Ethernet 25G или Ethernet 40G? В чем разница?

Облачные сети и сети центров обработки данных ускоряют модернизацию, чтобы справиться с нагрузкой, создаваемой рабочими нагрузками ИИ, виртуализацией и ростом числа сервисов 5G. Постоянно растущий спрос на пропускную способность делает переход от 10G к 100G и более практически неизбежным. В этом процессе два основных пути модернизации—10G→25G→100G и 10G→40G→100G—совместно формируют основную траекторию современного развития Ethernet.

Хотя 25GbE и 40GbE обеспечивают плавный переход от традиционного 10GbE, они различаются технической реализацией, масштабируемостью и общей структурой затрат. В этой статье сравниваются Ethernet 25G и 40G по техническим характеристикам, стоимости и энергоэффективности, масштабируемости, типичным сценариям применения и стратегиям развития, чтобы предоставить рекомендации по планированию сетевой архитектуры и выбору пути модернизации.

25G Ethernet и 40G Ethernet: технический обзор

Принципиальное различие между 25GbE и 40GbE заключается главным образом в архитектуре их каналов.

25G Ethernet (IEEE 802.3by) обычно использует модули SFP28, при этом каждый порт задействует один канал 25 Гбит/с, соответствующий скорости SerDes примерно 25.78GHz. Такая одноканальная структура относительно проста, отличается более оптимизированным трактом прохождения сигнала и более эффективной обработкой на уровне порта.

40G Ethernet (IEEE 802.3ba), основанный на Трансиверы QSFP+, обеспечивает общую пропускную способность 40 Гбит/с через четыре параллельных канала по 10 Гбит/с, для чего требуются четыре SerDes, работающих на частоте примерно 10,31 ГГц. Хотя это решение является технически зрелым, его многоканальная параллельная архитектура приводит к усложнению общей структуры и относительно распределенному использованию пропускной способности каждого канала.

В целом конструкция одноканального SerDes в Ethernet 25G способствует повышению плотности портов и эффективности использования пропускной способности в коммутирующем оборудовании. Решение 40G основано на технологии 10G, что обеспечивает меньшую сложность, однако оно не столь эффективно и масштабируемо. Эти различия влияют на последующие затраты, возможности расширения и выбор вариантов развертывания.

25GbE и 40GbE: сравнение стоимости и масштабируемости

Что касается энергопотребления и плотности портов:

25GbE использует одноканальную конструкцию SerDes, что означает меньшее энергопотребление и меньшее выделение тепла на порт. Это позволяет разместить в коммутаторах больше портов в том же пространстве, эффективнее использовать его и снизить стоимость каждого Гбит/с пропускной способности. С другой стороны, 40GbE получает пропускную способность через 4 параллельных канала по 10G, поэтому для каждого порта требуется больше ресурсов SerDes и схемотехники. Это приводит к более высокому энергопотреблению и тепловым проблемам, ограничивает доступное количество портов и закономерно увеличивает стоимость каждого Гбит/с.

Что касается аппаратных затрат, 25GbE использует зрелый форм-фактор корпусов SFP+/SFP28, обеспечивая полное повторное использование цепочки поставок и инженерного опыта эпохи 10Gb. Благодаря этому стоимость модулей и сопутствующего оборудования в расчете на порт легче контролировать, а модернизация сети упрощается. С другой стороны, в 40GbE используются модули QSFP+ и новые компоненты. Технологический путь этой технологии является зрелым, однако первоначальная стоимость и стоимость на порт выше, чем у 25GbE.

Для прокладки кабелей и подключения в 25GbE обычно используется дуплексное оптоволокно LC или Кабели DAC 25G. Во многих случаях можно повторно использовать существующие кабельные системы 10G без существенных изменений, что помогает снизить затраты на кабельную инфраструктуру и упростить развёртывание. В сетях 40GbE в основном используются многоволоконные магистральные кабели MPO/MTP (например, 12-волоконные), которые несовместимы со стандартными интерфейсами LC. Поэтому часто требуется новая или перенастроенная кабельная инфраструктура, что приводит к увеличению инвестиций в проект и повышает барьеры для реализации.

Что касается масштабируемости и производительности: - Одноканальная архитектура 25GbE обеспечивает более высокую энергоэффективность на порт и более эффективное использование пропускной способности, а эффективность канала приближается к эффективности шины верхнего уровня. Объединение четырех каналов 25G упрощает переход на 100G. Решение 40GbE на основе архитектуры 4x10G обеспечивает меньшую пропускную способность на канал, чем 40GbE. Кроме того, увеличение скорости обычно требует изменения конфигурации системы или кабелей, что делает такой подход менее гибким по сравнению с подходом на основе 25G.

