Wir nutzen die Datennetze stärker als je zuvor. Denken Sie einmal darüber nach: Wie viele dieser netzabhängigen Technologien sehen Sie täglich im Einsatz?
- Internet der Dinge (IoT)
- Cloud-basierte Datenverarbeitung
- EDGE-Datenverarbeitung
- virtuelle Realität
- Ultrahochauflösendes Videostreaming (4K und 8K)
- künstliche Intelligenz
Die Antwort: wahrscheinlich mehr, als Sie denken.
Und das sind nur die Technologien, die wir heute haben. Wer weiß, welche Innovationen noch kommen werden, um den Netzwerkverkehr noch stärker in die Höhe zu treiben? Außerdem bricht die 5G-Ära an, so dass Sie davon ausgehen können, dass sich dieser Trend zur Netzwerknutzung noch verstärken wird.
Aus diesem Grund arbeiten Netzwerk- und Rechenzentrumsbetreiber mit Geräteherstellern zusammen, um neue 400G-Ethernet-fähige Netzwerkelemente in ihren Labors zu validieren. Der Erfolg dieser Laborarbeit wird den Betreibern dabei helfen, Service Level Agreements mit Kunden einzuhalten, die schnellere Datenströme mit größerer Kapazität erwarten, während sie gleichzeitig die Kosten und den Stromverbrauch pro Bit senken (und ihre eigene Rentabilität steigern).
All dies bedeutet, dass man sich mit 400G auseinandersetzen muss.
Wie schnell ist 400G? Ein kurzer technischer Exkurs
Die schnelle Antwort: Die tatsächliche Leitungsrate einer 400G-Ethernet-Verbindung beträgt 425 Gbit/s. Ja, Sie haben richtig gelesen.
Der IEEE P802.3bs-Standard definiert die technischen Spezifikationen der 400G-Ethernet-Datenrate. Der Standard legt auch einen obligatorischen Vorwärtsfehlerkorrekturmechanismus (FEC) fest, um Fehler bei der Übertragung nicht nur zu erkennen, sondern auch zu korrigieren. Die für den FEC-Mechanismus erforderlichen zusätzlichen Bits sind in der Leitungsrate von 425Gbit/s enthalten.
Was macht eine 400-Gbit/s-Übertragung überhaupt möglich? Es ist die Einführung der 4-stufigen Puls-Amplituden-Modulation (PAM4). Mit PAM4 können Betreiber 8 Lanes mit 50G oder 4 Lanes mit 100G für verschiedene Formfaktoren (d. h. OSFP und QSFP-DD) implementieren. Diese neuartige optische Transceiver-Architektur unterstützt die Übertragung von bis zu 400 Gbit/s Ethernet-Daten über Multiwellenlängen- oder Parallelfasern.
Die mehrstufige Modulation führt jedoch zu einer höheren Analysekomplexität, so dass wir fortschrittliche Tools wie PAM4-Augendiagramm-Histogramme und Preemphasis- und Entzerrungsfunktionen benötigen, um diese Komplexität zu bewältigen.
400G-Netzeinführung: Wie weit sind wir gekommen?
Netzbetreiber testen derzeit neue Netzgeräte wie Switches und Router, die 400G-Client-Schnittstellen sowie andere 400G-Transportgeräte unterstützen können. Sie rüsten auch ihre Infrastruktur auf. Dies geschieht jedoch nicht so schnell, wie es möglich wäre.
Einführung von 400G-Netzen: Was sind die Herausforderungen?
Mit einem Wort: mehrere.
Optische Transceiver sind das kritischste Element bei dieser Einführung. Ihr Entwicklungsstand, ihre Verfügbarkeit, ihre Kosten und ihre Zuverlässigkeit sind noch nicht da, wo die Betreiber sie haben wollen.
Außerdem werden in der Regel viele verschiedene Arten von Transceivern in unterschiedlichen Umgebungen und über unterschiedliche Entfernungen eingesetzt. QSFP56-DD- und OSFP-Transceiver werden in 400G-Netzwerken in Carrier-Labors und Rechenzentren eingesetzt, während kohärente Optiken in der Verbindung von Rechenzentren und in Metro-Anwendungen verwendet werden und bald auch in Unterwassernetzwerken zum Einsatz kommen.
In der Zwischenzeit wird in großen Rechenzentren die Portverdichtung fortgesetzt. Die Betriebsteams erhöhen die Kapazität der Aggregationsverbindungen, indem sie sie von 10GE auf 25GE oder 50GE und von 100GE auf 200GE oder 400GE aufrüsten.
