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Generationen von Fibre Channel und ihre Unterschiede

Fibre Channel (meist abgekürzt als FC) ist eine Technologie zur schnellen Datenübertragung. Glasfaserkanäle finden ihren Haupteinsatz in Speicherbereichsnetzen (SAN). FC wird für den Datentransfer zwischen Computerspeichern und Computersystemen verwendet. Der Glasfaserkanal kann Datenübertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 128 Gbit/s ermöglichen.

FC ist eine weit verbreitete Technologie, fast alle High-End-Server und -Speicher verfügen über Schnittstellen zur Unterstützung von FC. Eine weitere Variante des Fibre Channel ist Fiber Channel over Ethernet (FCoE). FCoE nutzt das Ethernet-Netzwerk als Transportmedium, FC-Pakete werden über das Ethernet-Netzwerk gekapselt und ermöglichen so Datenübertragungsgeschwindigkeiten von 10 Gbit/s oder höher.

In diesem Artikel werden wir uns mit der Entwicklung der Fibre Channel-Technologie befassen, beginnend mit der ersten Generation, und die nachfolgenden Fortschritte in dieser Technologie diskutieren. Am Ende werden wir einen Vergleich der verschiedenen Generationen von Fibre Channel ziehen. Eine hochrangige Weiterentwicklung der Fibre Channel-Technologie ist in Tabelle 1 dargestellt.

Sr.#

Name

Year

1

1G FC

1997

2

2G FC

2001

3

4G FC

2004

4

8G FC

2005

5

10G FC

2008

6

16G FC

2011

7

32G FC

2016

8

128G FC

2016

Table 1: Different Versions of Fiber Channel

Der Glasfaserkanal wurde vom T11 Technical Committee des International Committee for Information Technology Standards (INCITS) standardisiert. Ein genauer Blick auf Tabelle 1 zeigt, dass FC mit einer Datenübertragungsgeschwindigkeit von 1 Gbit/s begann und die Geschwindigkeiten mit jeder Generation verdoppelt werden. Derzeit ist auch 128G FC verfügbar.  

1G Glasfaserkanal

1G FC war die erste standardisierte Version der Fibre Channel Technologie. Eingeführt im Jahr 1997. 1G FC bietet einen Durchsatz von 200 Mega Bytes pro Sekunde (MBps, nicht zu verwechseln mit Mega Bits pro Sekunde, Mbps). 1G FC gewann sofort an Popularität, da es in Speicherbereichsnetzen eingesetzt wird. Der 1G-Faserkanal blieb bis Ende der 2000er Jahre in Betrieb.

2G Glasfaserkanal

2G FC war der nächste Schritt in der Entwicklung der Fibre Channel Technologie. Die Arbeiten an seiner Entwicklung begannen kurz nach der Freigabe des 1G-Glasfaserkanals und wurden im Jahr 2001 vom T11-Ausschuss als Industriestandard freigegeben. 2G FC verdoppelte die Geschwindigkeit von 1G FC. 2G FC hat einen Durchsatz von 400 MBps im Vollduplex-Modus. Der 2G-Glasfaserkanal wurde auch in den Speicherbereichsnetzen weit verbreitet eingesetzt.

4G Glasfaserkanal

Im Jahr 2004 wurde die nächste Version der Fibre-Channel-Technologie-Serie den Herstellern weltweit zur Verfügung gestellt. Der 4G-Glasfaserkanal verdoppelte auch die Service Level Parameter im Vergleich zu 2G FC. 800 MBps Vollduplex-Durchsatz können im 4G-Glasfaserkanal erreicht werden. Der 4G-Glasfaserkanal erfreute sich so großer Beliebtheit, dass er immer noch in einigen älteren SAN-Speichern und -Servern verwendet wird.

8G Glasfaserkanal

Der 8G-Faserkanal wurde in schneller Folge zu seinem Vorgänger freigegeben. Es wurde standardisiert und im Jahr 2005, nur ein Jahr nach der Freigabe des 4G-Faserkanals, zur Verfügung gestellt. Diese beiden Fibre-Channel-Versionen sind die beliebtesten FC-Versionen auf dem Markt. 8G-Glasfaserkanal ist ebenfalls noch im Einsatz und die Schnittstellenkarten sind weiterhin für 8G FC erhältlich. 1600 MBps Vollduplex-Durchsatz ist im 8G-Glasfaserkanal verfügbar.

