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10 Gigabit Ethernet, 10GE IEEE 802.3ae

10 Gigabit Ethernet, 10GE IEEE 802.3ae

10 Gigabit Ethernet ist ein Ethernet-Standard, der Daten mit einer Geschwindigkeit von 10 Gigabit pro Sekunde übertragen kann.

Das Schreiben von 10-Gigabit-Ethernet kann etwas lang sein und wird daher häufig auf 10-GbE-, 10-GE- oder 10-G-Ethernet gekürzt. Jede dieser Abkürzungen bezieht sich auf denselben Standard.

Obwohl die anfängliche Verwendung in Kernnetzwerken und dann in großen Datennetzen erfolgte, gewinnt der Standard jetzt Akzeptanz in lokalen Netzwerken und sogar in einigen allgemeineren Bereichen, in denen die Kosten zuvor möglicherweise unerschwinglich waren.

Benötigt 10 Gigabit Ethernet

Als der 10-Gigabit-Ethernet-Standard im Jahr 2002 veröffentlicht wurde, dauerte es einige Jahre, bis er aufgrund der Kosten in der breiteren Community Fuß fasste. Einige der zum Aufbau von 10-Gbit-Ethernet-Schnittstellen erforderlichen Komponenten waren sehr kostspielig, was die Verwendung einschränkte. Dementsprechend war die minimale Nutzung über viele Jahre in den Kernnetzen für große Anbieter, in denen Leistungsprobleme bedeuteten, dass Kosten gerechtfertigt werden konnten.

Jetzt, da die Kosten für die Komponenten und damit die Schnittstellen für 10-Gbit-Ethernet sinken, hat die Verwendung viele andere Bereiche der Datennetzwerke erfasst, bis hin zu kleinen lokalen Netzwerken.

Wie der Name des Standards andeutet, erhöht sich die Datengeschwindigkeit gegenüber dem 1-Gigabit-Ethernet um das Zehnfache. Es kann 1 Gigabit pro Sekunde übertragen und dies entspricht 1 250 MB pro Sekunde.

Viele gewöhnliche Computer würden Schwierigkeiten haben, damit umzugehen, und 1 GE ist mehr als schnell genug. Einige lokale Netzwerke, die Videoanwendungen verwenden, können jedoch davon profitieren, wenn möglicherweise sehr große Datendateien gemeinsam genutzt werden müssen. Auch wenn die Technologie voranschreitet und schnellere Internet- und andere Verbindungen benötigt werden, wird 10GE schließlich zum Standard.

Derzeit gibt es mehrere Bereiche, in denen 10-Gbit-Ethernet ein echter Vorteil ist, abgesehen von speziellen Videoanwendungen.

Wenn mehr Dienste wie Cloud-Dienste verwendet werden und mehr Computer datenintensivere Anwendungen verwenden, bedeutet dies, dass weitaus höhere Datenmengen übertragen werden. Infolgedessen kann 10 GE bereits jetzt eine Notwendigkeit sein. Nehmen Sie das Beispiel eines Unternehmensnetzwerks, in dem 10 Computer mit demselben Server kommunizieren. Alle diese Computer müssen die Bandbreite gemeinsam nutzen, sodass jeder Computer mit 1 GE einen Durchsatz von 100 Mbit / s erzielt. Wenn die Anzahl der Computer zunimmt, sinkt die verfügbare Bandbreite und Gigabit-Ethernet kann die Geschwindigkeitsanforderungen nicht wirklich erfüllen, und 10-Gbit-Ethernet sieht weitaus praktikabler oder sogar unverzichtbarer aus.

Auch 10-Gigabit-Ethernet wird für Datennetzwerk-Backbones verwendet. Bei Verwendung des älteren 1 GE ist es sehr wahrscheinlich, dass Datenengpässe im lokalen Netzwerk auftreten. Durch die Installation von 10 GE wird eine erhebliche Verbesserung erzielt.

Darüber hinaus wird 10-Gbit-Ethernet auch für Glasfaserverbindungen über große Entfernungen verwendet, wo es erhebliche Geschwindigkeitsverbesserungen gegenüber den zuvor verfügbaren bietet. In solchen Bereichen wird seit vielen Jahren 10-Gbit-Ethernet eingesetzt.

10 Gigabit-Ethernet-Grundlagen

10-Gigabit-Ethernet wird in einer Reihe von Bereichen verwendet. Aufgrund seiner extremen Geschwindigkeit wird es in anspruchsvolleren Bereichen eingesetzt, in denen eine schnelle Datenlieferung erforderlich ist.

10-Gigabit-Ethernet unterstützt nur den Vollduplexmodus. Die CSMA / CD-Antikollisionstechnik, die für den Zugriff auf das physische Medium verwendet wird und in früheren Versionen unterstützt wird, wird in 802.3ae nicht unterstützt. In Wirklichkeit wurde CSMA / CD weniger verwendet, da viele Verbindungen Punkt zu Punkt waren und nicht die mehreren Stationen auf einer Koaxialleitung, und daher wurde CSMA / CD sowieso weniger verwendet.

