Ethernet 25G vs Ethernet 40G? Qual è la differenza?

Le reti cloud e dei data center stanno accelerando i loro aggiornamenti per gestire la pressione derivante dai carichi di lavoro di AI, dalla virtualizzazione e dalla crescita dei servizi 5G. La domanda sempre crescente di larghezza di banda rende quasi inevitabile l'evoluzione da 10G a 100G e oltre. In questo processo, due percorsi principali di aggiornamento—10G→25G→100G e 10G→40G→100G—formano insieme la traiettoria principale dell'attuale evoluzione Ethernet.

Sebbene sia 25GbE sia 40GbE facilitino una transizione fluida dal tradizionale 10GbE, differiscono per implementazione tecnica, scalabilità e struttura complessiva dei costi. Questo articolo confronta Ethernet 25G e 40G in termini di caratteristiche tecniche, costi ed efficienza energetica, scalabilità, scenari applicativi tipici e strategie di evoluzione, per fornire indicazioni per la pianificazione dell'architettura di rete e la scelta del percorso di aggiornamento.

25G Ethernet vs. 40G Ethernet: panoramica tecnica

La distinzione fondamentale tra 25GbE e 40GbE risiede principalmente nelle loro architetture di canale.

25G Ethernet (IEEE 802.3by) utilizza in genere moduli SFP28, con ciascuna porta che impiega un singolo canale da 25Gbps corrispondente a una velocità SerDes di circa 25.78GHz. Questa struttura a singolo canale è relativamente semplice, caratterizzata da un percorso del segnale più snello e da un'elaborazione a livello di porta più efficiente.

40G Ethernet (IEEE 802.3ba), basato su Ricetrasmettitori QSFP+, raggiunge una larghezza di banda totale di 40Gbps attraverso quattro canali paralleli da 10Gbps, richiedendo quattro SerDes operanti a circa 10.31GHz. Sebbene questa soluzione sia tecnicamente matura, il suo design parallelo multicanale comporta un'architettura complessiva più complessa e un utilizzo della larghezza di banda per canale relativamente disperso.

Nel complesso, il design SerDes a canale singolo di 25G Ethernet facilita una maggiore densità di porte e un maggiore utilizzo della larghezza di banda nelle apparecchiature switch. La soluzione 40G si basa sulla tecnologia 10G per una minore complessità, ma non è altrettanto efficiente o scalabile. Queste differenze si traducono in costi successivi, capacità di espansione e scelte di implementazione.

25GbE vs. 40GbE: confronto tra costi e scalabilità

Per quanto riguarda il consumo energetico e la densità delle porte:

25GbE utilizza un design SerDes a canale singolo, il che significa che consuma meno energia e genera meno calore per porta. Ciò consente agli switch di ospitare più porte nello stesso spazio, sfruttando meglio lo spazio e riducendo il costo per Gb di larghezza di banda. D'altra parte, 40GbE ottiene la sua larghezza di banda tramite canali paralleli 4x10G, il che significa che richiede più risorse SerDes e circuitali per porta. Ciò comporta un consumo energetico più elevato e sfide termiche, limitando le porte disponibili e aumentando naturalmente il costo per Gb.

Per quanto riguarda i costi hardware, 25GbE sfrutta il fattore di forma di packaging SFP+/SFP28 ormai maturo, consentendo il pieno riutilizzo della supply chain e delle competenze di progettazione dell'era 10Gb. Ciò rende più facili da controllare i costi per porta dei moduli e dell'hardware correlato e agevola gli aggiornamenti di rete. D'altra parte, 40GbE utilizza moduli QSFP+ e nuovi componenti. Il suo percorso tecnologico è maturo, ma costa di più in anticipo e per porta rispetto a 25GbE.

Per cablaggio e connettività, 25GbE utilizza in genere fibra duplex LC o Cavi DAC 25G. In molte situazioni, è possibile riutilizzare i sistemi di cablaggio 10G esistenti senza modifiche significative, contribuendo a mantenere bassi i costi di cablaggio e semplificando l'implementazione. 40GbE utilizza principalmente cavi trunk multifibra MPO/MTP (ad es., 12 fibre), che non funzionano con le interfacce LC standard. Ciò spesso rende necessaria un'infrastruttura di cablaggio nuova o riconfigurata, con conseguenti maggiori investimenti di progetto e barriere all'implementazione.

Per quanto riguarda scalabilità e prestazioni: - L'architettura a canale singolo di 25GbE offre una maggiore efficienza energetica per porta e un migliore utilizzo della larghezza di banda, con un'efficienza del collegamento più vicina a quella di un bus di livello superiore. Combinare quattro canali 25G rende semplice l'aggiornamento a 100G. Una soluzione 40GbE basata su un'architettura 4x10G ha una larghezza di banda per collegamento inferiore rispetto a 40GbE. Inoltre, aumentare la velocità di solito richiede la modifica della configurazione del sistema o dei cavi, rendendola meno flessibile rispetto all'approccio basato su 25G.

