Mit dem Wachstum moderner Unternehmens-Workloads hat sich die Migration von Serverinfrastrukturen in Rechenzentren von 25G auf 100G von einem langfristigen Ziel zu einer unmittelbaren betrieblichen Notwendigkeit entwickelt. Der gleichzeitige Austausch ganzer Hardware-Ökosysteme ist jedoch selten praktikabel, weshalb Netzwerktechniker die bestehende Serverinfrastruktur nahtlos in die Hochgeschwindigkeits-Switch-Infrastrukturen der nächsten Generation integrieren müssen.
Der Schweizer IT-Dienstleister Axiom Cloud sah sich genau diesen Herausforderungen auf der physikalischen Schicht gegenüber und stieß bei der Anbindung bestehender 25G-HPE-Serverschnittstellen an neue 100G-Aggregationsports auf erhebliche Bandbreitenbeschränkungen. Durch den strategischen Einsatz standardkonformer LINK-PP Mit den optischen Modulen QSFP28-100G-SR4 löste Axiom Cloud Schnittstellenprobleme auf Serverseite, beseitigte Signalbeeinträchtigungen auf der physikalischen Schicht und maximierte die Auslastung der Frontplattenanschlüsse – und vereinte so nahtlos seine Server-Fabrics zu einem skalierbaren Netzwerk-Backbone mit hohem Durchsatz.
Projekthintergrund und Infrastrukturbedarf des Kunden
Da die Migration von Unternehmen in die Cloud in der Schweiz immer schneller voranschreitet, müssen regionale Serviceprovider ihre physischen Serverkapazitäten kontinuierlich an die hochdichte Kernnetzwerkinfrastruktur anpassen. Um extrem niedrige Latenzzeiten und unterbrechungsfreie Verfügbarkeit in Multi-Tenant-Hosting-Umgebungen zu gewährleisten, ist eine flexible und skalierbare physische Infrastruktur erforderlich.
Die expandierenden Managed Hosting-Dienste von Axiom Cloud für Unternehmen
Axiom Cloud bietet geschäftskritisches Managed Hosting, private Cloud-Cluster und dedizierte Serverumgebungen für Unternehmenskunden in der ganzen Schweiz. Die rasante Verbreitung datenintensiver Unternehmensanwendungen hat zu einem deutlichen Anstieg der Datenverkehrsdichte und der gleichzeitigen Verbindungsanfragen in den Hosting-Einrichtungen geführt. Die Bereitstellung dieser Managed Services erfordert eine strikte Stabilität der physikalischen Schicht, um die strengen Service-Level-Agreements (SLAs) zu erfüllen und lokale Durchsatzbeeinträchtigungen zu verhindern.
Um die kontinuierliche Erweiterung des Kundenstamms ohne Leistungseinbußen zu unterstützen, muss Axiom Cloud die Serverdichte und die Rack-Verbindungskapazität stetig skalieren. Hochleistungsfähige Hosting-Umgebungen erfordern eine Netzwerkinfrastruktur, die plötzliche Lastspitzen ohne E/A-Engpässe abfangen kann. Daher war für die Erweiterung des Enterprise-Portfolios ein gezieltes Upgrade der zentralen Rack-zu-Aggregations-Architektur des Anbieters notwendig.
Steigender Bandbreitenbedarf in regionalen Rechenzentren
Der Datenverkehr in den regionalen Rechenzentren von Axiom Cloud hat aufgrund umfangreicher Migrationen virtueller Maschinen, Echtzeit-Datenbankreplikation und automatisierter externer Datensicherungsroutinen stark zugenommen. Die bestehenden Uplinks der Verteilungsschicht arbeiteten regelmäßig nahe ihrer maximalen Kapazität, sodass kaum Spielraum für unerwartete Lastspitzen blieb. Dieser anhaltende Bandbreitendruck drohte, die Paketlatenz zu erhöhen und die Kapazität des Anbieters zur Integration neuer Unternehmenskunden einzuschränken.
Die Modernisierung der Ost-West-Verbindungen innerhalb des Rechenzentrums war unerlässlich, um die Überlastung der internen Verbindungen zu beseitigen und vorhersehbare Netzwerkreaktionszeiten zu gewährleisten. Die herkömmlichen 25G-Verbindungen zwischen Serverracks und Aggregations-Switches konnten die von hochdichten Rechenclustern erzeugten gleichzeitigen Datenströme nicht mehr verarbeiten. Um diese Bandbreitenbeschränkungen zu beheben, war eine strukturierte Migration hin zu einem hochdichten optischen 100G-Backbone erforderlich.
