25G vs. 40G Ethernet: Tipps für die Auswahl

Heutzutage sind hohe Bandbreiten für Cloud-Rechenzentren und Kommunikationsdienstleister ein ständiges Bestreben, so dass Netzwerk-Upgrades auf 100G oder noch höhere Datenraten ein unvermeidlicher Trend sind. Die Migration zu 100G kann in der Regel über zwei gängige Wege erfolgen: 10G-25G-100G und 10G-40G-100G. Es scheint, dass der Schlüssel in der Bereitstellung von 25G und 40G liegt, was sind also die Unterschiede zwischen ihnen? Wie kann man sich dann für 25G oder 40G Ethernet entscheiden? In diesem Artikel werden die Anwendung, die Auswahl des Netzwerk-Switches und die Verkabelung verglichen.

25G vs. 40G Ethernet: Überblick

Der 25G-Ethernet-Standard wurde von der IEEE 802.3 Task Force P802.3by im Jahr 2014 entwickelt, um die niedrigen Bandbreiten von 10G und die hohen Kosten von 40G auszugleichen. 25G Ethernet unterstützt eine einzelne Lane von 25Gbps mit ähnlicher Größe von SFP und SFP+, was der 2,5-fachen Übertragungseffizienz von 10G entspricht. Daher hat das IEEE 100G Ethernet basierend auf vier 25Gbps Lanes definiert. Und 25G SFP28 optische Transceiver können Datenraten von bis zu 28 Gbps verarbeiten. 25GbE bietet außerdem eine höhere Portdichte und geringere Kosten pro Bandbreiteneinheit, da die Switch-Port-Fähigkeiten im Vergleich zu 40GbE vollständig genutzt werden. In den letzten Jahren haben 25G-Produkte wie 25G-Switches oder 25G-SFP28-, 25G-DAC- und 25G-AOC-Kabel immer mehr Anerkennung gefunden, vor allem in Cloud-Rechenzentren und bei der 5G-Einführung, was den 25G-Ethernet-Markt zu einem vielversprechenden Trend macht.

Vor dem Aufkommen von 25G war 40G-Ethernet die einzige verfügbare Option für höhere Verbindungsgeschwindigkeiten, da 40G-Ethernet aus vier 10G-Spuren besteht. Die 40G-Technologie ist im Vergleich zu 25G ausgereifter, so dass die Kosten für 40G-Produkte wie 40G-Switches, 40G-QSFP+-Transceiver, 40G-DAC- und 40G-AOC-Kabel weiter sinken. Die Entwicklung von 40G stößt jedoch derzeit auf einige Schwierigkeiten, einschließlich der Auswirkungen von 100G, da 40G bei ToR-Switches (Top of Rack) für Cloud-Anbieter nicht kosteneffizient oder stromsparend ist.

Merkmale/Anforderungen	25GbE	40GbE
PCIe 3.0 Lanes per Port	4	8
PCIe 3.0 Bandwidth Utilization	78%	62.50%
Clock Rate	25.78GHz	10.31GHz
SerDes Lanes	Single	Quad
Servers/ToR with 3:1 Oversubscription	96	24
Anschluss	SFP28	QSFP+
DAC-Verkabelung	Thin 4-wire	Bulkier 16-wire
Kosten für Kabelmaterial	Niedrig	Hoch
Problemloser Übergang zu 100G	Ja	Nein

Tabelle 1: 25G vs. 40G

25G vs. 40G Ethernet: Tipps für die Auswahl

Vor der Entscheidung zwischen 25G und 40G müssen drei Hauptfaktoren berücksichtigt werden.

Anwendung

Derzeit wird 25G hauptsächlich für Switch-to-Server-Anwendungen verwendet und bietet eine höhere Geschwindigkeit als 10G sowie eine kostengünstigere Lösung für die Aufrüstung auf 100G und höhere Datenraten. 40G hingegen ist für Switch-to-Switch-Anwendungen gedacht und hilft, Engpässe in der Schicht, die Zugangsswitches mit Verteilerswitches für Rechenzentren verbindet, zu beseitigen. Wenn 25G-Switch-to-Switch-Verbindungen weitgehend gefördert werden können, könnte 25G-Ethernet einen breiteren Markt finden. Darüber hinaus besteht eine große Nachfrage nach 25G-Optik für die Einführung des 5G-Netzes, insbesondere für die 5G-Fronthaul-Übertragung, die einen neuen Höhepunkt in der Entwicklung darstellt. 40G ist nach wie vor eine optimale Wahl für Verbindungen mit hoher Bandbreite, die effizienter als 10G und kostengünstiger als 100G sind.

