Neben dem steigenden Bedarf an höheren Übertragungsgeschwindigkeiten wird die Nachfrage nach modernen Rechenzentren durch steigende Energiekosten, den Bedarf an effizienter Temperaturregelung der Geräte, den verfügbaren Platz und Umweltauflagen begrenzt.
Der wachsende Bandbreitenbedarf wird letztendlich eine Migration von 10G auf 40G und schließlich auf 100G erfordern.
In ihrem aktuellen Bericht „Marktgröße für 10G/40G/100G und Prognose“ stellt das Marktforschungsunternehmen Infonetics fest, dass der 10G-Markt boomt und mittelfristig weiter wachsen wird. „40G entwickelt sich rasant, und 100G dürfte bald starten und sich noch vor 2013 durchsetzen.“
Die Studie von Infonetics prognostiziert für alle Unternehmen im Zusammenhang mit 40G und der dazugehörigen Service-Delivery-Ausrüstung eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 59 % zwischen 2007 und 2011.

IEEE-Vorschläge für 40G- und 100G-Standards:Um diesen Bedarf zu decken, richtete das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) im Januar 2008 eine Arbeitsgruppe (802.3ba) ein, die einen Standard für Ethernet-Lösungen mit den Datenraten der nächsten Generation (40G und 100G) entwickeln sollte. Die 40G-Komponente sollte den unmittelbaren Bedarf im Rechenzentrumsmarkt decken, während 100G die Anforderungen von Hochleistungsrechnern, Netzwerkaggregation, Core-Switching und Routing-Anwendungen erfüllen sollte.
Der Projektzielantrag (Project Target Authorization Request, PAR) sieht derzeit die Nutzung von Multimode-Fasern über Entfernungen von mindestens 100 Metern über OM3-Fasern vor. Auf einem zweiten Treffen im Mai 2008 verabschiedete die IEEE-Arbeitsgruppe 802.3ba mehrere Empfehlungen, um die Grundlage für den ersten Entwurf der 40G- und 100G-Standards zu schaffen. Die Arbeitsgruppe wählte Paralleloptik als Basis für den neuen Standard, dessen Fertigstellung bis Mitte 2010 erwartet wird. Standards prägen in der Regel drei Jahre lang den Absatz, daher ist mit Verkäufen an Early Adopters in der zweiten Jahreshälfte 2013 zu rechnen. Angesichts der Tatsache, dass ein typisches strukturiertes Verkabelungssystem fünfzehn bis zwanzig Jahre lang voll ausgelastet werden kann, ist es strategisch und finanziell sinnvoll, die Einführung von 40/100G-Netzwerken jetzt in Betracht zu ziehen.

Der neueste Standard für strukturierte Verkabelung in Rechenzentren, EN 50173-5, schreibt eine zentralisierte Architektur vor. Die Verkabelung beginnt am lokalen Verteilerpunkt (Geräteschrank) und führt zurück zu einem zentralen Hauptverteiler (gegebenenfalls über einen Zonenverteiler).
Die eingesetzte Glasfaserverkabelung muss mindestens der OM3-Klasse entsprechen, und die Verbindungen müssen über LC-Duplex-Steckverbinder oder hochdichte MTP- bzw. MPO-Steckverbinder hergestellt werden. Die Kombination der Anforderungen von EN 50173-5 mit dem IEEE-802.3ab-Vorschlag zur Gewährleistung eines reibungslosen Übergangs von 10G über 40G zu 100G ist nur durch den Einsatz eines strukturierten Verkabelungssystems möglich, das hochdichte MTP-Verbindungen zwischen Hauptverteiler und lokalem Verteilerpunkt nutzt. Dies ermöglicht die heutige Implementierung eines 10G-Systems mit MTP-LC-Duplexmodulen (Mikro-Polymer-Kabel) und den anschließenden Übergang zu 40G und 100G über 12-Faser-MTP-Anschlüsse, ohne dass neue Kabel verlegt werden müssen. Die Migration von 10G- auf 40G- und 100G-Ethernet-Datenübertragungsgeschwindigkeiten ist nur durch die Entwicklung und Implementierung strukturierter Verkabelungssysteme möglich, die auf folgenden Komponenten basieren: (1) laseroptimierte Multimode-Glasfaser mit hoher Bandbreite (50 µm); (2) modulare Verbindungen mit hoher Dichte; und (3) parallele optische Übertragung. Nur ein solches System bietet die notwendige Zuverlässigkeit, Verwaltbarkeit, Flexibilität und Skalierbarkeit für eine reibungslose Migration zu höheren Übertragungsgeschwindigkeiten.