10G Glasfaserkanal

Die 10G Glasfaserkanalversion wurde für FCoE entwickelt, um die 10 Gbps-Ethernet-Netzwerke voll auszunutzen. 10G FC wird selten eingesetzt, abgesehen von seiner Anwendung in Verbindung mit FCoE. FCoE sendet FC-Daten über Ethernet-Frames.

16G Glasfaserkanal

Der nächste Schritt, der in der Reihe der Fibre Channel-Generationen folgte, war der 16G Fibre Channel. Es wurde 2011 vom T11-Ausschuss freigegeben. 16G FC folgte dem Vorrang des "doppelten Durchsatzes" der ersten vier Versionen des Glasfaserkanals. Der Durchsatz beträgt 3200 MBps. Obwohl, 16G FC wurde im Jahr 2011 veröffentlicht, aber es gewann in letzter Zeit an Popularität. Heute ist der 16G-Glasfaserkanal als Standardoption in fast allen aktuellen SAN-Speichern und -Servern erhältlich. Nach der Freigabe des 10G-Glasfaserkanals entschied sich die Industrie, die Namenskonvention der Glasfaserkanalversionen zu ändern. Mit der Veröffentlichung von 16G FC wurde beschlossen, die geschwindigkeitsbasierte Benennung aufzugeben und die generierungsbasierte Benennung einzuführen. Der 16G-Faserkanal wurde als Glasfaserkanal der 5. Generation bezeichnet. Die ersten vier Versionen sind die Glasfaserkanäle 1G, 2G, 4G und 8G.

32G Glasfaserkanal & 128G Glasfaserkanal

Die sechste Generation der Fibre Channel-Technologie besteht aus zwei Versionen, 32G FC und 128G FC. Beide Versionen wurden 2016 veröffentlicht. Die sechste Generation des Fibre Channel sorgt für eine unglaubliche Steigerung der Durchsätze. 32G FC ist in der Lage, 6400 MBps Durchsatz zu liefern, während 128G FC in der Lage ist, 25600 MBps Durchsatz zu liefern. Die Fibre-Channel-Technologie der sechsten Generation wurde entwickelt, um den Solid State Drive-Speicher voll auszunutzen. SSD-Speicher ist ein plattenloser Speicher, der im Vergleich zu herkömmlichen Festplatten höhere Datenübertragungsraten bietet. Der Glasfaserkanal der sechsten Generation führte auch neue Funktionen für mehr Sicherheit und einen geringeren Stromverbrauch im Vergleich zu seinen Vorgängern ein.

Vergleich

Die Fibre-Channel-Technologie hat eine große Entwicklung in Bezug auf Geschwindigkeit, Sicherheit und Stromverbrauch erfahren. Sie hat mit den sich wandelnden Technologien Schritt gehalten und ist so lange am Markt geblieben. Die Popularität des Glasfaserkanals nimmt von Tag zu Tag zu. Fast alle Enterprise Grade Server und Speichergeräte werden mit vorinstallierten Fibre Channel Adaptern geliefert. Mit dem Tempo, mit dem diese Technologie voranschreitet, sehen wir eine langfristige Perspektive für ihren weiteren Einsatz in der Informationstechnologiebranche.

Was ist ein 25G SFP28 optischer Transceiver?

Die 25G Ethernet-Lösung ist eine von der IEEE 802.3 Task Force P802.3 standardisierte und entwickelte Lösung. Diese Lösung ist hauptsächlich für den Einsatz im Rechenzentrum konzipiert. Das 25 G Ethernet-Konsortium wurde im Juli 2014 gegründet, um den Einsatz von einspurigen 25 GB/s-Lösungen und zweispurigen 50 GB/s Ethernet-Lösungen zu unterstützen. Das 25GB Ethernet-Konsortium ist seit September 2015 abgeschlossen. Im November 2015 wurde die 802.3 Task Force zur Entwicklung der einspurigen 25 GB/s Ethernet-Lösung gebildet und am 30. Juni wurde der IEEE 802.3by Standard vom IEEE-SA Standards Board genehmigt.

