Hace tiempo que el espacio en los bastidores de los centros de datos es escaso, pero las tecnologías emergentes y el creciente número de aplicaciones y cantidad de datos que exigen un gran ancho de banda, una transmisión de baja latencia y entornos altamente virtualizados están elevando la complejidad de los centros de datos y la densidad del cableado de fibra a niveles sin precedentes, todo lo cual conlleva algunos retos únicos y la necesidad de diseños y soluciones innovadores.
El cambio de arquitectura implica más infraestructura
Aunque la densidad de la fibra está aumentando en el centro de datos debido a la gran cantidad de equipos necesarios para soportar las aplicaciones emergentes y el incremento de datos, también está siendo impulsada por la virtualización de servidores que hace posible mover cargas de trabajo a cualquier parte del centro de datos. Con el aumento de la virtualización se produce una rápida migración de la arquitectura de conmutación tradicional de tres niveles con un patrón de tráfico norte-sur a la arquitectura de tejido de conmutación de espina de hoja con sólo uno o dos niveles de conmutación y un patrón de tráfico este-oeste.
En una arquitectura hoja-espina, cada conmutador hoja se conecta a cada conmutador espina, de modo que nunca hay más de un conmutador entre dos conmutadores hoja de la red. Esto reduce el número de saltos de conmutación que el tráfico debe atravesar entre dos dispositivos cualesquiera de la red, reduciendo la latencia y proporcionando un nivel superior de redundancia. Sin embargo, también aumenta la cantidad total de cableado de fibra en el centro de datos. En una arquitectura hoja-espina dorsal, el tamaño de la red también está limitado por el número de puertos disponibles en los conmutadores de la espina dorsal y, para ser completamente no bloqueante, la suma del ancho de banda de todas las conexiones de equipos en cada conmutador de hoja debe ser menor o igual que la suma del ancho de banda de todos los enlaces ascendentes a los conmutadores de la espina dorsal.
Por ejemplo, si un conmutador de hoja tiene treinta y dos puertos de servidor de 10 Gbps (es decir, 320 Gbps de capacidad), necesitará un único enlace ascendente de 400 Gbps, dos enlaces ascendentes de 200 Gbps, cuatro enlaces ascendentes de 100 Gbps u ocho enlaces ascendentes de 40 Gbps para no bloquearse por completo. Es fácil ver cómo aumenta el número de enlaces ascendentes de fibra.
Optimización de la utilización de puertos
Para ayudar a maximizar el espacio, mantener una baja latencia y optimizar los costes, el uso de la agregación de enlaces a través de ensamblajes de fibra break-out va en aumento. No es raro encontrar clientes empresariales que aprovechan un único puerto de conmutación de 40 Gbps en un conmutador de hoja para conectar cuatro servidores de 10 Gbps. A medida que aumenten las velocidades de los conmutadores, la agregación de enlaces ofrecerá una mayor utilización de los puertos y optimización de la carga de trabajo.
En enero de 2020, la ratificación de IEEE 802.3cm para el funcionamiento a 400 Gbps sobre fibra multimodo incluye 400GBASE-SR8 sobre 8 pares y 400GBASE-SR4.2 sobre 4 pares utilizando dos longitudes de onda diferentes. Estas aplicaciones tienen un amplio potencial de mercado, ya que permiten una agregación rentable con la capacidad de conectar un único puerto de conmutación de 400 Gbps a hasta ocho puertos de 50 Gbps. Con la introducción de aplicaciones full dúplex como 50GBASE-SR y la multiplexación por división de onda corta que admite 100 Gbps sobre fibra dúplex a través de la norma pendiente IEEE P802.3db, los ensamblajes híbridos MTP-a-LC serán esenciales.
Algunos centros de datos también emplean la agregación de enlaces en la conexión hoja-espina para maximizar la utilización de los puertos. Por ejemplo, en lugar de utilizar cuatro puertos de 100 Gbps en un conmutador spine para conectarse a un conmutador leaf de 32 puertos de 10 Gbps en una arquitectura de no bloqueo, se puede utilizar un único puerto de 400 Gbps. Sin embargo, los diseñadores de centros de datos se esfuerzan por equilibrar cuidadosamente las densidades de conmutación y las necesidades de ancho de banda para evitar la arriesgada sobresuscripción y la costosa infrasuscripción de recursos en cada capa de conmutación.
