Studiegroep onderzoekt 25GBASE-T

Eind vorig jaar werd er op de bijeenkomst van de IEEE 802.3 Ethernet Working Group in San Antonio (Texas, VS) een ‘Call for Interest’ (CFI) gelanceerd voor 25GBASE-T. Hier waren 48 deelnemers en medestanders aanwezig, waaronder vertegenwoordigers van Microsoft, Intel, Cisco en Siemon. Het doel was om de belangstelling te peilen voor het vormen van een studiegroep om een 25GBASE-T-project te onderzoeken. Valerie Maguire van Siemon, IEEE 802.3-lid en studiegroepdeelnemer, vertelt hoe deze potentieel nieuwe ethernet-norm in aanmerking kwam voor onderzoek en welke vorderingen er intussen zijn gemaakt. 

Afgelopen november in San Antonio hebben leden van de IEEE 802.3 Ethernet Working Group uiterst zorgvuldig gekeken naar de redenen om 25GBASE-T als nieuwe norm te introduceren. Dit was een grondig onderzoek, waarbij werd gekeken naar marktfactoren, antwoord werd gegeven op de vraag 'waarom nu?' en de technische haalbaarheid werd beoordeeld. Het resultaat was dat de aanwezigen in overgrote meerderheid stemden vóór de vorming van een 25 Gb/s-studiegroep, waarbij 37 individuen, die 25 bedrijven vertegenwoordigen, vrijwillig wilden deelnemen en hun steun toezegden. Wat heeft tot dit groene licht geleid?

Marktfactoren

De toepassingsmogelijkheden voor 25GBASE-T werden eerst duidelijk gedefinieerd als behorende tot de zone van het 30m-bereik, waarbij deze norm zich bevindt tussen 10GBASE-T als de bovenkant van de gebruikelijke bedrijfsvereisten en de aanstaande 40GBASE-T, die vooral geschikt is voor het datacenter. De marktfactoren waarnaar is gekeken, zijn trends voor cloud versus bedrijfsservers, de meest recente informatie over prognoses voor serverpoortsnelheden, de mediamix, potentiële topologieën en kostenoptimalisatie.

In het Dell'Oro Controller and Adapter Report van juli 2014 wordt de toekomstige trend naar toename van cloudservers voorspeld. De verwachting is dat verzendingen van cloud- en bedrijfsservers in volume gelijk zullen zijn in 2018, terwijl een kwart van de verzonden serverunits in 2014 al bestemd is voor cloudtoepassing. De overtuiging is dat cloud computing snel zal groeien alvorens te stabiliseren, waarbij een klein aantal organisaties het grootste deel van deze markt zal uitmaken.

Marktanalyse van de snelheid waarmee applicaties en opslag naar cloudservers migreren, laat zien dat de transitie naar 10Gb-ethernetsnelheden die door glasvezel, direct-attach twinaxiale en balanced twisted-pair koperbekabeling worden ondersteund, in de datacenters bijna is voltooid en dat 40G- en 100G-implementaties gebruikelijker worden. Men verwacht dat 25GBASE-T een aantrekkelijke en kostengeoptimaliseerde stap is op het pad van de snelheidsmigratie naar 40GBASE-T voor ondersteuning van edge-verbindingen van datacenters. Ondertussen is bij on-premise servers 1000BASE-T nog altijd het belangrijkst, terwijl 10GBASE-T groeit en men verwacht dat 40GBASE-T in de toekomst aanzienlijk zal toenemen. Hier zal 25GBASE-T alleen voor implementatie in aanmerking komen zodra gestandaardiseerde en kant-en-klare hardware van meerdere leveranciers leverbaar is en de behoeften aan capaciteit en bereik zijn bepaald.

De mix van typen serverpoorten die door Dell'Oro zijn voorspeld, liet verdere groei zien voor 10GBASE-T terwijl in het bedrijfsdatacenter de transitie vanuit 1000BASE-T voortgaat. Terwijl er nog steeds plaats zal zijn voor direct-attach QSFP+ en SFP+ koper- en glasvezelverbindingen, suggereren prognoses voor de groei van verbindingen dat balanced twisted-pair koper 10GBASE-T in het algemeen de belangrijkste plaats zal blijven innemen.

Ten aanzien van datacentertopologieën werd erkend dat er niet één definitieve bekabelingsconfiguratie voor elk datacenter is. Terwijl ToR-switch-to-serververbindingen (Top of Rack) mogelijk voor sommige gebruikers geschikt zijn, zullen voor tal van applicaties en datacenters MoR- en EoR-switch-to-serververbindingen (Middle of Row en End of Row) de juiste keuze zijn omdat ze verbeterde kostenefficiëntie, beter ruimtegebruik en toegenomen interoperabiliteit mogelijk maken. Een 25GBASE-T PHY heeft het bereik om een veel breder scala aan architecturen te ondersteunen dan direct-attach twinaxiale verbindingen om cabinet-to-cabinet-, MoR- en EoR-switch-to-serverstructuren op een eenvoudige manier mogelijk te maken.

Kostenoptimalisatie was een belangrijk item in de CFI-discussie en 25Gb/s-transmissie werd gezien als een goede mogelijkheid om zowel het aantal poorten als de totale bandbreedte voor serverinterconnects te optimaliseren. Verder werd opgemerkt dat bestaande enkelvoudige 25Gb/s-technologie voor andere mediatypen eenvoudig kan worden geoptimaliseerd en hergebruikt voor 25GBASE-T-ondersteuning binnen transceiverapparatuur.

