Zukunft des Netzwerks: Netzwerkkarten mit PCIe 4.0 und optische 400-Gbps-Kabel

Volker Rißka 62 Kommentare
Zukunft des Netzwerks: Netzwerkkarten mit PCIe 4.0 und optische 400-Gbps-Kabel
Bild: NetCologne

Zum OCP Summit hat Intel nicht nur die Nutzung der neuen Xeon D im Rahmen der Open Compute Plattform für Partner wie Facebook & Co erläutert, sondern auch einen Blick in die Zukunft des Netzwerks gegeben. Die Netzwerklösungen der Zukunft laufen über optische Leitungen und setzen auf Netzwerkkarten mit PCIe 4.0 auf 32 Lanes.

Schnellere Schnittstellen zwischen NIC und System

Netzwerkkarten mit 25 und 40 Gbit/s sind in Rechenzentren mittlerweile Standard geworden, an der nächsten Generation der klassischen Netzwerk-Lösungen wird bereits gearbeitet. 100 Gbit/s erscheinen dabei als logischer nächster Meilenstein in der Bandbreite. Ein Anschluss könnte dann allerdings mehr Daten weiterreichen als aktuelle Netzwerkadapter mit Anbindung über acht Lanes nach PCIe 3.0. Und nicht selten kommen mehrere Ports auf einer Karte zum Einsatz. Der aktuelle OCP-NIC-Standard 2.0 ist für maximal 100 Gbit/s und PCIe 3.0 x16 ausgelegt.

Der nächste Schritt im Netzwerk braucht deshalb auch neue Schnittstellen zwischen Netzwerk-Hardware und dem Rest des Systems. Für die Spezifikation OCP NIC 3.0 sind deshalb bereits PCIe 4.0 und 5.0 im Gespräch. 32 Lanes nach Standard PCIe 4.0 werden konkret für die kommenden Lösungen angepeilt, die so die vierfache Bandbreite der bisherigen Produkte bieten kann – PCIe 4.0 bietet pro Lane bereits doppelt so viel Bandbreite wie PCIe 3.0. Die hohe Bandbreite kommt nicht ohne entsprechend potente Hardware mit hohem Stromverbrauch aus: Mit 80 Watt für die kleinen Formfaktoren (SFF) und bis zu 150 Watt für die großen Varianten (LFF) liegt die abzuführende maximale Verlustleistung hoch.

Darüber hinaus erklärte Intel, zukünftige Netzwerklösungen müssten auch intelligenter sein als bisher. Dafür sollen unter anderem auch programmierbare FPGAs zum Einsatz kommen, um erweiterte Funktionen wie die eines Routers beispielsweise gleich auf dem NIC zu realisieren.

Silicon Photonics wird weiterentwickelt

Auch Kabel legen weiter an Bandbreite zu. Silicon Photonics ist eine von Intels langjährigen Baustellen. Während die 100-Gigabit/s-Variante (Silicon Photonics 100G CWDM4 (Coarse Wavelength Division Multiplexing 4-lane)) ausgeliefert wird, steht auch die deutliche schnellere Lösung mit 400 Gbit/s endlich in den Startlöchern. Zum OCP Summit zeigte Intel einen entsprechenden Prototypen, das Sampling der schnellen Verbindungen soll in diesem Jahr anlaufen.

Die Besonderheit der Technologie liegt in der deutlich längeren umsetzbaren Verbindungsstrecke, die mit so einem Transceiver und passendem Kabel ohne Geschwindigkeitsverlust überbrückt werden kann. Klassische Kupferkabel haben bei den angestrebten sehr hohen Bandbreiten große Probleme, bereits bei Längen von nur knapp drei Meter kann die Bandbreite auf 25 Gbit/s einbrechen. Mit Silicon Photonics sollen hingegen über 2 bis 10 km die maximal möglichen 400 Gbit/s erreichbar sein.