Gemeinsame Schnittstellennormen und Raten von optischen Port-Switches

Das Herzstück eines optischen Anschlusses SchalterDie Schnittstelle des Switches liegt in seinen optischen Modulen, während die Ports auf der Schalttafel (z. B. SFP/SFP+/QSFP28-Steckplätze) für die Aufnahme dieser Module ausgelegt sind. Der Schnittstellenstandard wird also durch den Typ des verwendeten optischen Moduls und das Übertragungsmedium (Glasfasertyp) mitbestimmt.

Nachfolgend sind gängige Schnittstellennormen und -typen in aufsteigender Reihenfolge der Datenrate aufgelistet:

1. Gigabit-Ethernet (1G / 1000M)

Dies ist der gebräuchlichste Grundtyp eines optischen Anschlusses.

• Schnittstelle/Slot-Typ: SFP (Small Form-factor Pluggable), auch bekannt als "Small Port" oder "Gigabit Optical Port".
• Gemeinsame Normen für optische Module:
  • 1000BASE-SX: Verwendet Multimode-Glasfaser (MMF) mit einer typischen Übertragungsentfernung von 550 Metern (bei Verwendung von OM2-Glasfaser).
  • 1000BASE-LX: Kompatibel mit Multimode-Glasfaser (550 Meter Übertragung) und Singlemode-Glasfaser (SMF, bis zu 10 km Übertragung).
  • 1000BASE-ZX: Verwendet Singlemode-Glasfaser mit einer Übertragungsreichweite von 70-80 km.
• Verwendeter Glasfasertyp: Multimode-Faser (OM1/OM2/OM3/OM4) oder Singlemode-Faser (OS2).
• Schnittstelle Stecker: Normalerweise LC-Duplex; einige ältere Geräte verwenden SC-Duplex.

2. 10-Gigabit-Ethernet (10G)

Gegenwärtig ist dies der gängige Tarif für den Kern von Rechenzentren und Unternehmensnetzwerken.

• Schnittstelle/Slot-Typ: SFP+ (Enhanced Small Form-factor Pluggable). SFP+-Steckplätze sind mit optischen SFP-Modulen abwärtskompatibel (die Datenrate sinkt jedoch auf 1G).
• Gemeinsame Normen für optische Module:
  • 10GBASE-SR: Verwendet Multimode-Glasfaser (OM3/OM4) mit einer Übertragungsdistanz von 300 Metern (OM3) bzw. 400 Metern (OM4).
  • 10GBASE-LR: Verwendet Singlemode-Glasfaser mit einer Übertragungsreichweite von bis zu 10 km.
  • 10GBASE-ER: Verwendet Singlemode-Glasfaser mit einer Übertragungsreichweite von bis zu 40 km.
  • 10GBASE-ZR: Verwendet Singlemode-Glasfaser mit einer Übertragungsreichweite von bis zu 80 km.
  • 10GBASE-T: Dies ist ein elektrischer Port-Standard (mit Netzwerkkabeln), aber einige Switches bieten auch 10G-T-Module in SFP+-Form für Kurzstrecken-Kupferkabelverbindungen an.
• Verwendeter Glasfasertyp: Multimode-Faser (OM3/OM4/OM5) oder Singlemode-Faser.
• Schnittstelle Stecker: LC-Duplex.

3. 25-Gigabit-Ethernet (25G) und 40-Gigabit-Ethernet (40G)

Diese werden vor allem für den Hochgeschwindigkeitszugang zu Servern und die Zusammenschaltung von Switches verwendet.

• Schnittstelle/Slot-Typ:
  • 25G: SFP28. Er hat den gleichen Formfaktor wie SFP/SFP+, unterstützt aber eine Datenrate von 25 Gbit/s.
  • 40G: QSFP+ (Quad Small Form-factor Pluggable). Eine einzelne QSFP+-Schnittstelle integriert intern 4x10G-Kanäle.
• Gemeinsame Normen für optische Module:
  • 25GBASE-SR: Verwendet Multimode-Glasfaser mit einer Übertragungsdistanz von ca. 70 Metern (OM3) / 100 Metern (OM4).
  • 25GBASE-LR: Verwendet Singlemode-Glasfaser mit einer Übertragungsreichweite von bis zu 10 km.
  • 40GBASE-SR4: Verwendet Multimode-Glasfaser mit einer MPO/MTP-Schnittstelle, die eine parallele 4-Kern-Übertragung mit einer maximalen Entfernung von 150 Metern (OM4) ermöglicht.
  • 40GBASE-LR4: Verwendet Singlemode-Glasfaser mit einer LC-Schnittstelle und überträgt 4 Wellenlängen über eine einzige Faser mittels WDM-Technologie (Wavelength Division Multiplexing) mit einer Übertragungsdistanz von bis zu 10 km.
• Verwendeter Glasfasertyp: Multimode-Faser (OM3/OM4/OM5) oder Singlemode-Faser.
• Schnittstelle Stecker: LC-Duplex (für LR-Standards) oder MPO/MTP (12- oder 24-adrig, für SR4-Parallelübertragung).

