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40- und 100-Gigabit-Ethernet / IEEE 802.3ba

40-Gigabit- und 100-Gigabit-Ethernet (40GE und 100GE) gehören zu einer Familie von Netzwerktechniken, die vorwiegend in lokalen Netzwerken zum Einsatz kommen. Die auf Ethernet basierende lokale Netzwerktechnik eignet sich auch zur Verbindung großer Netzwerke. Der Standard IEEE 802.3ba umfasst 40-Gigabit- und 100-Gigabit-Ethernet und ist der erste Ethernet-Standard, in dem zwei Geschwindigkeitsstufen definiert sind. IEEE 802.3ba ist für Entfernungen bis 40 km ausgelegt.

Auf dem Weg zum 100-Gigabit-Ethernet ist 40 Gigabit nur ein Zwischenschritt. Der ist deshalb notwendig, weil 100 Gigabit technisch sehr anspruchsvoll und teuer in der Implementierung ist. Lange Zeit gab es nicht genug Nachfrage für höhere Geschwindigkeiten, da sich 10-Gigabit-Ports kostengünstig bündeln lassen. 100 GBit/s kann man zum Beispiel dadurch erreichen, dass 10 x 10 GBit/s gebündelt werden. Doch das ist für den Einsatz in Weitverkehrsnetzwerken nicht praktikabel und auch nicht wirtschaftlich.

Die 40-GBit-Technik ist bei optischen Weitverkehrsstrecken (WAN) seit Jahren etabliert. Mit ihr konnte der Breitbandbedarf von Netzwerk- und Datenzentren-Betreibern befriedigt werden.
Netzwerk-Betreiber würden 100-Gigabit-Ethernet zum Beispiel zur schnellen Verbindung in Rechenclustern, zum Vernetzen von Massenspeichern oder im Internet-Backbone der nächsten Generation favorisieren. Für die Zukunft müssen die Netzbetreiber den steigenden Anforderungen durch Videoübertragungen oder Cloud Computing gewachsen sein. Außerdem sinkt mit 100 Gigabit die Zahl der pro Router erforderlichen Ports. Ohne 100-Gigabit-Ports sind Datenraten über 10 GBit/s nur umständlich über mehrere parallele 10-GBit-Verbindungen möglich.

Übersicht: 100-Gigabit-Ethernet-Standards

100-Gigabit-Ethernet über Kupferkabel?

Die Übertragung von 10 GBit/s über Kupfer galt schon als technisch sehr anspruchsvoll. Eine weitere Steigerung gilt als nahezu unmöglich. Kupferkabel sollen bei beiden Geschwindigkeitsstufen auf Twinax-Kabel für Strecken von maximal zehn Metern möglich sein (100GBASE-CR10).
Es ist aber bereits im Gespräch, dass bei einer Kabellänge von 70 Metern 100 GBit/s auf Cat-7-Kabel machbar ist. Mit IEEE 802.3bq ist ein Standard für 40 GBit/s über Kupferkabel (40GBase-T) in Arbeit.

Das Problem: Die heutigen Chips mit einer 65-nm-Strukturbreite sind für diese Transmitter/Receiver ungeeignet. Bis es ein 100-Gigabit-Ethernet für Kupferkabel gibt, müssen noch zwei bis drei Chip-Generationen ins Land gehen. Hinzu kommt, dass 100GE auf Twisted-Pair-Kabel, falls überhaupt technisch machbar, ökonomisch völlig unsinnig ist.

Übersicht: Ethernet-Technik

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