Port Breakout und Very Small Form Factor (VSFF) | Corning

Darauf gibt es zwei Antworten: Parallel Port Breakout und VSFFC (Very Small Form Factor Connectors, also sehr kleine Stecker). Port Breakout beschreibt den Einsatz von High-Speed-Transceiverports für parallel-optische Übertragung in einem auf 8 Fasern basierten (Base-8) System mit Geschwindigkeiten von beispielsweise 800G, die allerdings nicht als Einzelports betrieben werden. Stattdessen werden sie z. B. in Spine-Leaf-Anbindungen mit 4 x 200G genutzt oder als Leaf-Server-Anbindungen mit 400G-Ports, die auf 8 x 50G-Ports aufgeteilt und betrieben werden. Aus einem Hochgeschwindigkeits-Port werden also mehrere Ports mit jeweils geringeren Übertragungsraten.

Diese Anwendung erfüllt zum einen die Bandbreitenanforderungen, verbraucht jedoch wesentlich weniger Strom als der 800G-Betrieb, der für die meisten Rechenzentrumsbetreiber noch in weiter Ferne liegt, und muss somit auch weniger gekühlt werden. Auch für heute überwiegend betriebene Geschwindigkeiten von 40G, 100G oder 400G im Hyperscale/Cloud-Bereich, gilt das. Die Leistungsaufnahme eines 100G-Duplex-Transceivers beispielsweise liegt für einen QSFP-DD Transceiver bei etwa 4,5 Watt. Ein 400G parallel-optischer Transceiver verbraucht hingegen nur 3 Watt pro Port, wenn er im Breakout-Modus als 4 x 100G Ports betrieben wird. So können bis zu 30 Prozent des Stroms eingespart werden, ungeachtet der zusätzlich entstehenden Einsparungen bei Klimatisierung sowie der Leistungsaufnahme der Switch-Chassis und deren Beitrag zur Platzeinsparung

Port Breakout bringt außerdem noch einen weiteren Vorteil mit sich. Für zukünftige Updates können Rechenzentrumsbetreiber mit wenigen Änderungen in der passiven Netzwerkinfrastruktur auf höhere Geschwindigkeiten aufrüsten, ohne, dass ein Technologiewechsel oder ein kompletter Austausch der Verkabelungskomponenten notwendig ist. Nachhaltiges Wirtschaften und geringe Ausfallzeiten bei Änderungen oder Erweiterungen des Netzwerks gehen Hand in Hand.

Mit der Markteinführung von 400G und im weiteren Verlauf auch 800G Transceivern, sind zusätzlich zu den traditionellen LC-Duplex und MPO-12 Verkabelungsschnittstellen, die wir aus dem Rechenzentrumsumfeld kennen weitere Steckgesichter hinzugekommen. Dazu gehören unter anderem neue MPO Bauformen MPO-16 und MPO-12 DD (zweireihig), sowie SN, CS und MDC als neue Very Small Form Factor Steckformate.

Auf der Grundfläche eines LC-Duplex-Steckverbinders lassen sich bis zu drei MDC- oder SN-Steckgesichter unterbringen. Dies verspricht zum einen eine bis zu dreifache Packungsdichte und kann zum anderen zur Senkung der Gesamtbetriebskosten beitragen. Des Weiteren bieten MDC- und SN-Steckverbinder-Formate die Möglichkeit, Port Breakout direkt auf der Transceiver-Ebene zu betreiben, sollte eine Punkt-zu-Punkt-Verkabelung benötigt oder sinnvoll sein.