Die Norm IEEE 802.3 definiert die folgenden Technologien:

o Eine einspurige 25 GB/s 25GBASE-KR PHY für Leiterplatten-Backplanes. PHY ist eine Art von Chip, der eine Abkürzung für die physikalische Schicht des OSI-Modells ist.
o Ein einspuriger 25 GB/s 25GBASE-CR-S PHY für 3 Meter zweiadrige Kabel (In-Rack)
o Eine einspurige 25 GB/s 25GBASE-CR-L PHY für 5 Meter Zweiachskabel (Interrack)
o Eine einspurige 25 GB/s 25GBASE-SR PHY für 100 m OM4 oder 70 m OM3 Multimode-Lichtwellenleiter.

Das 25 GB Ethernet-Gerät ist seit Juni 2016 auf dem Markt erhältlich und verwendet die optischen Transceiver SFP28 und QSFP28. Außerdem sind die Kabel SFP28 bis SFP28 mit festen Längen von 1, 2, 3 und 5 Metern erhältlich. Diese werden von verschiedenen Herstellern hergestellt. Kürzlich wurden auch die optischen Transceiver angekündigt, die 1310nm "LR"-Optik unterstützen werden, die von 2 Kilometern bis zu 10 Kilometern über zwei Stränge von Singlemode-Fasern reichen können.

Es gibt mehrere Faktoren, um erfolgreich ein voll funktionsfähiges 25GB Ethernet-Netzwerk aufzubauen. Optische Transceiver und Direct Attach Kabel, die das 25GB und 50GB Ethernet unterstützen, sind ein Muss und am Ende der Verbindung garantieren die NIC-Karten, die diese Lösungen unterstützen müssen, die maximale Leistung. Der Einsatz von 25 GB Ethernet-Lösung in Rechenzentren wird das gesamte Kernnetzwerk, Speichernetzwerk und Cloud Computing-Netzwerk deutlich verbessern und den Kunden mit den 10 GB Ethernet-Lösungen mehr Bandbreite und Stabilität bieten.

Der optische Transceiver SFP28, ein Transceiver auf Basis des weit verbreiteten SFP+ Form-Factors, stellt eine neue Generation von hochdichten 25 GB/s Ethernet-Anwendungen für Rechenzentren und Unternehmen vor. Es bietet ein konventionelles und kostengünstiges Upgrade.

CBO BlueOptics© bietet zwei Modelle des SFP28 mit Duplex-Stecker an:

o BO27Q13610D 25GBASE-LR, SFP28 Optischer Sender-Empfänger
o BO27Q856S1D 25GBASE-SR, SFP28 Optischer Sender-Empfänger

Der CBO BlueOptics© BO27Q13610D 25GBASE-LR, SFP28 ist ein leistungsstarker optischer Transceiver, der für große Entfernungen bis zu 10 Kilometer auf Singlemode-Fasern geeignet ist und bis zu 25,78 Gigabit pro Sekunde beschleunigt. Es verfügt über die Funktion Digital Diagnostic Monitoring und kann im optischen Fenster 1310 verwendet werden. Dieser Transceiver erfüllt den Standard 802.3 und übertrifft sogar die Multiple Source Agreements (MSA). Es verfügt über die Funktion Digital Diagnostic Monitoring zur Echtzeit-Parameterüberwachung und die Option für Alarme bei Überschreitung des High-Pegel-Schwellenwerts.

Der CBO BlueOptics© BO27Q856S1D 25GBASE-SR, SFP28 ist ein optischer Kurzstrecken-Transceiver, der Entfernungen bis zu 100 Meter über Multimode-Fasern erreichen kann. Im Gegensatz zum Vorgängermodell kann dieser Transceiver im 850 nm optischen Fenster eingesetzt werden, bietet aber mit bis zu 25,78 Gigabit pro Sekunde die gleiche Geschwindigkeit wie das LR-Modell (Long Range). Die digitale Diagnoseüberwachung ist standardmäßig vorhanden und hat bis zu 3.000.000 MTBF-Arbeitsstunden.