Definition der Kernziele für das 100G-Infrastruktur-Upgrade
Das Hauptziel der Infrastrukturmodernisierung war die Umstellung der Rechenzentrums-Verbindungen auf 100-Gbit/s-Leitungsgeschwindigkeit unter vollständiger Sicherung der bestehenden Investitionen in HPE-Serverhardware. Axiom Cloud benötigte eine Bereitstellungsstrategie, die Aggregationsengpässe beseitigt, ohne dass ein kostspieliger und aufwändiger Austausch der Server-Schnittstellenkarten erforderlich ist. Die Gewährleistung nahtloser Interoperabilität zwischen den neuen 100-Gbit/s-Switch-Ports und den bestehenden HPE-Rackservern wurde als zentrales Kriterium festgelegt.
Darüber hinaus legte das Projekt Wert auf strikte Kosteneffizienz und optische Verbindungsstabilität über kurze Multimode-Glasfaserstrecken. Die Zielarchitektur musste flexible 100G-zu-4x25G-Breakout-Kabel nutzen, um mehrere 25G-Serverports effizient über eine einzige 100G-Switch-Schnittstelle bedienen zu können. Durch die Festlegung dieser Kernparameter stellte Axiom Cloud sicher, dass die Migration sofortige Durchsatzsteigerungen ermöglichte und gleichzeitig die Grundlage für zukünftige Netzwerkskalierung schuf.
Engpässe bei der Migration älterer 25G-HPE-Server auf 100G
Die Integration neuer 100G-Switches stellte die bestehenden Serverracks von Axiom Cloud vor unmittelbare physische Herausforderungen. Das Entwicklungsteam identifizierte drei unterschiedliche Engpässe auf der physikalischen Schicht, die die älteren 25G-HPE-Server daran hinderten, den erwarteten Durchsatz im neuen 100G-Netzwerk zu erreichen.
Bandbreitenbeschränkungen bestehender 25G-Serverschnittstellen
Die HPE ProLiant-Server von Axiom Cloud nutzten 25G-SFP28-Netzwerkkarten, die für den täglichen Gebrauch gut funktionierten. Bei Spitzenlasten des Mandantenverkehrs stießen diese einzelnen 25G-Verbindungen jedoch schnell an ihre Kapazitätsgrenzen.
Systemtests ergaben drei Hauptgründe, warum die vorhandenen 25G-Serveranschlüsse an ihre Grenzen stießen:
- Portsättigung: Die 25G-Verbindungen liefen während der Spitzenzeiten mit voller Geschwindigkeit und konnten nicht schneller werden.
- Pufferüberlauf: Der kleine Speicher der Netzwerkkarte ist voll, wodurch die Datenübertragung verzögert wird.
- Verkehrskonflikte: Nächtliche Datensicherungen und Echtzeitdatenverkehr kollidierten über dieselbe Verbindung, was zu Verzögerungen bei laufenden Diensten führte.
Überbrückung älterer 25G-HPE-Hardware mit neuen 100G-Switch-Ports
Die neuen Core-Switches verwendeten große 100G-QSFP28-Ports, die HPE-Server hingegen nur kleinere 25G-SFP28-Ports. Eine direkte Verbindung dieser beiden unterschiedlichen Hardwaretypen war ohne eine geeignete Bridging-Strategie physikalisch unmöglich.
Der Austausch aller Servernetzwerkkarten war viel zu teuer und hätte den laufenden Betrieb der Kunden erheblich beeinträchtigt. Axiom Cloud benötigte daher eine einfache Möglichkeit, einen 100G-Switch-Port in vier 25G-Kanäle aufzuteilen, um die Server reibungslos zu verbinden.
Überwindung von Uplink-Überlastung und Paketverlusten auf Aggregationsebenen
Der Datenverkehr mehrerer 25G-Server überlastete die Hauptswitch-Anschlüsse während der Stoßzeiten. Die alten Netzwerkverbindungen konnten die Daten nicht schnell genug verarbeiten, was zu Staus an der Oberseite jedes Racks führte.
Die Live-Netzwerküberwachung verdeutlichte drei Hauptprobleme, die durch diese Überlastung der Uplink-Verbindung verursacht wurden:
- Paketverluste: Überfüllte Switch-Puffer verursachten Datenverluste bei Verkehrsspitzen.
- Höhere Latenz: Durch die in der Warteschlange befindlichen Daten verlangsamten sich die Reaktionszeiten der Anwendung für die Benutzer.
- Ungleichmäßige Auslastung: Einige Netzwerkkabel transportierten zu viel Datenverkehr, während andere unterausgelastet blieben.
Die 100G-Link-Herausforderung lösen mit LINK-PP LQ-M85100-SR4C
Axiom Cloud wählte die LINK-PP Der optische 100G-QSFP28-Transceiver LQ-M85100-SR4C löst das Problem der inkompatiblen Serverschnittstelle und der begrenzten Portanzahl an der Vorderseite. Diese 100GBASE-SR4-Transceiver-Lösung bietet die exakt benötigte Breakout-Dichte, um neue Hochgeschwindigkeits-Switches mit älteren 25G-HPE-Servern zu verbinden, ohne die Switch-Kapazität zu verschwenden.
