400gigabitový Ethernet zvyšuje výkonnost datových center

ethernet speeds

Standard IEEE 802.3ba pro 40- a 100gigabitový Ethernet byl schválen v roce 2010, nicméně IEEE si velmi rychle uvědomila, že ani tyto impozantní přenosové rychlosti nebudou brzy stačit. Výsledkem jejich prací je tak nejnovější vývojová verze – 400gigabitový Ethernet, který by měl datovým centrům a poskytovatelům cloudu nabídnout dodatečnou přenosovou kapacitu pro uspokojení stále rostoucích požadavků na data.

Nejde ani tak o to, že by se objevila nějaká aplikace, který by vyvolala potřebu vyšších přenosových rychlostí. Jedná se spíše neustálý nárůst počtu uživatelů Internetu a příliv stále nových aplikací, díky nímž je webový přístup stále složitější. Dříve, když vyslal uživatel požadavek na nějaké informace z webové stránky, informace se shromažďovaly z jedné nebo několika stránek. Nyní každý požadavek uživatele o informace aktivuje další požadavky na vytváření reklamy na základě na jeho zájmů a také nedávno navštívených stránek. Výsledkem je mnohem větší provozní zatížení 100gigabitových linek, které se obvykle využívají pro transportní cloudovou síť a internetové propojení mezi cloudy. Další navýšení provozu pak přináší zavádění gigabitových přípojek do domácností.

Práce na standardu pro 400gigabitový Ethernet, označeném jako IEEE 802.3bs, byly zahájeny v březnu 2014. Následně v roce 2016 bylo z důvodů větší flexibility přidáno i rozhraní pro 200gigabitový Ethernet. Hlavním požadavkem bylo zachování stejného formátu ethernetového rámce použitého v předchozích specifikacích, a stejně tak minimální a maximální velikost rámce. Dalším požadavkem pak byl pouze plně duplexní provoz. Finální verze standardu byla schválena v prosinci 2017 a zahrnovala rozhraní pro 200- a 400gigabitový Ethernet po vícevidových i jednovidových optických vláknech, a to:

  • 400GBASE-SR16 využívá 16 párů vícevidových vláken. Každý pár podporuje plně duplexní přenos 25 Gb/s na vzdálenost nejméně 100 metrů.
  • 400GBASE-DR4 podporuje přenos čtyř toků 100 Gb/s po jednovidových vláknech na vzdálenost nejméně 500 m. Využití pulsně amplitudové modulace (PAM4) dovoluje zdvojnásobit efektivní rychlost toků 50 Gb/s.
  • 400GBASE-FR8 využívá multiplexování s vlnovým dělením (WDM), což umožňuje využívat osm vlnových délek na dvojici jednovidových vláken. Po každé vlnové délce je přenášen tok 50 Gb/s na vzdálenost až 2 km.
  • 400GBASE-LR8 podporuje přenos na vzdálenost přes 10 kilometrů. Využívá se modulace PAM4 pro přenos toků 50 Gb/s po osmi párech jednovidových vláken.
  • 200GBASE-DR4 podporuje přenos čtyř toků 50 Gb/s po jednovidových vláknech na vzdálenost nejméně 500 m. Využití pulsně amplitudové modulace (PAM4) dovoluje zdvojnásobit efektivní rychlost toků 25 Gb/s.
  • 200GBASE-FR4 využívá multiplexování s vlnovým dělením (WDM), což umožňuje využívat čtyři vlnové délky na dvojici jednovidových vláken. Po každé vlnové délce je přenášen tok 50 Gb/s na vzdálenost až 2 km.
  • 200GBASE-LR4 podporuje přenos na vzdálenost přes 10 kilometrů. Využívá se modulace PAM4 pro přenos toků 50 Gb/s po čtyřech párech jednovidových vláken.

Standard IEEE 802.3bs nespecifikuje přenos po metalickém kabelu. Ten byl schválen až v rámci standardu IEEE 802.3cd, který byl schválen koncem roku 2018 a specifikuje rozhraní 200GBASE-CR4 pro twinaxiální kabel. Toto rozhraní je určeno k propojení serverů a switchů v rámci stojanu na vzdálenost do 5 metrů.

V datových centrech se široce využívají optické kabely s vícevidovými vlákny, protože jsou levnější než kabely s jednovidovými vlákny. To však může být problém při využití rozhraní 400GBASE-SR16, které vyžaduje kabel obsahující 16 párů vláken čili 32 jednotlivých vláken. Proto byly zahájeny práce na nové standardu, popisovaném jako wideband multimode fiber nebo OM5, jehož cílem je snížit počet vícevidových vláken.

První komerční produkty pro ethernetový přenos 400 Gb/s by se na trhu měly objevit počátkem roku 2019, např. společnosti Juniper, Ciena, Cisco, Arista či Mellanox. Při současných trendech růstu nároků na přenosovou kapacitu cloudů a datových center lze očekávat, že časem nebude stačit ani 400 Gb/s a bude třeba vyvinout další standard, které posune přenosovou rychlost Ethernetu na novou úroveň. Ale takový už je život.

Související příspěvky

Leave a Comment