Switch-Auswahl

Ein Faktor ist die Switch-Kompatibilität. Was die Kompatibilität von 25G-Switches betrifft, so hängt sie von den Switch-Anbietern ab. Einige 25G-Switches und 25G-Netzwerkschnittstellenkarten (NIC) unterstützen die Abwärtskompatibilität zu 10G, was die Flexibilität bei der schrittweisen Migration zu Servern mit höheren Geschwindigkeiten erhöht und die Port-Geschwindigkeiten anpasst. Da es sich bei 25G-Switches jedoch um eine neue Technologie handelt, ist die Kompatibilität höher als bei 40G-Switches, die ebenfalls von den Anbietern abhängen. Ein weiterer Faktor ist die Port- und Systemdichte. Da 25G mit der Single-Lane 25G SerDes (Serializer-Deserializer)-Technologie geliefert wird, bietet es eine größere Switch-Port-Dichte und Netzwerkskalierbarkeit im Vergleich zu 40G, das eigentlich aus vier 10G-Lanes besteht. 25G-Ethernet ist somit kostengünstiger, erfordert einen geringeren Stromverbrauch und bietet eine höhere Bandbreite. Die folgende Tabelle zeigt den Vergleich von 25G- und 40G-Ethernet-Switches mit anderen Ethernet-Typen.

Ethernet-Typ	Lane Speed (Gbps)	Lanes Per Port	Nutzbare Ports	Total Bandwidth (Gbps)
10G	10	1	128	1280
25G	25	1	128	3200
40G	10	4	32	1280
100G	25	4	32	3200
Hinweis: Ethernet-Switch mit 3,2 Tbps Kapazität und 128 Anschlüssen

Tabelle 2: 10G vs. 25G vs. 40G vs. 100G Ethernet Switch

Verkabelung

25G Ethernet verwendet SFP28-Transceiver, die sowohl Kupfer- als auch Glasfaserverbindungen ermöglichen. Für Verbindungen in Rechenzentrums-Switches sind SFP28-AOC/DAC-Kabel die geeignetere und kostengünstigere Lösung, aber die Übertragungsdistanz ist begrenzt. Bei der Aufrüstung von 10G auf 25G kann die vorhandene LC-Verkabelung aufgrund der hohen Kompatibilität von 25G wiederverwendet werden, wodurch eine kostspielige und komplexe Neuverkabelung vermieden wird. Bei 40G-Ethernet werden in der Regel QSFP+-Transceiver mit MTP/MPO-Glasfaserkabeln für kurze Übertragungsstrecken verwendet. Diese Kabel haben jedoch 12 optische Fasern im Inneren, was mehr kostet als die LC-Glasfasern von 10G. Was noch schlimmer ist: Sie sind nicht kompatibel. Bei einer Aufrüstung von 10G auf 40G müssen die meisten Glasfaserkabel aufgegeben und neu verdrahtet werden, was mit enormen Kosten verbunden sein kann.

Abbildung 1: 25G vs. 40G Transceiver und Kabel

Fazit

Der Unterschied zwischen 25G und 40G liegt in vielen Aspekten, obwohl beide den Weg für die Aufrüstung auf ein 100G-Netzwerk ebnen können. Typischerweise wird 25G für Switch-to-Server-Verbindungen und 40G hauptsächlich für Switch-to-Switch-Verbindungen verwendet. Für neue Netzwerkumgebungen kann die Wahl flexibler sein, was hauptsächlich vom Geschäftsvolumen abhängt. Für andere Benutzer, die Netzwerk-Upgrades auf 100G oder höhere Datenraten planen, kann 25G eine bessere Lösung sein, die die vorhandene Verkabelung nutzen kann, um sowohl Kosten als auch Zeit zu sparen und eine bessere Übertragungseffizienz zu erzielen.