Was ist 10-Gigabit-Ethernet?

In den letzten Jahren ist die Nachfrage nach 10G-Netzen mit der fortschreitenden Digitalisierung und der rasanten Entwicklung verschiedener neuer Technologien, deren Hauptzweck darin besteht, die Effizienz der Datenverarbeitung und das Benutzererlebnis zu verbessern, erheblich gestiegen.

 

Was ist 10 Gigabit Ethernet (10 GbE)?

 

10 Gigabit Ethernet (10 GbE) ist eine Hochgeschwindigkeits-Ethernet-Technologie mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 10 Gigabit pro Sekunde (10 Gbit/s). Seit seiner Einführung im Jahr 10 auch als 10GE oder 2002 GigE bekannt, setzte sich 10 Gigabit Ethernet zunächst nur langsam am Markt durch, vor allem aufgrund der hohen Kosten der ersten Geräte, obwohl es eine bis zu zehnmal höhere Übertragungsrate als herkömmliches Gigabit Ethernet (1 GbE) bietet.

 

Lange Zeit wurde 10 GbE hauptsächlich in den Kernnetzwerken und Rechenzentren großer Unternehmen eingesetzt, was es aufgrund seines Preises und der Bereitstellungskosten für kleine und mittlere Unternehmen weniger attraktiv machte. Da die Hardwarekosten jedoch weiter sinken, hat sich die Technologie weiterentwickelt und findet nun auch in kleinen und mittleren LANs zunehmenden Einsatz.

 

10 GbE wird oft als bahnbrechende Netzwerktechnologie angesehen. Sie wurde erstmals vom IEEE im 802.3ae-Standard formal definiert, um das 802.3-Standardsystem zu ergänzen, auf dem das herkömmliche Ethernet basiert.

 

Das frühere traditionelle Ethernet war auf gemeinsame Medien und Konflikterkennungsmechanismen angewiesen. 10GbE arbeitet im Vollduplex-Modus und kann Daten bidirektional über eine einzige Verbindung übertragen. Diese Architektur macht das CSMA/CD-Protokoll überflüssig, was die Effizienz und Stabilität der Kommunikation deutlich verbessert.

 

10 GbE vs. herkömmliches Ethernet

 

Trotz seiner Leistungs- und Architekturinnovationen ist 10 GbE im selben Netzwerkstapel wie herkömmliches Ethernet positioniert und gehört zu den physischen (Schicht 1) und Datenverbindungstechnologien (Schicht 2) des OSI-Modells. Es übernimmt einige der Kernfunktionen von Ethernet, wie das MAC-Protokoll (Medium Access Control), die Ethernet-Frame-Struktur und die Spezifikationen für die minimale und maximale Frame-Länge.

 

Der bereits erwähnte Verzicht auf den Halbduplex-Betrieb bei 10GbE führt dazu, dass nur noch Punkt-zu-Punkt-Vollduplex-Verbindungen unterstützt werden. Im Gegensatz zu herkömmlichem Ethernet macht 10GbE dadurch die Abhängigkeit von gemeinsam genutzten Geräten wie Hubs sowie die Notwendigkeit von Portsegmentierung und Konfliktmanagement überflüssig. Dadurch bietet 10GbE höhere Effizienz und Kostenvorteile bei der Datenübertragung in Backbone-Netzwerken.

 

Was die physischen Medien betrifft, unterstützt 10 GbE nicht nur die glasfaserbasierte Übertragung (gemäß IEEE 802.3ae-Standard), sondern kann auch über Twisted-Pair-Kupferkabel (802.3ak-Standard) eingesetzt werden. Trotz des verbesserten Übertragungsmechanismus von 10 GbE bleibt das Datenrahmenformat mit der bestehenden Ethernet-Version konsistent. Dadurch lässt sich 10 GbE bei Netzwerk-Upgrades nahtlos in bestehende Netzwerkarchitekturen integrieren und ermöglicht so einen reibungsloseren Übergang zu Netzwerken mit höherer Bandbreite.