4. 100-Gigabit-Ethernet (100G) und höhere Raten

Diese werden für Rechenzentrumskerne, Backbone-Netze und Hochgeschwindigkeitsverbindungen verwendet.

• Schnittstelle/Slot-Typ:
  • 100G: QSFP28. Er hat den gleichen Formfaktor wie QSFP+, unterstützt aber 25G pro Kanal, mit insgesamt 4 Kanälen (100G).
  • 200G: QSFP56.
  • 400G: QSFP-DD (Double Density) oder OSFP (Octal Small Form-factor Pluggable). QSFP-DD ist derzeit der Mainstream.
• Gemeinsame Standards für optische Module (am Beispiel von 100G):
  • 100GBASE-SR4: Verwendet Multimode-Glasfaser mit einer MPO/MTP-Schnittstelle, die eine parallele 4x25G-Übertragung mit einer Übertragungsdistanz von ca. 70 Metern (OM4) / 100 Metern (OM5) ermöglicht.
  • 100GBASE-LR4: Verwendet Singlemode-Glasfaser mit einer LC-Schnittstelle und überträgt 4 Wellenlängen (25G pro Wellenlänge) über eine einzige Faser mittels WDM-Technologie mit einer Übertragungsdistanz von bis zu 10 km.
  • 100GBASE-ER4: Ähnlich wie LR4, jedoch mit einer Übertragungsstrecke von bis zu 40 km.
  • 100GBASE-DR: Verwendet Singlemode-Glasfaser und eine LC-Schnittstelle mit 100G-Einkanal-PAM4-Modulation und erreicht eine Übertragungsdistanz von bis zu 500 Metern. Es handelt sich um eine neue kostengünstige Lösung für kurze Entfernungen.
• Verwendeter Glasfasertyp: Multimode-Faser (OM4/OM5) oder Singlemode-Faser. Singlemode-Glasfasern werden häufig für Übertragungsraten von 400 G und mehr verwendet.
• Schnittstelle Stecker: MPO/MTP (für parallele SR-Übertragung) oder LC-Duplex (für LR/WDM-Übertragung). In der 400G-Ära sind neue Steckverbinder wie CS und SN aufgetaucht.

Zusammenfassende Tabelle

Überlegungen zur Auswahl

1. Kompatibilität: Stellen Sie sicher, dass das optische Modul mit der Marke des Switches kompatibel ist. Obwohl die meisten Switches kompatible optische Module von Drittanbietern unterstützen, können einige Marken (z. B. Cisco) über eine Verschlüsselung an Originalmodule gebunden sein.
2. Glasfaser-Typ-Anpassung: Singlemode-Glasfasern (SMF/OS2) werden für die Übertragung über große Entfernungen verwendet; Multimode-Glasfasern (MMF/OM3/OM4/OM5) sind für kurze Entfernungen und kostengünstige Szenarien geeignet. Die beiden können nicht gemischt werden, da es sonst zu Kommunikationsfehlern oder Geräteschäden kommen kann.
3. Übertragungsentfernung: Die gewählte Norm für das optische Modul muss den tatsächlichen Anforderungen an die Übertragungsdistanz entsprechen, wobei ein gewisser Spielraum vorbehalten ist.
4. Wellenlänge: Verschiedene Normen verwenden unterschiedliche Wellenlängen (z.B. 850nm, 1310nm, 1550nm), die auf den Glasfasertyp und die Übertragungsstrecke abgestimmt sein müssen.
5. Bidirektionale Übertragungstechnik: Bidirektionale optische Module (BiDi) beispielsweise nutzen eine einzige Faser für den Empfang und die Übertragung über verschiedene Wellenlängen und sparen so Faserressourcen.

Wir hoffen, dass dieser detaillierte Überblick Ihnen hilft, die Schnittstellenstandards und -raten von optischen Port-Switches vollständig zu verstehen.