Etagenswitches mit 2.5GBASE-T- und 5GBASE-T-Ports
Zwischenschritt
Kupferkabel der verbreitetsten Kategorien 5e und 6 übertragen zwar keine 10 GBit/s, aber meist deutlich mehr als 1 GBit/s. Die Idee, Zwischenschritte einzuführen, ist nun marktreif, und immer mehr Ethernet-Switches beherrschen diesen Modus.
Die Entwicklung neuer Ethernet-Produkte kannte bisher nur eine Richtung: Immer schneller sollten sie sein. Um die gestiegenen Anforderungen an die physische Ebene zu bewältigen, entstanden neue Kabel und schließlich auch neue Steckverbinder. Gleichzeitig verkürzten sich die maximalen Kabellängen.
Was Rechenzentren kaum vor Herausforderungen stellt, ist für Etagenverteiler viel schwieriger umzusetzen, zumal hier ein möglichst hohes Tempo eine untergeordnete Rolle spielt. Das führt dazu, dass sich die Entwicklung von Ethernet-Standards für Datacenter-Switches und solchen für die Gebäudevernetzung zunehmend diversifiziert (Abbildung 1). Gab es früher zwei bis drei Übertragungsraten, die parallel im Einsatz waren und einander ablösten, existieren inzwischen allein fünf Standards zwischen 10GE und 100GE für den Einsatz im Rechenzentrum.
Etagenswitches durchlaufen diese Entwicklung aber nicht, was vor allem an der Verkabelung liegt: Datacenter-Betreiber können beim Installieren neuer Technik die Kabel innerhalb der Racks und zwischen ihnen bei Bedarf einfach mit erneuern, denn sie sind leicht zugänglich und oft nur wenige Meter lang. In Büroetagen hingegen gehört die Verkabelung praktisch zur festen Gebäudeinfrastruktur, womit die maximalen Entfernungen und die Leitungsqualität zementiert sind. Deshalb ist die wichtigste Anforderung an aktive Netzkomponenten nicht der Datendurchsatz, sondern die bestmögliche Ausnutzung der passiven Infrastruktur. Diese besteht derzeit zu 90 % aus Twisted-Pair-Kabeln der Kategorien 5e und 6, die für Gigabit-Ethernet ausgelegt sind (Abbildung 2).
Für Endgeräte wie IP-Telefone oder PCs genügt das meist völlig. Access Points für drahtlose Netze stellen jedoch höhere Anforderungen an die Übertragungskapazität, da sie den Datenverkehr einer Vielzahl von Clients aggregieren. Der WLAN-Standard 802.11ac erreicht bereits die Grenze von 1 GBit/s, für die zweite Gerätegeneration (Wave 2) ist Gigabit-Ethernet definitiv ein Flaschenhals. Dieser lässt sich zwar theoretisch mittels Link Aggregation (Bündelung zweier GE-Schnittstellen) weiten, aber zum einen fehlt häufig ein zweites Kabel, zum anderen sprengen Access Points inzwischen auch die Grenze von 2 GBit/s.
Der Umstieg auf 10GE bedürfte in vielen Fällen nicht nur einer Neuverkabelung mit Cat 6a oder Cat 7, sondern auch einer Neuplanung der Stromversorgung vieler Endgeräte wie Telefone oder WLAN-APs: Power over Ethernet (PoE) für 10GE ist nämlich noch nicht normiert. Die naheliegende Lösung war deshalb die Entwicklung von Ethernet-Übertragungsraten zwischen 1 und 10 GBit/s, die die Kapazität der bestehenden Verkabelung möglichst gut nutzen. Ein Ziel bestand darin, die maximalen Segmentlängen von 100 m beizubehalten, um ein erneutes Vermessen der Verkabelung zu vermeiden.
2014 begann auf Initiative des Chipherstellers Aquantia die Herstellervereinigung NBASE-T Alliance, entsprechende Spezifikationen auszuarbeiten. Diese wurden in die IEEE eingebracht und als finaler Standard 802.3bz im September 2016 verabschiedet. Er sieht 2,5 GBit/s und 5 GBit/s auf existierenden Kupferkabeln vor, was unter 2.5GBASE-T respektive 5GBASE-T firmiert. Ob dafür jede Verkabelung taugt, hängt neben der Verbindungslänge auch von der Kabelqualität, dem Bündelumfang und den Installationsbedingungen ab. Eine Faustregel besagt: Cat 6 eignet sich immer für 5GBASE-T und Cat 5e immer für 2.5GBASE-T, in vielen Fällen aber auch für das höhere Tempo. Insbesondere wer die maximalen Segmentlängen nicht ausreizt, hat gute Chancen, beide NBASE-T-Varianten auf jeder Verkabelung nutzen zu können.