Leistungsstarke Transceiver und eine parallel-optische Base-8 Verkabelungsstruktur bieten Netzwerkbetreibern Möglichkeiten um zukünftige Upgrades zu vereinfachen ohne die gesamte Infrastruktur zu ändern oder austauschen zu müssen. Allerdings ist es wichtig für ausreichend Faserreserve im Backbone zu sorgen, damit Erweiterungen mit möglichst geringem Änderungsaufwand umgesetzt werden können. Wenn genügend Faserreserve eingeplant wurde, lassen sich zum Beispiel Upgrades von 10G auf 40/100G oder 400/800G durch den Austausch von MPO/MTP zu LC-Modulen und LC-Duplex-Patchkabeln mit MPO/MTP-Adapterpanels und -Patchkabeln umsetzen. Mit dem Austausch von nur wenigen Komponenten ist das Netzwerk dann wieder gerüstet für die Zukunft, ohne dass Änderungen am eigentlichen Backbone vorgenommen werden müssen.

Modulare Glasfasergehäuse erlauben außerdem einen Mix verschiedener Technologien und die Integration von neuen Technologien wie den VSFF-Steckern. Es gibt bereits Gehäuse, die 8-, 12-, 24- und 36-Faser Module aufnehmen können. Biegeunempfindliche Glasfasern sorgen außerdem für eine Verkabelungsinfrastruktur, die langlebig, zuverlässig und ausfallsicher ist. Solch flexible Hardware hilft, das Netzwerkdesign skalierbar und so einfach wie möglich zu halten. Wenn dann die Anforderungen wachsen, kann die optische Netzwerk-Technik ohne allzu hohe Zusatzinvestitionen mitwachsen.

Die Anwendungen sind vielfältig – wachsende Datenmengen fallen schließlich überall an. Nehmen wir an, ein Versicherungsinstitut bringt eine neue PKW-Police auf den Markt, die beispielsweise die Fahrweise der Versicherungsnehmer*innen überwacht und dafür Vergünstigungen bietet. Damit werden große Mengen an Daten generiert, die wiederum im Rechenzentrum der Versicherungsgesellschaft gesammelt, gespeichert und verarbeitet werden müssen. Dafür müssen wiederum die bisherigen Speicher- und Datenübertragungskapazitäten im Rechenzentrum erhöht werden – das jedoch möglichst, ohne weiteren Platz in Anspruch zu nehmen. Port-Breakout-Anwendungen oder neue Entwicklungen im Bereich der Verkabelungskomponenten wie die VSFF-Stecker ermöglichen dann eine höhere Dichte von notwendigen neuen Netzwerkverbindungen, die sich auf demselben Raum unterbringen lassen und keine weiteren Kosten hinsichtlich Stellfläche für Netzwerkschränke erzeugen.

Letztendlich haben Kunden die Wahl aus einer deutlich gestiegenen Anzahl von Transceiver-Technik, optischen Schnittstellen/Steckgesichtern und Übertragungsgeschwindigkeiten. Fest steht jedoch, dass eine Base-8-Verkabelung eine sichere Investition bietet, auf deren Basis sich -R4 bzw. -R8 Transceiver-Modelle abbilden lassen. Damit unterstützt eine anwendungsneutrale strukturierte Verkabelung aktuelle Technologien und sorgt gleichzeitig dafür, dass Kunden optimal auf die Zukunft vorbereitet sind. Das gilt nicht nur für Ethernet-Protokolle, sondern auch für FibreChannel im Storage Area Network (SAN).

Wie Transceivermodelle für 1,6 und 3,2T in der Zukunft aussehen werden, bleibt zu beobachten. Die für die aktuell gängigen Geschwindigkeiten eingesetzten Modelle (pluggable optics) besitzen bei solch extremen Geschwindigkeiten eine zu große Leistungsaufnahme, um wirtschaftlich zu sein. Entwicklungen in der Transceiver-Technik gehen daher neue Wege z.B. in Richtung Onboard Optics oder Co-Packaged Optics, aber auch Glasfaser-Steckverbinder und neue Fasertechnologien werden bei deren Entwicklung eine wichtige Rolle spielen. In den letzten Jahrzehnten ist eine Vielzahl von Steckverbindertypen auf den Markt gekommen, und auch in Zukunft werden wir neue Modelle sehen, die wiederum neue Geschwindigkeiten und Architekturen ermöglichen.

Cindy Ryborz
Corning Optical Communications
Letzte Aktualisierung: August 2022