 

Die Beziehung von 10 GbE zum Glasfasereinsatz

 

10 GbE ist sowohl mit Singlemode- als auch mit Multimode-Glasfasern kompatibel. Bei Langstrecken bietet Singlemode-Glasfaser trotz höherer Bereitstellungskosten den Vorteil, eine stabile Übertragung über Entfernungen von bis zu 40 Kilometern zu ermöglichen. Multimode-Glasfaser eignet sich dagegen eher für kürzere Distanzen bis zu 300 Metern, da sie über große Entfernungen anfälliger für Intermodaldispersion (Differential Mode Delay) ist.

 

Da Multimode-Glasfasern jedoch kostengünstigere Laser und Endgeräte nutzen können, sind sie auch in kostensensiblen Netzwerkszenarien mit geringer Distanz wertvoll. Sowohl Singlemode- als auch Multimode-Glasfasern können bei der Implementierung von 10-GbE-Netzwerken eine Schlüsselrolle spielen und die kombinierten Bandbreiten- und Distanzanforderungen verschiedener Branchen erfüllen.

 

Typische Anwendungsszenarien für 10G Ethernet

 

Da datenintensive Unternehmen weiterhin wachsen, ist 10G Ethernet für alle Arten von Organisationen zu einer wichtigen Wahl geworden, wenn es um den Aufbau leistungsstarker Netzwerkinfrastrukturen geht. Es deckt ein breites Spektrum von Szenarien ab, wie etwa Unternehmensnetzwerke, Rechenzentren und Privathaushalte oder Kreativstudios mit hohem Bandbreitenbedarf.

 

Unternehmens- und Campusnetzwerke

 

Sowohl für kleine und mittelständische Unternehmen als auch für Großkonzerne kann 10G-Ethernet den wachsenden Bedarf an Datendurchsatz effektiv decken. Da Videokonferenzen, Echtzeit-Zusammenarbeit, Streaming-Media-Anwendungen und regelmäßige Datensicherungen immer häufiger zum Einsatz kommen, geraten herkömmliche 1-Gbit/s-Netzwerke bei der Verarbeitung hochgradig paralleler Datenströme ins Stocken. 10G-Ethernet bietet höhere Bandbreite und geringere Latenz, was die Netzwerkleistung deutlich verbessert, das Benutzererlebnis optimiert und die allgemeine Betriebseffizienz steigert.

 

Zudem hat auch Frau 10G Ethernet wird in Unternehmensarchitekturen häufig in Verbindung mit L2-Switches als zentrales Verbindungsgerät für lokalisierte Netzwerke verwendet, insbesondere in datenintensiven Serverraumumgebungen, wo es eine Schlüsselrolle bei der Datenplanung spielt.

 

Kleine und mittlere Rechenzentrumsnetzwerke

 

In modernen kleinen und mittleren Rechenzentren, in denen Virtualisierung weit verbreitet ist, stellt die Hochfrequenzkommunikation zwischen virtuellen Maschinen höhere Anforderungen an Netzwerkbandbreite und Latenz. 10G-Ethernet bietet den nötigen Durchsatz für die Dateninteraktion zwischen virtuellen Maschinen und reduziert effektiv Leistungsengpässe, die durch den hohen E/A-Verkehr von Mehrkernprozessoren entstehen. 10G-Ethernet wird üblicherweise in der Zugriffsebene von Servern und Switches eingesetzt.

 

Hersteller etablierter Server und Speichergeräte setzen zunehmend auf 10GbE als Standard-E/A-Schnittstelle, um den Bandbreitenanforderungen von Multi-Tenant-Architekturen, Cloud-Computing-Plattformen und hochverdichteten Umgebungen gerecht zu werden. Die Aufrüstung auf ein 10GbE-Netzwerk gewährleistet maximale Hardwareleistung und trägt maßgeblich zur Verbesserung der Netzwerkeffizienz im Rechenzentrum bei.