OM3-Glasfasernstellen die Mindestqualität dar, die derzeit von der IEEE 802.3ab-Arbeitsgruppe für 40G- und 100G-Übertragungen diskutiert wird. Mit einem 50-mm-Kern und einem für 850-nm-VCSEL-Laser optimierten Brechungsindexprofil erreichen OM3-Fasern Übertragungsdistanzen von bis zu 300 m bei 10G und angestrebte 100 m bei 40G und 100G. Erste Tests haben gezeigt, dass mit OM3-Fasern bei Bandbreiten von 2000 MHz·km Distanzen von etwa 150 m erzielt werden können. Bei Verwendung von Hochleistungs-OM3-Fasern mit Bandbreiten von über 4700 MHz·km werden voraussichtlich Übertragungsdistanzen von über 250 m bei 100G-Geschwindigkeiten möglich sein.
Eine aktuelle Studie zu Kabelverbindungslängen in Rechenzentren ergab, dass eine Distanz von 100 m fast 70 % aller Kabellängen in Rechenzentren abdeckt und 250 m etwa 99 % aller Verbindungen. Derzeit gibt es innerhalb der IEEE 802.3ae-Arbeitsgruppe keine Diskussionen oder Vorschläge zur Verwendung von OM1- oder OM2-Fasern geringerer Qualität, da deren Struktur und Bandbreite unverhältnismäßig groß wären. Um mit der nächsten Technologiegeneration zurechtzukommen, ist daher der Einsatz von mindestens hochwertigen OM3-Fasern unerlässlich.

Übertragungsvorschläge für 40G und 100G:
Die IEEE 802.3ae-Arbeitsgruppe untersucht derzeit drei Übertragungsprotokolle für die 100G-Übertragung:

• MMF OM3 Parallel Space Division Multiplexing (SDM) 
• MMF OM3 2 Wavelength Course Wavelength Division Multiplexing (CWDM)
• SMF OS2 10 Wavelength Course Wavelength Division Multiplexing (CWDM)

Das erste Verfahren nutzt kostengünstige VCSEL-Laser, um zehn diskrete 10G-Signale parallel über zehn separate Fasern zu übertragen und sie anschließend am Kopplungsende wieder zu kombinieren. Dieser Ansatz bietet viele Vorteile, angefangen damit, dass er die kostengünstigste Lösung darstellt und die Ansteuerung und Kühlung der Laser am wenigsten Aufwand erfordert. Das zweite Verfahren überträgt zwei 10G-Wellenlängen über fünf Fasern, was eine Gesamtübertragungsrate von 100G ergibt. Dieses Verfahren verwendet die teurere Wellenlängenmultiplex-Technologie (WDM) und benötigt mehr diskrete Laser, um die gleiche 100G-Übertragungsrate zu erreichen. Das dritte Verfahren überträgt zehn 10G-Wellenlängen über eine einzelne Faser, was ebenfalls eine Gesamtübertragungsrate von 100G ergibt. Dieses Verfahren nutzt Singlemode-Lasertechnologie und das deutlich teurere Wellenlängenmultiplexverfahren. Es wird geschätzt, dass Verfahren 2 bei 100 m einen Gewinn von etwa 50 % gegenüber Verfahren 1 und Verfahren 3 einen Gewinn von etwa 100 % bietet. Daher wird erwartet, dass die sich durchsetzende Technologie die parallele Übertragung über Multimode-Fasern nutzt. Die Übertragung paralleler Signale über mehrere Fasern ist keine neue Technologie; Infiniband-Übertragungen mit 4, 8 und 12 Fasern existieren seit 1999 und werden hauptsächlich in Hochleistungsrechnern und Serverclustern eingesetzt. Diese Übertragungsgeräte nutzen alle die MTP/MPO-Schnittstelle und verfügen über VCSEL-Sender, die sich im selben Raum wie die Fasern innerhalb des MTP/MPO-Steckers befinden.