Op basis van de marktfactoren concludeerden de aanwezigen op de plenaire slotvergadering van de IEEE 802.3 Ethernet Working Group dat 25GBASE-T een bruikbaar upgradepad biedt tussen 10 Gig en 40 Gig via een compatibele infrastructuur. Hiermee wordt een geoptimaliseerd switchpoortgebruik mogelijk via een breed scala aan server-to-switch-architecturen, worden grote, modulaire switches en hogere poortaantallen mogelijk en kunnen poorten worden gebruikt die anders zouden worden beperkt door de 5m-bereiklimiet van direct-attach twinaxiale oplossingen.

Technische haalbaarheid

Tijdens het bespreken van de technische haalbaarheid van 25GBASE-T werd opgemerkt dat de applicatie kan worden gebaseerd op de gevestigde technologie voor 10GBASE-T die momenteel wordt toegepast en die wordt ontwikkeld om 40GBASE-T te ondersteunen. Een vergelijking van 10GBASE-T-, 40GBASE-T- en waarschijnlijk 25GBASE-T-transmissieparameters, zoals baudrate, onderdrukking (echo, NEXT loss en FEXT loss) en relatieve SNR-marges (signal-to-noise ratio), liet zien dat de complexiteit van 25GBASE-T over 30 m bekabeling ongeveer overeenkomt met 10GBASE-T over 100 m bekabeling met bekende mogelijkheden.

Na deze overtuigende vergelijking werd gesteld dat de 25GBASE-T-applicatie kan functioneren via dezelfde 2-connector ISO/IEC Class I/Class II en TIA categorie 8-kanalen die momenteel zijn gedefinieerd in Draft 1.1 van het IEEE P802.3bq 40GBASE-T-amendement. Presentaties in IEEE P802.3bq hebben de technische haalbaarheid aangetoond van 40GBASE-T met behulp van 10GBASE-T-signalering met een symbol rate van 3,2 GHz en daarom is het waarschijnlijk dat 25GBASE-T wordt ondersteund met behulp van dezelfde 10GBASE-T-signalering met een symbol rate van ongeveer 2,0 GHz. Bovendien kan het bestaande circuit voor PHY-modellen (met fysiek kanaal) die in IEEE P803.3bq zijn ontwikkeld voor 40GBASE-T, worden toegepast om 25GBASE-T PHY zender-, ontvanger- en onderdrukkingsparameters, SNR-marges en energiebeheer in te schatten.

Waarom nu?

Deze vraag verdient zorgvuldige afweging en bij antwoorden op deze vraag die bij de CFI werden gegeven, werd benadrukt dat 25GBASE-T een cruciaal, en tot nu toe ontbrekend, punt is op de migratieroutekaart naar 40GBASE-T aangezien bedrijfsdatacenters beginnen met de transitie van 10GBASE-T naar hogere snelheden. Het zou gebruikers in staat stellen om kapitaal- en R&D-investeringen in 10GBASE-T- en 40GBASE-T-infrastructuurtechnologie te benutten en tegelijkertijd upgradekosten te optimaliseren aangezien servers en switches geleidelijk datasnelheden verhogen.

Een 25GBASE-T-norm lijkt uitstekend te passen binnen het zeer succesvolle balanced twisted-pair ethernet-ecosysteem via koper. Deze norm deelt open en veelgebruikte specificaties, garandeert interoperabiliteit en biedt veiligheid. Gezien de marktfactoren, de technische haalbaarheid en de toegevoegde waarde die 25GBASE-T de branche zou kunnen bieden, was het wellicht niet verrassend dat de motie om een 25 Gb/s-studiegroep te vormen, zonder tegenwerping werd goedgekeurd tijdens de plenaire slotvergadering van de IEEE 802.3 Ethernet Working Group.

De toekomst van 25GBASE-T

Vanwege het positieve resultaat van de Call for Interest wordt nu een 25GBASE-T-studiegroep gevormd. Deze studiegroep zal doelstellingen voor een 25GBASE-T-ethernetapplicatie vaststellen en dit werk kan waarschijnlijk worden opgenomen in het bestaande IEEE P802.3bq 40GBASE-T-project.

Het is goed om op te merken dat zowel 25GBASE-T als 40GBASE-T zijn bedoeld voor gebruik via TIA categorie 8-bekabeling. De ontwikkelingswerkzaamheden voor beide systemen sluiten aan bij de inspanningen van TIA om een TSB (Technical Systems Bulletin) op HPSC (High Performance Structured Cabling) te ontwikkelen. Het tot nu toe verrichte werk wijst erop dat 25 en 40GBASE-T overal in het datacenter zal werken via categorie 8-bekabeling tot 30 m, inclusief fat tree-, spine-leaf- en onderling verbonden fat tree-architecturen, overal in een klassieke niveau 3-hiërarchie, full mesh, onderling verbonden meshes en gecentraliseerde switching. Het toevoegen van 25GBASE-T als een alternatief voor 40GBASE-T biedt nog meer keuze en flexibiliteit voor toekomstige datacenterimplementaties. Beslist iets om in de gaten te houden!

Valerie Maguire, Director of Standards & Technology Siemon