Die Hauptspezifikation für 10-Gigabit-Ethernet ist IEEE 802.11ae. Dies wurde im Jahr 2002 veröffentlicht und deckt die fasergestützten Technologien ab. Die Spezifikation gilt für eine Vielzahl verschiedener Fasertypen, wobei je nach Fasertyp, Modus usw. unterschiedliche Deskriptoren verwendet werden.

Dann wurde 2004 eine Version von 10GE für zweiachsige Kabel veröffentlicht. Dies wurde 2004 unter IEEE 802.3ak veröffentlicht. Diese Version von 10GE wurde entwickelt, um vier zweiachsige Kabel zu verwenden. Bei Verwendung von Kupfer im Gegensatz zu Glasfaser bedeuteten die Abstände, die für diese hohen Datenraten und die daraus resultierenden Signalfrequenzen unterstützt werden konnten, dass der Abstand begrenzt war und die Anwendungen auf die Verbindung von Schaltern und Speichergeräte in Rechenzentren usw.

Eine wichtige Facette bei der Verwendung von 10GE ist, dass das Datenrahmenformat das gleiche bleibt wie bei den anderen Ethernet-Versionen. Dies ermöglicht die nahtlose Integration von 10-Gigabit-Ethernet in vorhandene Netzwerke.

Da der Vollduplexbetrieb die einzige verwendete Duplexform ist, wirkt sich die Verbindungsentfernung nicht auf die MAC-Rahmengröße aus. Die minimale MAC-Frame-Größe beträgt 64 Oktette, wie in den vorherigen Ethernet-Standards angegeben.

10 Gigabit Ethernet Glasfaser Details

Als 10-Gigabit-Ethernet zum ersten Mal gestartet wurde, war es nur als faserbasierter Standard verfügbar. Obwohl eine andere Version von 10GE für zweiachsige Kabel erhältlich ist, steht die Glasfaser weiterhin im Mittelpunkt.

Das Grundkonzept für eine optische Faser besteht darin, dass lasergeneriertes Licht entlang der Faser geleitet und am entfernten Ende erfasst wird. Wenn der Lichtstrahl moduliert wird, wird diese Modulation verwendet, um die Daten zu übertragen.

Bei der Verwendung von Glasfasern werden zwei Arten von Kabeln verwendet:

  • Multimode-Faser, MMF: Multimode-Glasfaserkabel haben typischerweise einen Durchmesser von 50 oder 62,5 um. Wenn das Licht entlang dieser Form von Lichtleitfasern wandert, folgt es einer Vielzahl unterschiedlicher Pfade, wodurch der Name Multimodefaser entsteht. Die mehreren Pfade führen zu einer sogenannten Differenzialmodusverzögerung, und infolgedessen sind die zurücklegbaren Entfernungen häufig auf maximal etwa 300 m begrenzt. Der Vorteil von MMF besteht darin, dass kostengünstige Laser und Anschlüsse verwendet werden können, sodass diese Faserform in Bereichen eingesetzt werden kann, in denen die Kosten kritischer sind. Dementsprechend wird MMF nur für 10GE verwendet, wenn kurze Auflagen erforderlich sind.
  • Single Mode Fiber, SMF: Wenn eine Einmodenfaser verwendet wird, wandert das Licht des Lasers auf einem einzigen Weg entlang der Faser. Um den Einzelweg zu erreichen, ist diese Form der optischen Faser viel schmaler, typischerweise 8,3 um, und dies erfordert, dass genauere Komponenten für die Laser, Detektoren, Anschlüsse und Verbindungen benötigt werden. Dies bedeutet, dass die Verwendung von SMF teurer ist, jedoch sehr viel größere Entfernungen erreicht werden können. SMF wird für 10-Gigabit-Ethernet-Verbindungen mit Entfernungen von manchmal bis zu 40 km verwendet.

Der 802.3-Standard bezieht sich beispielsweise auf MMF-Fasern mit FDDI-Qualität. Dieser hat einen Kern mit einem Durchmesser von 62,5 um und besitzt mit einer 850-nm-Laserquelle eine minimale Bandbreite von etwa 160 MHz · km.

Um SMF- von MMF-Kabeln zu unterscheiden, sind SMF-Kabel normalerweise gelb, während MMF-Kabel orange oder aqua sind.

10 Gigabit-Ethernet-Versionen und Details

Es gibt verschiedene Versionen von 10 GE, die je nach Medium definiert sind, über das die Daten gesendet werden.