25G Ethernet vs. 40G Ethernet: confronto degli scenari applicativi

40G Ethernet è ancora ampiamente utilizzato per applicazioni tradizionali di aggregazione e backbone. Tuttavia, nei nuovi progetti di costruzione o di aggiornamento su larga scala, 25G sta diventando la soluzione preferita. 25G Ethernet è più adatto ad ambienti ad alta densità che enfatizzano l'efficienza energetica e la scalabilità, come gli uplink dei server nelle implementazioni top-of-rack (ToR) dei data center, i livelli di accesso dei cluster AI e le implementazioni di nodi cloud/edge. Consente un percorso di aggiornamento fluido da 10G sfruttando al contempo l'infrastruttura di cablaggio esistente, offrendo una maggiore densità di porte, un costo inferiore per Gbit e un'efficienza energetica superiore. Inoltre, si allinea bene con scenari che richiedono larghezza di banda elevata e bassa latenza, come il fronthaul 5G.

40G Ethernet è più diffuso nelle reti consolidate e operative da lungo tempo. Combina più collegamenti 10G nei livelli di aggregazione e core dei data center, nelle reti campus e nelle reti metropolitane, offrendo una trasmissione backbone stabile e ad alta larghezza di banda. In questi casi, l'infrastruttura di switch 40G e moduli ottici che abbiamo già rappresenta ancora un investimento significativo e fungerà da livello di transizione prima di passare a 100G, 400G o velocità ancora superiori. Nel complesso, 25G Ethernet è più adatto a implementazioni ad alta densità orientate al futuro. In confronto, 40G Ethernet continua a svolgere un ruolo fondamentale nei sistemi tradizionali e nei livelli di aggregazione, fornendo un margine e una garanzia di compatibilità per aggiornamenti graduali.

Come scegliere tra 25G Ethernet e 40G Ethernet?

Quando si sceglie tra Ethernet 25G e 40G, dipende dalle esigenze specifiche della rete. 25G SFP28 è più adatto alle connessioni server. Funziona bene con le velocità tipiche delle schede di interfaccia di rete dei server, offre più porte nello stesso spazio e costa meno per gigabit. Se l'obiettivo principale sono uplink ad alta larghezza di banda tra switch, o se la rete esistente ha già implementato apparecchiature QSFP+ su larga scala, continuare con una soluzione 40G sarà più agevole nel breve termine.

In termini di cablaggio e infrastruttura, se l'obiettivo è riutilizzare il più possibile i cavi 10G e i sistemi di cablaggio esistenti, 25G offre un vantaggio più significativo. Nella maggior parte dei casi, l'aggiornamento a 25G consente di riutilizzare l'attuale fibra duplex LC o i DAC in rame. Questo può far risparmiare sui costi di ricablaggio e rendere operativi più rapidamente. In genere, 40G utilizza cavi multifibra MPO/MTP, che richiedono un nuovo cablaggio backbone. Ciò aumenta la complessità della pianificazione e della realizzazione. Per quanto riguarda la scalabilità, 25G evolve naturalmente verso 100G tramite 4x25G, allineandosi alle roadmap di rete successive per 100G e 400G. Molti moduli 100G QSFP28 utilizzano un design 4x25G. Sebbene anche 40G possa migrare a 100G, non è efficiente quanto il percorso evolutivo basato su 25G in termini di consumo energetico e utilizzo della densità delle porte. È più adatto come livello di transizione per reti esistenti piuttosto che come scelta principale per nuove architetture ad alta densità.

Per quanto riguarda la disponibilità delle apparecchiature e il budget, gli switch 40G e i moduli QSFP+ sono altamente maturi, il che li rende adatti a sfruttare gli ecosistemi esistenti e a consentire una rapida implementazione a breve termine. Allo stesso tempo, le apparecchiature 25G stanno diventando più comuni nei data center cloud e negli scenari 5G. I moduli SFP28, le NIC e gli switch stanno diventando più economici, rendendoli una soluzione complessivamente più conveniente. In pratica, molte organizzazioni utilizzano una combinazione di 25G per i livelli di accesso e top-of-the-rack (ToR), e 100G/400G per uplink e dorsali. Ciò significa che saltano il 40G come passaggio intermedio. Se si è costretti a scegliere una sola “soluzione a velocità intermedia,” si applica una semplice regola empirica: il 25G tende a offrire un costo per Gbps e una densità di porte migliori. Allo stesso tempo, il 40G sfrutta la sua maturità e l'infrastruttura di rete esistente per mantenere valore nella rapida implementazione e nella compatibilità.

Conclusione

In generale, 25GbE e 40GbE hanno entrambi svolto un ruolo temporaneo nella transizione da 10G a 100G, ma i loro ruoli nelle reti moderne differiscono. Il modulo 25G SFP28 è eccellente perché offre un'elevata densità di porte, consente di controllare il consumo energetico e permette di riutilizzare il cablaggio. Può utilizzare la fibra 10G LC e i cavi in rame che già possiedi, quindi è un'ottima scelta per l'accesso server top-of-rack, i collegamenti fronthaul 5G e gli scenari edge. 40G QSFP+ è ancora utilizzato nelle reti di aggregazione tradizionali e legacy, offrendo un supporto prestazionale affidabile e costante per livelli backbone e di aggregazione consolidati.

Nella maggior parte dei nuovi progetti o degli aggiornamenti, 25G è più conveniente e più facile da espandere, e spesso sostituisce completamente 40G. QSFPTEK offre una selezione completa di moduli ottici e cavi QSFP+ e SFP28. Tutti i prodotti sono sottoposti a test rigorosi in condizioni vicine a quelle reali, garantendo una compatibilità perfetta con switch e server mainstream. Questo facilita l'aggiornamento per gli utenti e mantiene tutto in funzione senza problemi e in modo ben integrato.