Auch die Prüfung und Überwachung von Netzen ist wichtiger denn je geworden. Schließlich ist die Leistung von 400G-Verbindungen entscheidend für den Erfolg neuer 5G-fähiger Dienste. Latenzmessungen sind nach wie vor ein wichtiger Branchenmaßstab, da die Betreiber die Qualität der von den Dienstanbietern angebotenen Dienste bewerten. Eine optimale Erlebnisqualität hängt auch von Datendurchsatz, Rahmenverlust, Latenzschwankungen (Jitter) und anderen Parametern ab.
Angesichts all der Herausforderungen, die 400G-Verbindungen mit sich bringen, ist eine Plug-and-Play-Netzeinführung einfach nicht realistisch. Die Netzbetreiber müssen investieren, um sicherzustellen, dass ihre Netze alle von neuen und aufkommenden Technologien versprochenen Dienste effizient unterstützen. Die Investitionen müssen die physikalischen (Schicht 1: Fasern, Stecker, Verbindungen usw.) und die Komponenten der höheren Ebene [Schicht 2 (Datenverbindung-Ethernet) und Schicht 3 (Netzwerk - IP)] abdecken.
Welche Anforderungen gibt es für 400G-Netzprüfungen?
Die Anforderungen unterscheiden sich je nach Kontext.
Testen im Feld
Techniker und Ingenieure vor Ort müssen ihre Testverfahren aktualisieren, um die für die 400G-Übertragung erforderlichen Elemente zu berücksichtigen. Auf der Seite der physikalischen Tests müssen die Techniker in der Lage sein, Steckverbinder, Schnittstellen und Fasern für die höheren Leistungsstandards zu bewerten, die bei 400G erforderlich sind.
400G-Transceiver müssen anhand von Kriterien wie folgenden validiert werden:
- Bewertung der Bitfehlerrate vor und nach FEC
- Stromverbrauch
- Temperaturüberwachung
- physikalische Bewertung des Signals mit Hilfe einer Histogrammbewertung oder Pre-Emphasis/Equalization
Tests in Betreiberlabors
Die Netzbetreiber erhalten neue Komponenten von den Netzausrüstungsherstellern, müssen diese Komponenten jedoch in ihren eigenen Labors gründlich bewerten und testen, bevor sie sie in einem 400G-Netz einsetzen. Die Netzbetreiber führen daher Tests und Benchmarks mit standardisierten Testverfahren durch, die beispielsweise auf RFC 2544 oder der Messung der Bitfehlerrate basieren.
Bereitstellung von Diensten
Der Endkunde ist an der Leistung des Dienstes interessiert, den er erhält. Die Qualität dieses Dienstes wird durch Faktoren wie Durchsatz, Latenz, Jitter und Rahmenverlust bestimmt. Service Level Agreements definieren diese Parameter auf der Grundlage anerkannter, standardisierter Verfahren wie ITU-T Y.1564.
Um die SLA-Ziele zu erreichen, müssen Betreiber nicht nur die Layer-2-Ethernet-Rahmenleistung, sondern auch die Layer-3-IPv4- und IPv6-Paketeffizienz validieren.
Noch einmal: Sind Sie bereit für die 400G-Technologie?
In den nächsten fünf Jahren wird sich ein kolossaler digitaler Wandel vollziehen, und die Einführung der 400G-Technologie ist einer der wichtigsten Wegbereiter dafür.
Aus diesem Grund wurde bereits massiv in Lösungen für 400G (und darüber hinaus) investiert. Es wird eine solide, zuverlässige Netzwerkinfrastruktur auf der Grundlage von 400G-Verbindungen aufgebaut, die eine praktisch unbegrenzte Anzahl von Netzwerkverbindungen ermöglichen wird.
Holen Sie sich die richtigen Test-, Überwachungs- und Analysetools
Die FTBx-88460-Lösung von EXFO bietet alle Testanwendungen und fortschrittlichen Tools, die Sie für die Validierung von 400G-Netzwerken benötigen. Sie sind zukunftssicher, da sie nicht nur aktuelle optische Schnittstellen unterstützen, sondern auch für neue optische Technologien ausgelegt sind, sobald diese verfügbar werden.
Die FTBx-88460-Lösung von EXFO bietet das einzigartige Open Transceiver System (OTS), das die 400G-Schnittstellen QSFP-DD und OSFP unterstützt. Sie ist auch für neuere Technologien wie kohärente ZR- und ZR+-Transceiver bereit.
Sorgfältige und zuverlässige Upgrades der Netzwerkinfrastruktur bleiben eine ständige Herausforderung. Die Lösungen von EXFO ermöglichen es den Betreibern, diese Herausforderung in den kommenden Jahren erfolgreich zu meistern.
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