 

Heim- und Studionetzwerke mit hoher Bandbreite

 

Während der Bandbreitenbedarf von Privatanwendern weniger komplex ist als der von Unternehmen oder Rechenzentren, beweisen 10G-Netze zunehmend ihren Nutzen in Hochleistungsszenarien wie Multimedia-Erstellung, Video-Rendering und der Zusammenarbeit an großen Dateien. Designstudios benötigen beispielsweise hohe Dateiübertragungsgeschwindigkeiten bei der Bearbeitung hochauflösender Bilder oder 4K/8K-Videos. Während herkömmliche Gigabit-Netze bei solchen Aufgaben oft ineffizient sind, können 10G-Netze die Übertragungs- und Sicherungszeiten deutlich verkürzen und die Workflow-Effizienz verbessern.

 

Mit der Unterstützung einer einheitlichen Speicherarchitektur kann ein 10G-Netzwerk außerdem Hochgeschwindigkeitsfreigabe und -zugriff zwischen mehreren Terminals im Haushalt realisieren, wie etwa schnellen Zugriff und Streaming von Audio- und Videodaten mit großer Kapazität über NAS, wodurch das Erlebnis der Dateninteraktion erheblich verbessert wird.

 

Durch den Einsatz von 10G-Ethernet in den oben genannten Szenarien erfüllt 10G-Ethernet nicht nur die Kernanforderungen aktueller Hochleistungsnetzwerke, sondern bietet auch eine solide Grundlage für zukünftige Serviceerweiterungen und Technologieentwicklungen.

 

Upgrade auf 10-Gigabit-Ethernet-Netzwerke

 

Ob in Unternehmen, Rechenzentren oder leistungsstarken Heimnetzwerken – die Anforderungen an die Netzwerkgeschwindigkeit steigen stetig. Insbesondere in Unternehmensszenarien verbessert der Aufbau eines 10G-Netzwerks nicht nur die Effizienz der Datenübertragung deutlich, sondern unterstützt auch effektiv die Geschäftsexpansion und die Beschleunigung der digitalen Transformation. So können Unternehmen ihre Reaktionsfähigkeit und Servicequalität in einem wettbewerbsintensiven Markt aufrechterhalten.

 

Wie bereitet man sich auf die Bereitstellung einer 10-Gbit/s-Netzwerkumgebung vor?

 

Beim Aufbau eines 10G-Netzwerks handelt es sich nicht um den Austausch einzelner Geräte, sondern um einen systematischen Aufrüstungsprozess, der mehrere Schlüsselkomponenten umfasst, darunter 10G-Ethernet-Switches, optische Module, Kupfer- und Glasfaserkabel usw. QSFPTEK bietet eine komplette Produktlinie und Netzwerkverkabelungslösungen für unterschiedliche Maßstäbe und Anwendungsszenarien, um den vielfältigen Bereitstellungsanforderungen gerecht zu werden.

 

Switches der QSFPTEK-Serie S5300/S7300

 

Diese Serie zielt auf SMB- und Campus-Netzwerke ab, bietet adaptive 1G/10G-Ports und unterstützt flexibles Bandbreitenmanagement für Umgebungen mit hohen Anforderungen an die Netzwerkskalierbarkeit und Kostenkontrolle.

 

Switches der QSFPTEK-Serie S5600/S7600

 

Sie sind auf Cloud Computing und hochdichte Bereitstellungsszenarien ausgerichtet, unterstützen L3+-Funktionalität und eignen sich für den Aufbau von ToR- oder Spine-Leaf-Netzwerkarchitekturen. Die Serie unterstützt erweiterte Funktionen wie Stacking, MLAG, VxLAN usw. und eignet sich für die Bereitstellung der Kernschicht in Rechenzentren und großen Campus-Netzwerken.

 

Optische 10G-Ethernet-Module

 

QSFPTEK bietet verschiedene kostengünstige 10G SFP+ Transceiver-Modelle, wie 10GBASE-SR und 10GBASE-LR-Module, mit breiter Kompatibilität für verschiedene Rechenzentrums- und Unternehmensnetzwerkumgebungen, unterstützt stabile und zuverlässige Hochgeschwindigkeitskommunikation.

