Verkabelung: 40 Gigabit Ethernet über GG45, Kategorie 7A

Dies ist eine Message, die sicherlich polarisiert und Fragen aufwirft: 40 Gigabit Ethernet über Kupferverkabelung? Wo sind die Zielmärkte hierfür? Sind nicht bereits 10 Gigabit und Klasse EA überdimensioniert? Und wenn schon höchste Bandbreite, wären dann nicht Lichtwellenleiter die bessere Lösung? Pauschal lassen sich diese Fragen natürlich nicht beantworten. Nachfolgend soll aufgezeigt werden, das es in der Tat gute Gründe gibt, sich auf das Thema GG45 Kategorie 7A Verkabelung einzulassen.

Woher kommt die Nachfrage nach höherer Bandbreite?

Wieder einmal sind es die Serverfarmen und Rechenzentren, die nach deutlich mehr Bandbreite verlangen. Die Hauptantriebsfedern sind in einer nachhaltigen Veränderung der Medienlandschaft zu suchen; eine Veränderung die ihren Höhepunkt noch längst nicht erreicht hat. Der Begriff Video-on-Demand (VoD) wird derzeit nicht nur unter Insidern heiß diskutiert. Videomaterial wird zentral gespeichert und über Breitbandnetze auf Abruf zur Verfügung gestellt (Media Streaming). Experten attestieren dem VoD überproportionale Wachstumsraten in den nächsten Jahren.

VoD wird aber nicht nur den privaten Fernsehkonsum einschneidend verändern, auch das alltägliche Privat- und Wirtschaftsleben wird von VoD beeinflusst werden, so die einheitliche Meinungen der Experten: "Die Möglichkeiten der VoD-Technologie werden derzeit auch für zentrale Archivierungssysteme ausgenutzt. Die Video Streaming-Technologien finden auch verbreitet Einsatz im Bereich der Unternehmenskommunikation. Unternehmensinformationen und -nachrichten lassen sich audio-visuell darstellen und zielgruppenspezifisch im Intra- oder Extranet verteilen." (aus: C-LAB Report)

Es liegt daher auf der Hand, dass angesichts dieser zu erwartenden enormen Datenfluten der (Hilfe-) Ruf nach mehr Bandbreite nicht auf sich warten ließ.

Warum nicht gleich 100 Gig?

Ohne Frage, eine noch schnelleres Protokoll wäre den Betreibern der Serverfarmen sicher noch lieber und 100 Gb wäre gerade gut genug. Aber erstens ist eine solche Lösung schlicht zu teuer. Brocade z.B. bewertet daher den Markt für 40 Gigabit Ethernet besonders positiv, spricht sogar von einer teilweisen Kannibalisierung von 10GE durch 40GE. Einfacheres Management (ein 40 G Port statt vier 10G Ports...) und Budget schonender als die zu erwartenden 100 Gigabit Lösungen. "10GE has been so strictly defined that we need 40GE to bridge the gap between 1GE and 100GE" (Brocade "40Gigabit Ethernet Answers")

Was spricht gegen LWL-Verkabelung?

Aus technischer Sicht spricht natürlich recht wenig gegen Lichtwellenleiterübertragung, schon gar nicht bei größeren Distanzen. Aber Aktivkomponenten sind mit LWL Ports deutlich teurer als Kupferports. Dies führte ja schon bei 10 Gig zur beschleunigten Entwicklung des 10GBaseT-Standards. Man spricht immerhin von ca. 300 € Unterschied je Port! Außerdem hat Kupfer bekanntlich den Vorteil, Strom leiten zu können...

GG45 - die neue Kategorie 7A Lösung von Nexans

Die von Nexans neu entwickelte und produzierte Kategorie 7A-Lösung heißt LANmark 7A GG45 12C. Auch die neue GG45 Buchse kann sowohl "normale" RJ45 Patchkabel aufnehmen - Performance dann: max. Kat. 6a, 500MHz - als auch GG45 Patchkabel. Dann stellt das GG45 System 1.000 MHz Bandbreite zur Verfügung.

Gerade die Rückwärtskompatibilität ist bei Anwendern sehr populär, da heutige Anwendungen bis hin zu 10Gigabit Ethernet, mit RJ45 Patchkabeln betrieben werden können und im Gegensatz zu anderen Kat.7/7A Systemen keine teuren Hybridpatchkabeln erforderlich sind. Wenn in Zukunft auf 40 Gigabit Ethernet aufgerüstet werden soll, genügt ein Austausch der Patchkabel. Diese Upgrade Investition wird dann durchgeführt, wenn sie auch erforderlich ist, nämlich just-in-time.