Hochdichte, modulare Konnektivität:Neben den betrieblichen Anforderungen spielt die Wahl der physikalischen Konnektivität eine entscheidende Rolle für die Migration strukturierter Verkabelungssysteme hin zu parallelen optischen Architekturen. Die bevorzugte Option sind hochdichte, werkseitig konfektionierte MTP/MPO-Netze – OM3-basierte optische Netze inklusive Trunk-Baugruppen, Entsperrmodulen und Entsperrkabelbäumen. MTP/MPO-Trunk-Baugruppen sparen im Vergleich zu herkömmlichen optischen Lösungen bis zu 80 % Installationszeit und bieten darüber hinaus die Flexibilität, serielle und parallele Signale zu übertragen. Auch die MTP-basierte Konnektivität ist ein wichtiger Faktor. MTP/MPO-Steckverbinder stellen eine robuste und ausgereifte Technologie dar, die 40/100G-Übertragungen unterstützt. Gleiches gilt für den kürzlich entwickelten Quad Pluggable Transmitter (QSFP), ein hochdichtes paralleles optisches Modul mit einem 12-Faser-Schnittstellenstecker. Er ist das Ergebnis einer gemeinsamen Anstrengung mehrerer Telekommunikationsunternehmen zur Definition eines hochintegrierten 4-Kanal-Standards für optische Sender.

QSFP-Optischer Sender:
Trotz der bewährten Zuverlässigkeit und Robustheit des Steckers für Datenübertragungsgeschwindigkeiten der nächsten Generation müssen Aspekte wie die für 40/100G vorgesehene Gesamtdämpfung und der maximal zulässige Winkelindex für optimale parallele optische Systeme effizient gemanagt werden. Um die Gesamtdämpfung zu minimieren, entwickeln Hersteller hochentwickelte Poliersysteme, um höchste Genauigkeit und präzise Ausrichtung für optimale Leistung unter gegebenen mechanischen und Umgebungsbedingungen zu gewährleisten. Da es jedoch keine Industriestandards gibt, variieren die Poliersysteme der einzelnen Kabelkonfektionierer, was zu unterschiedlichen Oberflächengeometrien führt.
Obwohl die IEEE 802.3ba-Arbeitsgruppe noch keinen Standard für die optische Schräglagenpositionierung für 40/100G-Anwendungen festgelegt hat (derzeit wird darüber diskutiert, eine endgültige Entscheidung steht aber noch aus), ist der optische Schräglagenindex ein entscheidender Faktor für parallele optische Übertragungen. Schräglage kann als Laufzeitunterschied zwischen Lichtsignalen definiert werden, die in verschiedenen Fasern übertragen werden. Übertragungsfehler in Form von Latenz und Bitfehlerraten treten wahrscheinlich auf, wenn der Skewness-Index zu hoch ist – d. h., wenn eine erhebliche Verzögerung zwischen dem schnellsten und dem langsamsten optischen Impuls besteht. Mangels Standards haben sich die Skewness-Kriterien des 12X-QDR-InfiniBand-Kabels als Benchmark für die Skewness-Performance bei 40/100G-Geschwindigkeiten etabliert. 12X-QDR InfiniBand ist ein Protokoll mit paralleler optischer Übertragung, bei dem 12 Fasern 10G senden und 12 Fasern 10G empfangen, was eine Gesamtdatenrate von 120G ergibt – genau diese Konstruktion macht es vergleichbar mit der nächsten Generation von 40G.
Die 12X-QDR-InfiniBand-Spezifikation fordert eine maximale Winkelabweichung von 0,75 ns im Verkabelungssystem, einschließlich Glasfaser und MTP/MPO-Steckverbindern. Optische Kabelarchitekturen, die die Anforderungen an die Kabelwinkelung von 12X-QDR InfiniBand erfüllen, gelten als zukunftssicher, da sie eine reibungslose Migration zu parallelen optischen 40/100G-Übertragungen ermöglichen.

OM4-Vorschlag:
Die Internationale Organisation für Normung (ISO) und die Internationale Technische Kommission für Elektrizität (IEC) schlugen Anfang 2008 über eine ihrer gemeinsamen Arbeitsgruppen (ISO/IEC JTC1 SC25 WG3) die Standardisierung von Multimode-Fasern mit hoher Bandbreite vor. Die neue vorläufige Faserkategorie erhielt die Bezeichnung OM4 und sollte 40/100G-Ethernet-Lösungen unterstützen. Die Leistungsanforderungen sind deutlich höher als die des Standards OM3: mehr als die doppelte Bandbreite, größere Reichweite und geringere Systemimplementierungskosten (weniger parallele Glasfasern erforderlich).
Die Standardisierung von OM4 wurde für Ende 2009 oder Anfang 2010 erwartet.

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