Links könnennichtunterstützt werden(0 Gbps) Zusammenfassung MMF Backbone & Horizontale Links sind für höhere Geschwindigkeiten geeignet MMF Kabeln können ggf. Fasern ausgehen MMF Backbone Kabel mit höherer Faserzahl erforderlich 29 Standard SMF Verkabelung Backbone & HorizontaleVerkabelung: Ein12F OS1 oderos2 Kabeleignetsichfür: Biszu6x 10GbE Links (60 Gbps) Biszu6x 40GBASE-LR4 Links (240 Gbps) Biszu6x 100GBASE-L/ER4 Links (600 Gbps) Zusammenfassung SMF Verkabelungs-Links eignen sich für den Übergang zu höheren Geschwindigkeiten SMF Legacy Installationen sind zukunftssicher 30 15

16 Zusammenfassung 40GbE & 100GbE Übertragungstechnologien sind da Die MMF Lösungen sind im Hinblick auf Dämpfung und Länge begrenzt Hero Prüfungvon Anwendungenbzgl. physikalischen Layer dermmf Verkabelungzeigt, dassesgutesicherheitsfaktoren gibt. 400m Reichweite bei OM4 mit CFP Technologie Transceivern möglich Low Loss Konnektivität erlaubtden Einsatzmehrerer Stecker pro Link; Biegeradien optimierte Faser schützt den Link Vorkonfektionierte MPO Verkabelung bietet für SMF & MMF eine Migrationsroute zur Unterstützung neuer Geschwindigkeiten Herkömmliche Duplexverkabelung bietet für SMF & MMF auch eine Migrationsroute zur Unterstützung neuer Geschwindigkeiten 31 Neue Technologielösungen zur Unterstützung von Netzwerken mit höheren Geschwindigkeiten 32 16

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