Optische Spezifikationen des 100GBASE-SR4-Standards
Der LQ-M85100-SR4C QSFP28 100GBASE-SR4 Das Modul arbeitet mit vier unabhängigen 25-Gbit/s-Lichtwellenleitern über eine MPO-12-Multimode-Schnittstelle und nutzt dafür 850-nm-VCSEL-Laser. Dank dieser Parallelarchitektur wird ein einzelner 100G-QSFP28-Switch-Port über ein MPO-zu-4xLC-Breakout-Kabel in vier dedizierte 25G-Verbindungen aufgeteilt. Dieses Breakout-Design ermöglichte es Axiom Cloud, vier einzelne 25G-HPE-Server an einen einzigen 100G-Switch-Port anzuschließen und so die Port-Effizienz zu maximieren.
Während die einzelnen Server weiterhin über stabile 25G-Verbindungen verfügten, erhöhte die Zusammenlegung von vier Serververbindungen zu einem 100G-Switch-Port die Gesamtportdichte im Rack erheblich. Diese höhere Dichte schuf deutlich mehr Portkapazität an der Vorderseite für zukünftige Rack-Erweiterungen, ohne die bestehende Uplink-Konfiguration zu verändern.
Nahtlose Hardware-Interoperabilität mit HPE Rack-Servern
Um Port-Erkennungsfehler auf Serverseite zu vermeiden LINK-PP Die Firmware des LQ-M85100-SR4C wurde für volle Kompatibilität mit HPE ProLiant Servern und Core-Switch-Systemen konfiguriert. Die integrierte digitale Diagnoseüberwachung (DDM) ermöglicht die Echtzeit-Überwachung von optischer Sende-/Empfangsleistung, Betriebstemperatur, Laser-Biasstrom und Versorgungsspannung direkt über die Netzwerkmanagementkonsole.
Diese Hardwareintegration gewährleistet eine stabile Signalintegrität über alle vier 25G-Breakout-Kanäle. Durch die Beseitigung von optischen Fehlanpassungen und Bitfehlerspitzen an den 25G-Serverports reduzierte Axiom Cloud die Anzahl der Bitfehlerkorrekturen auf Verbindungsebene (FEC-Korrekturen). Dies minimierte unnötige Latenzspitzen und stabilisierte die Reaktionszeiten für Client-Anwendungen im laufenden Betrieb auch unter dauerhaft hoher Last.
Kostengünstige Kurzstreckenverbindungen über Multimode-Glasfaser
Der 100GBASE-SR4-Standard wurde für Verbindungen innerhalb von Serverracks in Rechenzentren entwickelt und unterstützt Übertragungsdistanzen von bis zu 70 m über OM3- und 100 m über OM4-Multimode-Fasern. Durch die Nutzung der vorhandenen OM4-Verkabelung in den Serverracks konnte Axiom Cloud die hohen Kosten für den Austausch der physischen Glasfaserleitungen durch eine Singlemode-Infrastruktur vermeiden.
Dieser Ansatz mit kurzer Reichweite bot eine kostengünstige Möglichkeit, das Rack-Netzwerk zu modernisieren und gleichzeitig den Betrieb der 25G HPE-Server aufrechtzuerhalten. Während die SR4-Breakout-Transceiver die Einschränkungen der physikalischen Schicht und der Portdichte behoben, bereitet diese stabile physikalische Grundlage das Netzwerk auf die Optimierung der Puffer höherer Schichten vor, um verbleibende Mikro-Bursts zu verarbeiten.
Operative Umsetzung des Übergangs von 25G zu 100G
Axiom Cloud führte einen strukturierten, phasenweisen Bereitstellungsplan zur Integration durch. LINK-PP Die Implementierung der 100G-SR4-Transceiver erfolgte ohne unerwartete Serviceunterbrechungen für aktive Hosting-Nutzer. Der Schwerpunkt der Implementierung lag auf der systematischen physischen Rack-Verkabelung, der Echtzeit-Verifizierung der optischen Verbindungen und umfassenden Hardware-Kompatibilitätsprüfungen aller bestehenden HPE-Serverknoten.
Phasenweise Modulinstallation und Rackverkabelung
Um das Betriebsrisiko zu minimieren, planten die Installationsingenieure die Hardwareinstallation während Wartungsfenstern außerhalb der Spitzenzeiten in den betroffenen Rechenzentrumszeilen. Das Team installierte die LINK-PP LQ-M85100-SR4C-Module wurden in die hochdichten ToR-Switches integriert und MPO-zu-4xLC-Breakout-Kabel direkt an vier verschiedene 25G SFP28-Ports auf nahegelegenen HPE ProLiant-Servern angeschlossen.