Beide Modelle werden mit 5 Jahren Garantie und lebenslangem Support geliefert.

Was ist ein Mode Conditioning Patchkabel

Transceiver-Module, die in Gigabit Ethernet 1000base-LX verwendet werden, starten nur monomodale 1030nm Wellenlängensignale. Dies führt zu einem Problem, wenn das vorhandene Netzwerk mit Multimodekabeln betrieben wird.

Wenn ein Monomode-Signal in eine Multimode-Faser eingeführt wird, kann ein Phänomen namens Differential Mode Delay (DMD) mehrere Signale innerhalb der Multimode-Fasern erzeugen. Dieser Effekt kann den Empfänger verwirren und die Fehler verursachen. Diese durch DMD verursachten Mehrfachsignale begrenzen die Kabellängen für den Betrieb von Gigabit-Ethernet stark. Ein Modenkonditionierungs-Patchkabel eliminiert diese mehreren Signale, indem es den Singlemode-Launch von der Mitte der Multimode-Faser weg versetzt. Dieser Versatzpunkt erzeugt einen Start, der dem typischen Multimode-LED-Launch und den daraus resultierenden mehreren Signalen ähnlich ist und den Einsatz von 1000base-LX über ein bestehendes Multimode-Kabelsystem ermöglicht.

Moduskonditionierungs-Patchkabel sind überall dort erforderlich, wo Gigabit 1000 Base-LX-Switches und -Router in bestehende Multimode-Kabelanlagen eingebaut werden. Diese spezifizierten Kabel helfen, Differential Mode Delay (DMD)-Effekte zu vermeiden, die auftreten können, wenn Langwellen-Sender-Empfängermodule sowohl an Singlemode- als auch an Multimode-Fasern betrieben werden. Das Moduskonditionierungs-Patchkabel ermöglicht es dem Singlemode-Transceiver, einen Start ähnlich einem typischen Multimode-Launch zu erzeugen.

Modusaufbereiter sind in Form eines einfachen Duplex-Patchkabels aufgebaut, so dass sie problemlos in ein System eingebaut werden können, ohne dass zusätzliche Komponenten oder Hardware benötigt werden. Ihre Länge kann von einem Meter und mehr variieren, um fast jede Netzwerktopographie zu unterstützen.

Die konditionierte Seite des Modus-Kondonierungskabels besteht aus einer gelben (single-mode) Faser, die in einem Offset-Modus mit einer orangefarbenen (multimode) Faser mit einer bestimmten Kernposition und einem bestimmten Winkel verbunden wurde. Andererseits besteht die nicht konditionierte Seite des Kabels aus einem Stück orangefarbenem (multimode) Kabel. Der gelbe Schenkel (Single-Mode) des Kabels muss mit der Sendeseite und der orange Schenkel (Multimode) mit der Empfangsseite des Gerätes verbunden sein.

Da die optischen SPF-Transceiver, die in 1000 base LX verwendet werden, LC-Stecker verwenden, wird das produzierte Mode-Konditionierungskabel auf einer Seite einen LC-Stecker haben. Abhängig von der Herstellung des Kabels kann die andere Seite des Kabels SC-Stecker, FC-Stecker, MTRJ-Stecker oder die andere Seite die gleiche sein wie der LC-Stecker. Nicht zu vergessen, dass es auch bei einem Mode-Konditionierungskabel zu einer Einfügedämpfung von 0,2dB bis 0,5dB kommen würde. Modus-Konditionierungskabel sind sowohl für 62,5/125µm als auch für 50/125µm Multimode-Fasern erhältlich.

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Was ist ein optischer Add/Drop-Multiplexer - OADM?