Obwohl der Standard für Ethernet-Versionen normalerweise die Geschwindigkeit in Mbit / s als Startnummer verwendet, wird diese Nummer für 10-Gigabit-Ethernet durch 10G ersetzt, da die Anzahl der Nullen ziemlich lang wird. Mit anderen Worten, 10GBASE-nnn wird anstelle von 10000BASE-nnn verwendet.

Die verschiedenen Versionen sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.

10 Gigabit Ethernet Versionen und Details
10GE VersionEinzelheiten

10GE über Kupferdraht iEEE 802.11ak
10GBASE-CX410G-Ethernet über Twinax-Kabel gemäß IEEE 802.3ak. Die maximale Entfernung beträgt normalerweise 15 Meter. Die Standard-Cat 6 STP- oder UTP-Kabel können dies tragen.

10GE über Fiber IEEE 802.3ae
10GBASE-ERHierbei werden Singlemode-Fasern mit einer Laserwellenlänge von 1550 nm verwendet, um Entfernungen von bis zu 40 km abzudecken. Die Notaufnahme im Bezeichner steht für Extended Reach.
10GBASE-LRDiese Version von 10GE verwendet eine Single-Mode-Faser mit einer Laserwellenlänge von 1310 nm, um Kommunikationen bis zu 10 km bereitzustellen. Das LR in der Versionsnummer steht für Long Reach.
10 GBASE-LRM (850 nm)Dies ist eine Version von 10GE, die Multimode-Fasern und eine Laserlichtwellenlänge von 1850 nm verwendet. Bei Verwendung mit dieser Lichtwellenlänge kann eine Entfernung von 260 Metern erreicht werden.
10 GBASE-LRM (1310 nm)10GBASE-LRM oder Long Reach Multimode ist eine Version von 10GE, die Multimode-Fasern und eine Laserlichtwellenlänge von 1310 nm verwendet. Bei Verwendung mit dieser Lichtwellenlänge kann eine Entfernung von 260 Metern erreicht werden.
10GBASE-LX4Hierbei werden Singlemode-Fasern mit einer Laserwellenlänge von 1310 nm verwendet, um Entfernungen von bis zu 10 km abzudecken.
10GBASE-SRDies verwendet eine Multimode-850-nm-Faser und bietet eine maximale Entfernung von 65 Metern.
10GBASE-ZRDies ist eine nicht standardmäßige Variante von 10GE, die eine Einmodenfaser mit einer Laserlichtwellenlänge von 1550 nm verwendet und Datenkommunikation über Entfernungen von bis zu 80 km bereitstellen kann.

10GE über SONET Network IEEE 802.3ae
10GBASE-EWDiese Version von 10GE verwendet eine 1550-nm-Single-Mode-Glasfaser und bietet Entfernungen von bis zu 40 km.
10GBASE-LWDiese Version von 10GE verwendet eine 1310-nm-Single-Mode-Glasfaser und bietet Entfernungen von bis zu 10 km.
10GBASE-SWDies verwendet 850-nm-Multimode-Fasern und bietet Entfernungen von bis zu 65 Metern.

Upgrade auf 10 Gigabit Ethernet

Da die Datengeschwindigkeit, die für die Führung von Unternehmen erforderlich ist, zunimmt, werden immer mehr Unternehmen für ihre lokalen Netzwerke und Geräte auf 10-Gigabit-Ethernet zurückgreifen.

Beim Upgrade müssen mehrere Elemente aktualisiert werden:

  • 10G-Kernschalter
  • Zugriffsschalter mit 10G-Uplinks
  • 10G-Netzwerkkarten für Server und Speichergeräte.

Die Preise für diese Komponenten fallen ständig und obwohl sie immer noch erheblich teurer sind als Standard-1-GE-Komponenten, werden sie für die meisten Unternehmen jetzt rentabel. Zum Beispiel sind die Kosten für einen Artikel wie einen 10-Gigabit-Ethernet-Switch jetzt überschaubar.

Die typischen Kosten für Artikel mit 10GE betragen ca. 100 USD pro Ethernet-Port. Dies macht ein Upgrade für viele Unternehmen möglich. Sie werden eine Verbesserung der Geschwindigkeit feststellen, die sich auf eine Verbesserung der Leistung und des Gewinns auswirken kann.

10-Gigabit-Ethernet erhöht die Datenübertragungsgeschwindigkeit gegenüber den vorherigen Ethernet-Standards erheblich und gegenüber anderen Formularen um das Zehnfache. Obwohl die anfängliche Einführung in einigen Sektoren langsam war und die Kosten sanken, rüsten viele weitere ihre Systeme auf Glasfaser- und Twinax-Versionen von 10GE auf. Produkte wie 10-Gigabit-Ethernet-Switches sind weit verbreitet, ebenso wie die Schnittstellen für Server, Computer usw.

All dies ermöglicht es Unternehmen, sogar einigen Haushalten, ihre Systeme zu aktualisieren und eine spürbare Geschwindigkeitsverbesserung festzustellen.

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