10GBASE-T Ultimate Guide - Einführung, Kabel, Vor- und Nachteile

Einführung in 10GBASE-T

10GBASE-T ist eine LAN-Verbindungstechnologie (Local Area Network), die in 10-Gigabit-Ethernet eingesetzt wird. Mit ungeschirmtem Twisted-Pair-Kupferkabel (UTP) als Übertragungsmedium unterstützt der 10GBASE-T SFP+ Transceiver eine Datenrate von 10Gbps/s bei einer Link-Distanz von bis zu 100 Metern über Cat6A-Twisted-Pair-Kupferkabel.

QSFPTEK 10GBASE-T Kupfer RJ45 SFP+ Transceiver

Einführung von 10GBASE-T

Im Jahr 2002 veröffentlichte das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) den 10 Gigabit Ethernet über Glasfaserstandard IEEE802.3ae. Danach werden auf Basis von Glasfasernetzen 10-Gigabit-Rechenzentren schnell und in großem Umfang aufgebaut. Andererseits aufgrund der damaligen technologischen Einschränkungen und der Bandbreite von Kupferkabeln, 10-Gigabit-Ethernet 10GBASE-T Technologie konnte nicht realisiert werden. Die Erforschung wurde jedoch nie eingestellt, da das Kupferkabelsystem bei Kurzstreckenanwendungen überlegene Vorteile in Bezug auf Preis und Flexibilität bietet. Schließlich wurde 2006 der Standard IEEE 802.3an veröffentlicht, um Verbindungen mit 10 Gbit/s über ungeschirmte Twisted-Pair-Kupferkabel bereitzustellen, die Entfernungen von bis zu 100 Metern über Category 6A (Cat6A) unterstützen. Und 2012 brachten Intel und Cisco einen 10GBASE-T-Switch und eine Netzwerkschnittstellenkarte (NIC) auf den Markt, was darauf hinweist, dass die 10GBASE-T-Technologie in der Praxis angewendet wurde.

Entwicklung der Ethernet-Technologie auf Basis von Twisted Pair

Wie ein 10GBASE-T SFP+ Transceiver funktioniert

10GBASE-T SFP+ Transceiver ist auch als 10G-Kupfer-RJ45-Transceiver mit Schnittstelle zu einem RJ45-Port bekannt. Über diesen RJ45-Port werden 10-Gigabit-Differenzsignale über das Cat6A-Kabel in den SFP+-Kupfer-Transceiver eingespeist. Anschließend werden die eingespeisten Signale gefiltert und geformt, um sicherzustellen, dass die Signale vollständig und sauber sind, wenn sie in die physikalische Schicht (PHY) eingespeist werden. Schließlich werden die Signale nach der Datendekodierung im PHY ausgegeben. Das Arbeitsdiagramm des SFP+-RJ45-Kupfer-Transceivers ist wie folgt.

Funktionsdiagramm eines 10GBASE-T RJ45 SFP+ Transceivers

Der auf Kupfer-Twisted-Pair basierende Ethernet-Technologiestandard wurde erstmals 1990 veröffentlicht und definierte 10BASE-T über Twisted Pair mit einer Geschwindigkeit von 10 Mbit/s. Nach zwei Jahrzehnten hat sich Twisted-Pair-Ethernet von 10BASE-T zu 100BASE-T, zu 1000BASE-T und nun zu 10GBASE-T weiterentwickelt. Im Vergleich zu seinen Vorgängern verwendet 10GBASE-T eine komplexere Pulsamplitudenmodulation mit PAM-16 und Tomlinson-Harashima Precoding (THP), um einen Durchsatz von 10 Gbps zu erreichen. Die technischen Unterschiede zwischen 10GBASE-T, 1000BASE-T und 100BASE-T sind in der folgenden Tabelle dargestellt.

100BASE-T vs 1000BASE-T vs 10GBASE-T

Vorteile von 10GBASE-T

Automatische Aushandlung und abwärtskompatibel. 10GBASE-T bietet mit seiner Auto-Negotiate-Funktion enorme Flexibilität. Es unterstützt Abwärtskompatibilität und Interoperabilität mit bestehenden 1Gbps- oder 100Mbps-Ethernet-Netzwerken. Das bedeutet, dass Sie die Ausgaben während der Aufrüstung Ihres Rechenzentrums auf 10 Gbps schrittweise erhöhen könnten, anstatt alle Server und Switches auf einmal in großem Umfang auf 10Gb/s aufzurüsten.

