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فارسی Switch-Rollen und Topologien: wo welche Optik landet
Dasselbe 100G-Modul ist in einem Rack ein günstiges DAC, im Raum nebenan ein SR4, zwischen Gebäuden ein LR4 und zwischen Städten ein DWDM-Kanal. Welches ein Port bekommt, entscheidet die Rolle des Switches im Netzwerk und die Topologie um ihn herum. Diese Seite bildet die klassischen Campus-Ebenen und das Leaf-Spine des Rechenzentrums auf die Optik, die Distanzen und die Stückzahlen ab, die sie implizieren — sodass sich eine Stückliste aus dem Design ablesen lässt.
Campus: Access, Distribution, Core
| Ebene | Rolle | Typische Ports | Downlinks | Uplinks und Optik |
|---|---|---|---|---|
| Access | verbindet Endgeräte | 24–48 × RJ45 (1G/mGig, PoE) + 2–4 SFP+/SFP28-Uplinks | Kupfer | 10G/25G SR (im Gebäude, MMF), LR (zwischen Gebäuden), manchmal 1G LX |
| Distribution / Aggregation | bündelt Access-Switches je Gebäude oder Stockwerksgruppe | 24–48 × SFP+/SFP28, 4–8 × QSFP28 | 10G/25G SR/LR | 40G/100G SR4/LR4 zum Core; CWDM/DWDM, wenn Faser knapp ist |
| Core | verbindet Distribution, routet | QSFP28/QSFP-DD | 100G/400G | LR4/FR4/ER4 zwischen Standorten; CWDM oder DWDM über gemietete Faser |
| Collapsed Core | kleine Standorte: Distribution + Core in einem | gemischt | — | — |
Campus-Distanzen liegen bei Metern bis wenigen Kilometern: SR auf OM3/OM4 innerhalb von Gebäuden, LR/LX auf Singlemode dazwischen; die Reichweitenklassen stehen in der PMD-Referenz.
Rechenzentrum: Leaf-Spine (Clos)
| Rolle | Auch genannt | Ports | Downlinks | Uplinks |
|---|---|---|---|---|
| Leaf | ToR (Top of Rack), Access | 48 × SFP28/SFP56 + 8 × QSFP28/QSFP-DD, oder 32 × QSFP-DD | Server: 25G/50G/100G — DAC im Rack (≤ 3 m), AOC/SR zu benachbarten Racks | zu jedem Spine: 100G/400G SR4/DR4/AOC (≤ 100 m) |
| Spine | Aggregation, Fabric | 32–64 × QSFP28/QSFP-DD/OSFP | Leaves | zu Super-Spine oder Border: DR4/FR4 (500 m–2 km) |
| Super-Spine / Core | Pod-Verbindung | High-Radix 400G/800G | Spines | DR/FR innerhalb des Campus; ZR/ZR+ für DCI (Kohärent) |
| Border Leaf | Rand zu WAN/Internet | gemischt | — | LR/ER/CWDM/DWDM zu Carriern |
| Management | Out-of-Band | 1G RJ45/SFP | BMCs, Konsolen | 1G/10G LR zum OOB-Core |
Faustregeln: Leaf-Spine-Links haben alle dieselbe Geschwindigkeit und denselben FEC; eine Überbuchung (Downlink-Kapazität ÷ Uplink-Kapazität) von 3:1 ist bei allgemeinem Compute üblich, 1:1 bei KI und Storage (GPU-Fabrics).
Rail-optimierte KI-Fabrics
GPU-Knoten verbinden jede NIC mit einem anderen Leaf, sodass die meisten Server-Links das Rack verlassen — AOC und Optik statt DAC —, und die Kabelanzahl pro GPU beträgt eine je Ebene (Verkabelung eines KI-Clusters).
Storage und SAN
Fibre-Channel-Switches bilden ihre eigene Fabric (Edge-Core oder Core-Edge-Core) mit 16/32/64GFC-SW-Optik im Raum und LW zwischen Räumen; Ethernet-Storage läuft über das Leaf-Spine mit lossless Klassen (SAN-Design, Lossless Ethernet).
Distanz → Optik
| Segment | Distanz | Medium | Optik |
|---|---|---|---|
| Server zu ToR | ≤ 3 m | Kupfer | DAC (Kabelaufbau) |
| Server zu End-of-Row-Leaf | 3–30 m | AOC oder MMF | AOC, SR |
| Leaf zu Spine, gleicher Saal | 10–100 m | OM4 oder SMF | SR4/SR8, DR4/DR8 |
| Zwischen Sälen / Gebäuden | 100 m – 2 km | SMF | DR, FR4, LR/LX |
| Campus / Metro | 2–40 km | SMF | LR, ER, CWDM, 4WDM |
| Regionales DCI | 40–120 km | SMF, verstärkt | ZR/ZR+, DWDM-Transponder |
| Long Haul | > 120 km | SMF, verstärkt | DWDM-Streckensysteme (Netzwerkdesign & OTN) |
Faserknappe Strecken nutzen CWDM oder DWDM, um die Kapazität pro Faser zu vervielfachen; Single-Fibre-BiDi, wo nur eine Faser vorhanden ist.
Optik aus einem Design abzählen
Beispiel: ein Pod mit 16 Racks, 32 Servern pro Rack, 2 × 25G pro Server, 4 Spines.
| Posten | Anzahl |
|---|---|
| Server-Links (2 × 25G × 32 × 16) | 1 024 DAC |
| Leaf-Uplinks (16 Leaves × 4 Spines × 2 × 100G) | 128 Links → 256 QSFP28 SR4/DR4 + 128 MPO-Trunks |
| Spine zu Super-Spine (4 Spines × 8 × 100G) | 32 Links → 64 Module |
| Border + OOB | 8–16 LR-Module, 48 1G |
| Ersatzteile (5 %) | ~20 |
Bei zweiflächigem Design für die zweite Fabric verdoppeln.
Rollen und Policy
Die Rolle entscheidet auch, wie streng die Plattform bei Optik ist: Carrier- und SAN-Geräte tendieren dazu, OEM-Branding durchzusetzen; Rechenzentrums-Leaf-Spine auf Merchant-Silizium ist oft freizügig; Campus-Access variiert je nach Hersteller (Wie jedes NOS ein Modul prüft, Herstellersperre).
In CodingBox
Eine rollenbasierte Stückliste ist eine Liste von PMDs und Teilenummern; CodingBox verifiziert jedes gelieferte Modul dagegen (Typ, Reichweite, Wellenlänge, PN) und codiert Identitäten, wo das Design OEM-kompatible Module verlangt (Check transceiver, Code-Datenbank).
Ein Design in einen Einkauf und ein funktionierendes Rack verwandeln — Auswahlkriterien, Optik-Stückliste, Inbetriebnahme-Checkliste und Abnahmetest: Auswählen & Inbetriebnahme; die L2/L3-Mechanik hinter diesen Topologien: Forwarding-Grundlagen.
Die Verkabelung unter diesen Topologien — strukturierte Verkabelungshierarchie, Rechenzentrumsmuster (EoR, MoR, ToR, Trunks und Kassetten), Faseranzahl-Planung: Faser-Netzwerktopologien.