Das ist für den Nutzer sehr angenehm, aber gerade die Rückwärtskompatibilität brachte bei der Entwicklung des neuen Kat.7A GG45 Systems besondere technische Anforderung mit sich. Bauartbedingt lassen sich beim GG45 nämlich die Paarkombination 2 und 4, die zur Kompatibilität berücksichtigt wird, nicht vollständig voneinander abschirmen. Und je höher die Bandbreite, umso schwieriger wird es, Abschirmung und RJ45 Kompatibilität gleichermaßen in den Griff zu bekommen.

Um das GG45 System dennoch Klasse FA tauglich zu machen, mussten daher mehrere konstruktive Veränderungen vorgenommen werden. Zuerst wurde die Leiterplatte in der GG45 Buchse weiter optimiert. Sehr wichtig war auch die Entwicklung einer neuen Interface Kombination, das heißt neben der neu entwickelten GG45 Buchse wurde auch ein neuer GG45 Stecker entwickelt. Nicht zuletzt gehört auch ein neues Kat. 7A Horizontalkabel zur neuen Verkablungslösung.

Auswirkungen in der Praxis

Und wie sieht das in der Praxis aus? In dem für Rechenzentren interessanten Short-Channel (2m-5m-15m-2m) erzielt LANmark 7A beispielsweise 60 dB NEXT Reserve. Zum Vergleich: eine Kat. 6a Konfiguration erreicht in diesem Kurzkanal ca. 30 dB - bei 500MHz! Insgesamt ist auch die Schirmung verbessert worden, erkennbar an den Werten für Störleistungsunterdrückung (Coupling attenuation) und ALIEN x-talk.

Unabhängige Untersuchungen der etablierten amerikanischen Pennstate University haben basierend auf den elektrischen Parametern des neuen Cat. 7A Systems anhand der Shannon-Hartley-Theorie eine maximale Übertragungskapazität von 50 Gigabit über 100m ermittelt und in der IEEE vorgestellt. Vor dieser Untersuchung ging man in der IEEE davon aus, dass man Kupferverkabelungen jenseits der 10Gb nur in kurzen Längen von 10m einsetzen könnte, doch die Ergebnisse der Pennstate University haben den Anstoß für eine 40Gb Verkabelung über 100m gegeben.

Kat. 7A und Green IT?

Wie kann nun eine Kategorie 7A Verkabelung zur Senkung der Stromrechnung beitragen? Derzeit sind die Aktivkomponenten zur Übertragung von 10Gigabit Ethernet auf eine Kat.6a Verkabelung ausgelegt. Aufgrund des früh einsetzenden negativen ACRs bei Kat.6a muss ein Großteil der Rechenleistung für die Beseitigung von Echo, NEXT- und FEXT-Fehlern aufgebracht werden. Ungefähr 40 % des Stromverbrauchs gehen auf diese Rechnung.

Würde man nun Aktivgeräte entwickeln, die sich an den Übertragungswerten von Kategorie 7A orientieren, wäre das Einsparpotential erheblich: die Aktivkomponenten selber könnten günstiger angeboten werden, die Stromkosten würden sinken und auch die Wärmentwicklung - ebenfalls ein Topthema in Rechenzentren - würde geringer ausfallen. Dies alles ist kein Wunschdenken: Energy Efficient Ethernet ist bereits seit 2007 ein Projekt der IEEE 802.3az, unterstützt und angetrieben von U.S. Federal Executive Order 13423 und U.S. Green Building Council (USGBC).

Es ist allein aus wirtschaftlichen Gründen damit zu rechnen, dass hier in nächster Zeit entsprechende Aktiv-Komponenten angeboten werden - gut wenn die strukturierte Verkabelung ausreichende Performance bietet, um dieses Einsparpotential auch nutzen zu können!

Fazit

Bedingt durch seine permanent wachsende Akzeptanz auf internationaler Ebene, der nochmals gesteigerten Performance, sowie der Möglichkeit der sanften Migration von Kat. 5 (1G), Kat. 6a (10G) bis hin zu Kategorie 7 (40G) sowie Multimedia Anwendungen (CATV), stellt GG45 ein Maximum an Flexibilität und somit einen hohen Investitionsschutz dar.

Die Entwicklung von GG45 8C Buchsen für Leiterplatten ist ebenfalls abgeschlossen und fördert somit die Implementierung in Aktivkomponenten. Damit bietet sich der Einsatz von Klasse FA Lösungen mit GG45 primär für Rechenzentren an sowie für Büroverkabelung mit hohen technischen Ansprüchen. Nicht zuletzt die Option auf den Einsatz künftiger energieeffizienter Ethernet Aktivkomponenten lohnt die Investition.

Gerd Backhaus ist Marketingmanager Nexans Cabling Solutions
www.nexans.de