Niedrige Kosten. Im Vergleich zum 10G SFP+-Glasfasersystem bietet das SFP+-Kupfersystem geringere Kosten, da das Kupferübertragungsmedium deutlich günstiger ist als Glasfasermedien.

Herausforderung von 10GBASE-T

Mit den Vorteilen niedriger Kosten und hoher Flexibilität hat das auf Kupfer-Twisted-Pair basierende 10GBASE-T-Verkabelungssystem schnell einen Teil des zuvor von 10-Gigabit-Glasfasern besetzten Marktes erobert. Es gibt jedoch auch Herausforderungen dafür.

Externes Übersprechen

Um die Übertragungsdatenrate auf 10 Gigabit zu erhöhen, sind Cat6A-Kabel erforderlich, um eine Frequenz von 500 MHz zu erreichen. Die Übertragungsleistung ist bei einer so hohen Frequenz empfindlich gegenüber externem Übersprechen. Was ist externes Übersprechen? In Geräteräumen oder Büros werden verschiedene Kabel in der Regel gebündelt und in einem Kabelkanal verlegt. Eines der Adernpaare wird durch andere im selben Kabelbündel gestört. Das ist externes Übersprechen. Das folgende Bild zeigt das Übersprechen eines Kabels, das durch umliegende Kabel verursacht wird.

Übersprechen, verursacht durch unterschiedliche umgebende Kabel

Stromverbrauch

Im Vergleich zu glasfaserbasierten SFP+-Transceivern benötigen 10GBASE-T-Transceiver einen höheren Stromverbrauch. Die maximale Leistungsaufnahme eines optischen 10GBASE SR SFP+-Transceivers beträgt nur 0.8W, während der 10G-Kupfer-Transceiver 2.5W benötigt. Daher mag es auf Basis eines Kupferkabels günstiger erscheinen, aber der Stromverbrauch, der zur Unterstützung von 10G-Kupfer-RJ45 über Cat6A erforderlich ist, ist im Vergleich zu Optics enorm.

10GBASE-T-Kabelleitfaden

Die obige Einführung hat erklärt, dass die maximale Übertragungsdistanz des 10GBASE-T-Kupfer-Transceivers 100 Meter über Cat6A beträgt. Wie sieht es mit Cat5e, Cat6 oder Cat7 aus? Können sie mit 10GBASE-T SFP+ arbeiten, um eine Geschwindigkeit von 10Gbps zu erreichen? Welches ist für 10G-Netzwerke besser geeignet?

Cat6 ist ebenfalls für eine Datenrate von 10 Gbit/s geeignet, die Übertragungsdistanz beträgt jedoch

 auf 55 Meter begrenzt, was kürzer ist als bei Cat6A.

Wie Cat6A unterstützt Cat7 10Gbps über eine Entfernung von bis zu 100 Metern. Aufgrund der doppellagigen Abschirmung ist der Kabeldurchmesser von Cat7 jedoch deutlich größer als der von Cat6A. Daher benötigt Cat7 mehr Platz und erschwert zudem die Verkabelung. Außerdem ist der Anschluss von Cat7 ein spezieller GG45 oder TERA anstelle des üblichen RJ45, daher ist die Kompatibilität nicht so gut wie bei Cat6A.

Was Cat5A betrifft, ist es enttäuschend festzustellen, dass 10G-Kupfer-Transceiver über Cat5A bei einer Geschwindigkeit von 10Gbps nicht ordnungsgemäß funktionieren können. Wenn Sie Cat5A mit dem SFP+ Kupfer-Rj45-Transceiver verbinden müssen, kann der Transceiver automatisch auf 1000Mbps aushandeln. Cat6A ist jedoch günstig, warum also nicht Ihre Cat5A direkt auf Cat6 aufrüsten, um eine bessere Netzwerkleistung zu erzielen?

Zusammenfassend ist Cat6A die beste Option für 10GBASE-T-Verkabelung.

Erfahren Sie mehr über die Unterschiede zwischen Cat5e, Cat6, Cat6A und Cat7.

QSFPTEK bietet kostengünstige und leistungsstarke 10GBASE-T SFP+ Transceiver, die Verbindungen bis zu 30 Metern über Cat6A oder Cat7 bei einem niedrigen Stromverbrauch von weniger als 2,5 W unterstützen, und die BER (Bit Error Rate) liegt unter 10^-12. QSFPTEK 10G Kupfer-Transceiver sind umfassend kompatibel mit nahezu allen 10GBASE-T Switches, NICs und Servern der Originalgerätehersteller, wie Cisco, Juniper, Arista, Intel, HPE usw. Willkommen zur Beratung über [email protected].