Durch die Organisation der physischen Glasfaserleitungen mit präzisen Biegeradiusvorgaben und farbcodierten Abzweigleitungen wurde Kabelsalat in Serverschränken mit hoher Packungsdichte vermieden. Dieser systematische Verkabelungsansatz optimierte die Zuordnung der physischen Kanäle und stellte sicher, dass jede 25G-Serververbindung korrekt der entsprechenden QSFP28-Lane am Aggregations-Switch zugeordnet wurde.
Signalqualitätsprüfungen und Verbindungsdiagnose
Nach der physischen Installation führte das Ingenieurteam umfassende Diagnosen der physikalischen Schicht durch, um die optische Integrität zu überprüfen, bevor die Verbindungen für den Produktivverkehr freigegeben wurden. Der Validierungsprozess umfasste die optische Leistung, die FEC-Fehlerraten und die Temperaturstabilität, um die langfristige Betriebssicherheit zu gewährleisten.
Die folgende Matrix beschreibt die wichtigsten Diagnoseparameter, die während der Feldvalidierung überwacht wurden, und deren betriebliche Bedeutung für die 25G-zu-100G-Breakout-Verbindungen:
| Diagnoseparameter |
Messschwerpunkt |
Betriebliche Auswirkungen auf Breakout-Links |
| Optische Leistung des Empfängers |
Empfangene Lichtintensität an den 25G LC-Ausbrechbeinen |
Verhindert Signaldämpfung und gewährleistet die Ausrichtung der Empfängerempfindlichkeit. |
| Optische Tx-Leistung |
Transmissionsleistung des 850-nm-VCSEL-Arrays |
Überprüft die stabile Lichtleistung über alle vier parallelen 25G-Kanäle. |
| Bitfehlerrate (BER) vor FEC |
Rohe Fehlerzahlen der physikalischen Schicht vor der Korrektur |
Bestätigt, dass die Qualität der optischen Verbindung innerhalb der zulässigen Leistungsreserven liegt. |
| Post-FEC BER |
Restfehler im Frame auf der MAC-Schicht |
Gewährleistet, dass keine Paketbeschädigung die Switch- und Serverschnittstellen erreicht. |
| Modultemperatur und -spannung |
Thermische und elektrische Betriebsparameter in Echtzeit |
Verhindert thermische Drosselung und schützt vor Spannungsschwankungen. |
HPE Server-Kompatibilitäts- und Interoperabilitätsprüfungen
Die letzte Ausführungsphase umfasste strenge Hardware-Kompatibilitätsprüfungen zwischen den LINK-PP 100G-SR4 Optische Transceiver, ToR-Switch-Betriebssysteme und die HPE ProLiant iLO-Managementsoftware wurden verwendet. Die Firmware-Identifikationsprofile der Transceiver wurden überprüft, um sicherzustellen, dass die HPE-Server-Netzwerkkarten die 25G-Breakout-Kanäle nativ erkennen, ohne Warnungen von Drittanbieterhardware oder Verbindungsabbrüche auszulösen.
Kontinuierliche Stresstests unter simulierten Spitzenlasten bestätigten eine stabile automatische Verbindungsaushandlung und keine Frame-Verluste durch Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC). Durch diese Kompatibilitätsprüfungen konnte Axiom Cloud nachweisen, dass das Upgrade der physikalischen Schicht die zuvor aufgetretenen Verbindungsinstabilitäten vollständig behoben hat und gleichzeitig die volle Transparenz des Betriebs der Serverinfrastruktur erhalten blieb.
Projektergebnisse und Netzwerkskalierbarkeit
Durch die Bereitstellung LINK-PP Mit den optischen Transceiver-Modulen LQ-M85100-SR4C 100G-SR4 modernisierte Axiom Cloud erfolgreich seine Serverinfrastruktur und vervierfachte die Rack-Verbindungsdichte bei gleichzeitigem Schutz der bestehenden Investitionen in 25G-HPE-Server. Die Breakout-Architektur maximierte die Effizienz der Switch-Ports und eliminierte Signalverschlechterungen auf der physikalischen Schicht. Dadurch wurde eine stabile Grundlage für zukünftige Netzwerkskalierung und die Optimierung der Puffer höherer Schichten geschaffen. Dieser kosteneffiziente Übergang löste die Engpässe bei den Frontpanel-Ports und gewährleistete einen vorhersehbaren Durchsatz in allen regionalen Rechenzentrumsracks.
Dieses Projekt beweist, dass hochdichte, standardkonforme optische Transceiver Generationsunterschiede in der Hardware überbrücken können, ohne dass kostspielige Serveraustausche erforderlich sind. Um zuverlässige, hochgradig interoperable optische Transceiver für Ihre Rechenzentrumsmigration zu entdecken, besuchen Sie die Website. LINK-PP Offizieller Shop.