25G Ethernet и 40G Ethernet: сравнение сценариев применения

40G Ethernet по-прежнему широко используется для традиционных приложений агрегации и магистральных сетей. Однако в новых проектах строительства или масштабной модернизации предпочтительным решением становится 25G. 25G Ethernet лучше подходит для сред с высокой плотностью, где важны энергоэффективность и масштабируемость, например для подключений серверов вверх по сети в конфигурациях top-of-rack (ToR) центров обработки данных, уровней доступа кластеров ИИ и развертываний облачных и периферийных узлов. Он обеспечивает плавный переход с 10G, используя существующую кабельную инфраструктуру, и предлагает более высокую плотность портов, меньшую стоимость на Гбит и превосходную энергоэффективность. Он также хорошо подходит для сценариев, требующих высокой пропускной способности и низкой задержки, таких как 5G-фронтхол.

40G Ethernet более распространён в устоявшихся сетях, работающих длительное время. Он объединяет несколько соединений 10G на уровнях агрегации и ядра центров обработки данных, в кампусных сетях и сетях metropolitan area network, обеспечивая стабильную высокоскоростную передачу по магистральным каналам. В таких случаях имеющаяся у нас инфраструктура коммутаторов 40G и оптических модулей всё ещё представляет собой значительную инвестицию и будет служить переходным уровнем перед переходом на 100G, 400G или ещё более высокие скорости. В целом 25G Ethernet лучше подходит для перспективных сред с высокой плотностью размещения. В сравнении с ним 40G Ethernet продолжает играть фундаментальную роль в традиционных системах и на уровнях агрегации, обеспечивая буфер и совместимость для постепенной модернизации.

Как выбрать между 25G Ethernet и 40G Ethernet?

Выбор между Ethernet 25G и 40G зависит от конкретных потребностей вашей сети. 25G SFP28 лучше подходит для подключения серверов. Он хорошо работает с типичными скоростями сетевых карт серверов, обеспечивает больше портов в том же пространстве и стоит дешевле в расчёте на гигабит. Если основное внимание уделяется высокоскоростным восходящим соединениям между коммутаторами или если в существующей сети уже широко развернуто оборудование QSFP+, продолжение использования решения 40G в краткосрочной перспективе будет более плавным.

Что касается кабельной системы и инфраструктуры, если цель заключается в максимально возможном повторном использовании существующих кабелей 10G и систем разводки, 25G предлагает более существенное преимущество. В большинстве случаев переход на 25G позволяет повторно использовать имеющееся двухжильное оптоволокно LC или медные DAC. Это помогает сэкономить средства на прокладке новой проводки и быстрее запустить систему. Как правило, в 40G используются многоволоконные кабели MPO/MTP, для которых требуется новая магистральная кабельная система. Это повышает сложность планирования и строительства. С точки зрения масштабируемости, 25G естественным образом развивается до 100G через 4x25G, что соответствует следующим дорожным картам сетей 100G и 400G. Во многих модулях 100G QSFP28 используется конструкция 4x25G. Хотя 40G также может перейти на 100G, с точки зрения энергопотребления и эффективности использования плотности портов этот путь не так эффективен, как эволюция на основе 25G. Он лучше подходит в качестве переходного уровня для существующих сетей, а не как основной вариант для новых архитектур с высокой плотностью.

Что касается доступности оборудования и бюджета, коммутаторы 40G и модули QSFP+ отличаются высокой зрелостью, что делает их подходящими для использования существующих экосистем и быстрого краткосрочного развертывания. В то же время оборудование 25G становится всё более распространённым в облачных центрах обработки данных и сценариях 5G. Модули SFP28, сетевые карты и коммутаторы дешевеют, что делает это решение более выгодным в целом. На практике многие организации используют сочетание 25G на уровнях доступа и верхней части стойки (ToR), а 100G/400G — для восходящих соединений и магистральных сетей. Это позволяет им пропустить 40G как промежуточный этап. Если необходимо выбрать одно «промежуточное скоростное решение», можно руководствоваться простым правилом: 25G обычно обеспечивает более низкую стоимость в расчёте на Гбит/с и более высокую плотность портов. В то же время 40G использует преимущества зрелости и существующей сетевой инфраструктуры, сохраняя ценность для быстрого развертывания и совместимости.

Заключение

В целом, 25GbE и 40GbE сыграли временную роль в переходе от 10G к 100G, но их роль в современных сетях различается. Модуль 25G SFP28 отлично подходит благодаря высокой плотности портов, возможности контролировать энергопотребление и повторно использовать существующую кабельную инфраструктуру. Он может работать с уже имеющимися оптоволоконными кабелями 10G LC и медными кабелями, поэтому является отличным выбором для подключения серверов в стойке, линий fronthaul 5G и периферийных сценариев. 40G QSFP+ по-прежнему используется в традиционных сетях агрегации и устаревших сетях, обеспечивая надежную и стабильную поддержку существующих уровней магистрали и агрегации.

В большинстве новых проектов и проектов модернизации 25G является более выгодным и удобным для расширения вариантом и часто полностью заменяет 40G. QSFPTEK предлагает полный ассортимент оптических модулей и кабелей QSFP+ и SFP28. Все продукты проходят тщательное тестирование в условиях, приближенных к реальным, что гарантирует беспроблемную совместимость с популярными коммутаторами и серверами. Это упрощает модернизацию для пользователей и обеспечивает стабильную и согласованную работу всей системы.