 

Insgesamt stellt der Aufbau von 10G-Netzen nicht nur eine technologische Modernisierung dar, sondern legt auch einen wichtigen Grundstein für die moderne Geschäftskontinuität und die Anforderungen an Hochleistungsrechnen. Durch die Wahl ausgereifter und stabiler Geräte und Lösungen können Unternehmen langfristige Skalierbarkeit und einen hohen ROI erzielen und gleichzeitig die Netzwerkleistung sichern.

 

QSFPTEK 10G-Module und -Switches

  

Müssen Sie auf 10G-Ethernet upgraden?

 

Für Nutzer, die noch Gigabit-Ethernet nutzen, stellt sich oft die Frage, ob eine Migration auf ein 10G-Netzwerk notwendig ist. Einige der unten aufgeführten typischen Szenarien helfen bei der Beurteilung, ob das bestehende Netzwerk den aktuellen oder zukünftigen Geschäftsanforderungen nicht mehr gerecht wird.

 

Persönliche und professionelle Benutzer

 

Wenn Sie sich mit Videobearbeitung, Audioproduktion, 4K/8K-Medienstreaming-Verarbeitung oder anderen kreativen Arbeiten mit hoher Datendichte beschäftigen, die hohe Dateiübertragungsgeschwindigkeiten und Echtzeitreaktionen erfordern, können 10G-Netzwerke Verzögerungen oder Latenzen im Bearbeitungsprozess aufgrund von Bandbreitenbeschränkungen deutlich verbessern und die Gesamtproduktivität steigern.

Bei der häufigen Übertragung hochwertiger Medieninhalte über mehrere Geräte stellt die Übertragungsrate eines Gigabit-Netzwerks oft den limitierenden Engpass dar. Ein Upgrade auf 10G-Ethernet reduziert den Zeitaufwand für Dateiaustausch und Sicherung deutlich und gestaltet komplexe Multimedia-Workflows effizienter und flüssiger.

 

Enterprise-Bereitstellungsszenarien

 

In einer Unternehmensumgebung bedeuten die folgenden Szenarien normalerweise, dass die vorhandene Netzwerkarchitektur aktualisiert werden muss:

 

Die häufige Nutzung von hochauflösenden Videokonferenzen, Echtzeit-Datenstreaming und Cloud-basierten Kollaborationsplattformen innerhalb des Unternehmens stellt deutlich höhere Netzwerkanforderungen hinsichtlich Bandbreite und Stabilität.

 

Mit der Expansion des Unternehmens und der steigenden Mitarbeiterzahl steigt auch der Druck auf gleichzeitige Netzwerkzugriffe, was zu Zugriffsverzögerungen und Netzwerküberlastungen führt.

Die Netzwerkinfrastruktur ist zunehmend überlastet, der Platz zwischen den Verkabelungsgestellen und Geräten ist begrenzt, und es ist schwierig, Gigabit-Switches weiterhin zu stapeln, um die Schnittstellenanforderungen zu erfüllen. Die Einführung von 10G-Switches verbessert derzeit nicht nur die Leistung, sondern optimiert auch die Platznutzung.

 

Fazit

 

Unternehmen und Privatnutzer erwarten heutzutage immer mehr Leistung von ihren Netzwerken, insbesondere wenn der Zugriff mehrerer Geräte, Telearbeit und hohe gleichzeitige Zugriffe zur Norm werden. Dies stellt höhere Anforderungen an Netzwerkbandbreite, Stabilität und Skalierbarkeit. 10G-Ethernet ist eine effiziente Lösung, um diesem Trend gerecht zu werden.

Wenn Sie die Optimierung und Aufrüstung Ihres bestehenden Netzwerks in Erwägung ziehen, sollten Sie sich die 10G-Ethernet-Produkte und -Lösungen von QSFPTEK genauer ansehen, deren flexible Bereitstellungsoptionen und ausgereifter technischer Support einen stabilen und zuverlässigen Pfad zur Netzwerkaufrüstung für Benutzer unterschiedlicher Größe und mit unterschiedlichen Anforderungen bieten können.