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21.05.2017

Neue Ethernet-Varianten kommen

Die Ethernet-Allianz arbeitet an sechs neuen Ethernet-Varianten und will diese in den nächsten Jahren einführen.

M. Hein

In den ersten 30 Jahren seines Bestehens wurden im Ethernet-Bereich nur die folgenden sechs Ethernet-Datenraten eingeführt: 10 MBit/s, 100 MBit/s, 1 GBit/s, 10 GBit/s, 40 GBit/s und 100 GBit/s. Die Ethernet-Allianz beschleunigt jedoch das Tempo und will in den kommenden drei Jahren sechs neue Geschwindigkeiten verabschieden: 2,5 GBit/s, 5 GBit/s, 25 GBit/s, 50 GBit/s, 200 GBit/s und 400 GBit/.

Höhere Ethernet-Datenraten wurden in der Vergangenheit immer dann eingeführt, wenn absehbar, dass die Nutzer bzw. die Industrie entsprechende Anforderungen an die Bandbreite stellten. Genau in der Weitsicht liegt auch der Erfolg der Ethernet-Technologie. Bereits vor 10 Jahren wurde ständig an der Geschwindigkeitsschraube gedreht und gleichzeitig berücksichtigt, dass die Anforderungen der Datenkommunikation nicht mehr mit einheitlichen Geschwindigkeiten zufriedenzustellen sind. Aus diesem Grund wurden für die kommenden Geschwindigkeitsstufen die Datenraten von 40 GBit/s bzw. 10 GBit/s festgelegt im Server-Bereich. Auch wurde mit der Entscheidung für 40 MBit/s der nächste logische Upgrade der Netze auf 100 GBit/s vorgegeben.

Die Netzwerkindustrie realisiert die verfügbaren Ethernet-Standards auf ihre eigene Art und Weise. Anstatt die 40GbE-Lösung zur reinen Anbindung der Server zu nutzen, wurden auch schnellere Netzkomponenten (Switches) entwickelt. Die Kombination aus 10GbE- und 40GbE-Lösungen diente in den Datencentern als Motor in die Zukunft und beschrieb als Blaupause alle weiteren Entwicklungsschritte des Ethernets.

Ethernet-Geschwindigkeiten / © Ethernet Alliance

Weltweit wurden bisher geschätzte 70 Milliarden Meter an Cat 5e- und Cat 6-Verkabelung installiert. Diese Kabel haben jedoch den Nachteil, dass ein Upgrade auf 10-GbE aus rein technischen Gründen unmöglich ist. Daher wurde für diese Kabelinfrastrukturen die Ethernet-Projekte 2.5GbE- und 5GbE-BASE-T ins Leben gerufen. Mit Hilfe dieser neuen Spezifikationen soll der benötigte Geschwindigkeitsschub im Campus- und Enterprise-Bereich realisiert werden und für den WLAN-Standard 802.11ac der zusätzliche Durchsatz im Bereich der Uplinks von Wireless Access Points gewährleisten.

 2,5 und 5 GBit/s Ethernet-Standards

2.5GbE (auch als NBASE-T bezeichnet) und 5GbE (auch als MGBASE-T bezeichnet) werden im Standard IEEE 802.3bz festgelegt und arbeiten mit Cat5e (2.5GbE) und Cat6-Kabeln (5GbE).

Geschwindigkeiten beim Twisted Pair Lösungen / © Ethernet Alliance

In den Rechenzentren wurde die 10GbE/40GbE-Technologie schnell adaptiert. Dabei lernten die Techniker eine Reihe neuer Anforderungen kennen:

  • Ein weiterer Geschwindigkeits-Upgrade auf 100 GBit/s war die logische Folge dieser Entwicklung.
  • Der einfachste Weg zur Realisierung einer solchen Lösung bestand nicht in der parallelen Übermittlung von 10 x 10 GBit/s, sondern in der parallelen Übermittlung von 4 x 25 GBit/s.
  • Darüber hinaus förderte eine solche Lösung gleichzeitig die Nachfrage noch höheren Geschwindigkeiten (im Bereich von 400GBit/s).

40/100 GBit/s Ethernet-Standards

Auf dem Weg zum 100 Gigabit schnellen Ethernet war die 40 Gigabit schnelle Version nur ein Zwischenschritt. Dieser war notwendig, weil 100 Gigabit technisch sehr anspruchsvoll und teuer in der Implementierung ist. Lange Zeit gab es auch keine hohe Nachfrage für höhere Geschwindigkeiten, da sich 10 Gigabit-Ports kostengünstig bündeln lassen. Inzwischen stehen folgende Standards zur Verfügung:

  • 40GBase-KR4: kurze Strecken in der Backplane (4 Leitungspaare) bis 1 Meter
  • 40GBase-CR4: Twinax-Kabel mit 4 Adernpaaren bis 10 Metern
  • 100GBase-CR10: Twinax-Kabel mit 10 Adernpaaren bis 10 Meter
  • 40GBase-SR4: Multimode-Faser mit vier Faserpaaren (OM3 für 100 Meter, OM4 für 125 m Reichweite)
  • 100GBase-SR10: Multimode-Faser mit 10 Faserpaaren (OM3 für 100 Meter, OM4 für 125 m Reichweite)
  • 40GBase-LR4: Single-Mode-Faserpaare mit 4 Wellenlängen a 10 GBit/s bei 10 km
  • 100GBase-SR10: Single-Mode-Faserpaare mit 4 Wellenlängen a 25 GBit/s bei 10 km
  • 100GBase-ER4: Single-Mode-Faserpaare mit 4 Wellenlängen a 25 GBit/s bei 40 km

Die Entwicklung der höheren Ethernet-Geschwindigkeit unterschied sich grundlegend von der 40GbE/100GbE-Entwicklung. Es mussten dazu vollkommen neue Technologien erfunden werden. Abbildung 3 zeigt die möglichen Optionen zur Entwicklung neuer höherer Geschwindigkeiten.

Glasfaser-Geschwindigkeiten © Ethernet Alliance

Fazit

Das Ethernet lebt und ist immer noch gesund und munter. Neue Anbieter drängen in diesem Bereich noch immer auf den Markt und setzen die etablierten Platzhirsche unter erheblichen Innovations- und Einsparungsdruck. Auch in Zukunft sind im Ethernet noch Quantensprünge im Bereich der Leistung zu erwarten. Das Ethernet hat damit die klassischen Grenzen des lokalen Netzwerks bereits verlassen und erobert den Carrier-Markt. Auch der Appetit auf mehr Bandbreite im Access- und im WAN-Markt wird damit zufriedengestellt. Bereits vor 10 Jahren hat der Erfinder des Ethernets Robert Metcalf bereits das Terabit-Ethernet versprochen. Betrachtet man die vergangenen Ankündigungen im Bereich des Ethernets genauer, wird man feststellen, dass diese Geschwindigkeiten in den kommenden Jahren sicher erreicht werden.

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