Einführung
Glasfaser-Kommunikationsnetze werden von Tag zu Tag immer beliebter. Alle Unternehmens- und Dienstleistungsnetzwerke nutzen die Glasfaserkommunikationstechnologie, um ihre Endkunden effizient zu bedienen. Auch die Glasfaserkommunikation dringt in die Häuser der Endverbraucher vor. Mit dem Aufkommen von FTT-X-Netzen hat der Einsatz von Glasfaserkabeln exponentiell zugenommen. Es ist nicht möglich, für jede Verbindung ein eigenes Glasfaserkabelpaar zu verwenden, da dies viel Platz in Anspruch nehmen würde und die Verbindungen immer noch nicht voll ausgelastet sind.

Um die Glasfaserkommunikation effektiver und effizienter zu gestalten, entwickelten die Ingenieure eine Technik namens Multiplexing, die es verschiedenen Signalen ermöglichte, sich auf einem einzigen Glasfaserkabel störungsfrei zu bewegen. Multiplexing ist in seinen verschiedenen Formen über alle Kommunikationsmethoden hinweg weit verbreitet, die heute im Einsatz sind.

OADM
Ein optischer Add-Drop-Multiplexer (OADM) ist eine kritische Vorrichtung, die in den Wellenlängenmultiplexsystemen zum Multiplexen und Leiten verschiedener Lichtkanäle in oder aus einer Singlemode-Faser (SMF) verwendet wird und einer der grundlegenden Bausteine der modernen Telekommunikationsnetze ist.

Komponenten von OADM

Traditionell besteht ein OADM aus drei Hauptkomponenten, die für die Erfüllung der einem OADM zugewiesenen Aufgabe verantwortlich sind. Diese drei Komponenten sind im Folgenden aufgeführt:

Optischer Demultiplexer
o Ein optischer Demultiplexer trennt das Vielfache der Wellenlängen in einer Faser und leitet es auf viele Fasern.

Optischer Multiplexer
o Der optische Multiplexer wird verwendet, um zwei oder mehr Wellenlängen in dieselbe Faser einzubinden.

Eine Reihe von Ports zum Hinzufügen und Ablegen von Signalen

Arten von OADM

Es gibt zwei Haupttypen von OADM, die in Kommunikationsnetzen weit verbreitet sind, nämlich Fixed OADM (FOADM) und Reconfigurable OADM (ROADM). Ein OADM mit fernbedienten rekonfigurierbaren optischen Schaltern in der mittleren Stufe wird als rekonfigurierbares OADM (ROADM) bezeichnet. Personen ohne diese Funktion werden als feste OADMs bezeichnet. Feste OAMDs werden verwendet, um Daten-Singles auf dedizierten Kanälen zu löschen oder hinzuzufügen, und rekonfigurierbare OADMs haben die Möglichkeit, das ausgewählte Kanalrouting durch das optische Netzwerk elektronisch zu ändern. Während der Begriff OADM für beide Typen gilt, wird er oft austauschbar mit ROADM verwendet.

Fester optischer Add-Drop-Multiplexer (FOADM)

FOADMs verwenden feste Filter, die eine ausgewählte Wellenlänge hinzufügen/ablassen und den Rest der Wellenlängen durch den Knoten leiten. Die statische Wellenlängenfiltertechnologie eliminiert die Kosten und die Dämpfung, um alle DWDM-Signale in einem Signalweg zu demultiplexen. Die Lösung heißt FOADM, da die hinzugefügten und abgegebenen Wellenlängen zum Zeitpunkt der Installation des Add/Drop-Filters auf dem optischen Weg durch einen Knoten festgelegt sind.

Rekonfigurierbare optische Add-Drop-Multiplexer (ROADM)

Rekonfigurierbare Optische Add Drop Multiplexer (ROADMs) werden verwendet, um Flexibilität bei der Umleitung optischer Ströme zu bieten, fehlerhafte Verbindungen zu umgehen, minimale Serviceunterbrechungen zu ermöglichen und die Fähigkeit, das optische Netzwerk an verschiedene WDM-Technologien anzupassen oder zu aktualisieren, indem sie das OADM elektronisch konfigurieren, um die erforderliche Funktionalität zu erreichen.

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Vergleich von seriell angeschlossenen SCSI (SAS), MiniSAS (SFF-8088) und MiniSAS HD (SFF-8644)

Serial Attached SCSI (SAS) ist ein Kommunikationsprotokoll, das für die Kommunikation zwischen Computerspeichergeräten wie Festplatten verwendet wird. SCSI steht für Small Computer System Interface. Das SAS-Protokoll wird vom Technischen Komitee T10 des International Committee for Information Technology Standards (INCITS) entwickelt.

SAS-1, die erste Version von SAS, wurde erstmals im Jahr 2004 eingeführt. Vor der Einführung von SAS waren SATA-Festplatten in Computersystemen beliebter. SATA wird immer noch in PCs verwendet, wurde aber in den Servern und Speichersystemen der Enterprise-Klasse fast vollständig durch SAS ersetzt.
SAS bietet höhere Datenübertragungsraten, SAS-1 (Bj. 2004) mit bis zu 3 Gbit/s Datentransfer, SAS-2 (Bj. 2009) mit bis zu 6 Gbit/s und SAS-3 (Bj. 2013) mit bis zu 12 Gbit/s Datentransferrate. SAS-4 befindet sich in der Entwicklung und wird voraussichtlich 2017 freigegeben. SAS-4 unterstützt eine Datenübertragungsrate von 22,5 Gbps. Tabelle 1 fasst die verschiedenen Versionen von SAS zusammen.

S.#

Version

Year

Data Transfer Rate

1

SAS-1

2004

3 Gbps

2

SAS-2

2009

6 Gbps

3

SAS-3

2013

12 Gbps

4

SAS-4

Exp. 2017

22.5 Gbps

Table 1: SAS Versions

Es gibt mehrere Stecker und Kabel auf dem Markt für SAS-Verbindungen, einige der am häufigsten verwendeten Stecker sind SFF-8087, SFF-8088, SFF-8643 und SFF-8644 usw. SFF-8087 und SFF-8088 unterstützen bis zu 6 Gbps (SAS-2) und SFF-8643 und SFF-8644 unterstützen 12 Gbps SAS (SAS-3) Verbindungen.

Die andere Klassifizierung der Anschlüsse ist interne und externe SAS-Anschlüsse, interne Anschlüsse werden für die interne Verbindung der verschiedenen Festplatten mit dem Computersystem verwendet, während die externen Anschlüsse für die Verbindung von Festplatten oder Speichersystemen verschiedener Computersysteme verwendet werden. So wird beispielsweise die Verbindung der SAS-Festplatte eines Servers mit der Hauptplatine über die internen Anschlüsse hergestellt, während die Verbindung zwischen dem SAN Storage und der SAS-Festplatte eines Servers über die externen Anschlüsse hergestellt wird.

Von den oben genannten Anschlüssen sind SFF-8087 und SFF-8643 interne Anschlüsse und SFF-8088 und SFF-8644 externe Anschlüsse.
SAS Direct Attach Kabel sind auch für den Anschluss verschiedener Speichergeräte erhältlich. Ein Beispiel für die verfügbaren SAS-Kabel ist in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1: SAS-Kabel

  • Verschiedene Arten von Kabeln, die bei CBO erhältlich sind, sind:
  • MiniSAS Hybridkabel, SFF-8088 bis SFF-8644
  • MiniSAS-Kabel, SFF-8088 auf SFF-8088
  • MiniSAS HD-Kabel, SFF-8644 auf SFF-8644, 12G
  • SAS-Kabel sind in verschiedenen Längen von 1 Meter bis 10 Meter erhältlich. Die Wahl der Länge ist abhängig von der räumlichen Entfernung zwischen den beiden Verbindungssystemen. SAS-Kabel sind zweiadrige Kupferkabel, die Komfort und eine effiziente Möglichkeit bieten, schnellere Datenübertragungsraten in kleinen Entfernungen innerhalb eines Rechenzentrums zu erreichen.
  • Der SFF-8088 ist ein 26-poliger Stecker, während der SFF-8644 ein 36-poliger Stecker ist. Hybridkabel werden für die Abwärtskompatibilität zwischen den von SAS-2 und SAS-3 unterstützten Computersystemen verwendet. Ein SAS-3-Kabel, d.h. SFF-8644 auf SFF-8644, wird auch als MiniSAS HD-Kabel bezeichnet.

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