Aunque la sobresuscripción no se considera completamente no bloqueante, es raro que todos los dispositivos estén transmitiendo simultáneamente, por lo que no todos los puertos requieren el máximo ancho de banda al mismo tiempo. Ciertas aplicaciones también pueden arriesgarse a cierta latencia. Por tanto, la sobresuscripción se utiliza habitualmente para aprovechar patrones de tráfico compartidos entre varios dispositivos, lo que permite a los operadores de centros de datos maximizar la densidad de puertos y reducir costes y complejidad. Los diseñadores de redes determinan cuidadosamente sus ratios de sobresuscripción en función de la aplicación, el tráfico, el espacio y el coste, y la mayoría se esfuerza por conseguir ratios de 3:1 o menos entre las capas leaf y spine.
Por ejemplo, si volvemos al ejemplo de un conmutador de hoja con treinta y dos puertos de 10 Gbps (320 Gbps de capacidad), en lugar de sobresuscribirse utilizando un enlace ascendente de 400 Gbps, puede tener sentido utilizar un enlace ascendente de 200 Gbps al conmutador de columna con una relación de sobresuscripción de 320:200 (8:5), que sigue considerándose una relación de sobresuscripción baja. Esto permite que un único puerto de 400 Gbps en el conmutador troncal admita ahora dos conmutadores de hoja.
Aunque estas prácticas son ideales para la utilización de los puertos de conmutación, pueden hacer que los enlaces de los centros de datos sean más complejos. Esto, combinado con un aumento general de la cantidad de fibra, significa que las zonas de conexión entre conmutadores de hoja y de columna vertebral son más densas que nunca. En un centro de datos muy grande, podríamos estar hablando de un área de parcheo que abarca varios armarios y miles de puertos para conectar equipos. Piense en una sala meet-me en un centro de colocación donde se utilizan grandes conexiones cruzadas para conectar los espacios de los inquilinos a los proveedores de servicios, o en un centro de datos en nube donde miles de conmutadores conectan decenas de miles de servidores. No sólo hay que gestionar muchos puertos, sino también muchos cables en canalizaciones y gestores de cables.
Gestionarlo todo
En entornos de parcheo de fibra de ultra alta densidad, acceder a puertos individuales para reconfigurar conexiones puede ser muy difícil, y meter los dedos en estos espacios reducidos para acceder a los pestillos para retirar conectores puede causar daños a las conexiones y fibras adyacentes. Esto es especialmente preocupante cuando se despliega un escenario de interconexión que puede requerir acceder a conexiones críticas en el propio conmutador: lo último que se desea es dañar un costoso puerto del conmutador al intentar realizar un simple cambio de conexión o desconectar inadvertidamente la conexión o conexiones adyacentes o erróneas. Al mismo tiempo, la implementación de varios esquemas de agregación y enlaces que funcionan a mayor velocidad significa que el tiempo de inactividad podría afectar a más servidores. Esto hace que sea más importante que nunca mantener una polaridad adecuada de extremo a extremo que garantice que las señales de transmisión en un extremo de un canal coincidan con los receptores en el otro extremo.
Afortunadamente, las soluciones de cableado han avanzado para facilitar la gestión del cableado y los cambios de polaridad en el centro de datos. Para aplicaciones ópticas paralelas en enlaces de conmutador a conmutador como los de 8 fibras de 200 y 400 Gbps, Siemon utiliza un cable RazorCore™ de 2 mm de diámetro más pequeño en puentes de fibra MTP de 12 y 8 fibras. Para ahorrar espacio de paso entre las áreas funcionales del centro de datos, Siemon también utiliza cableado RazorCore de menor diámetro en los troncales MTP. Los puentes MTP multimodo y monomodo, los conjuntos troncales y los conjuntos híbridos MTP a LC de Siemon también incorporan el conector MTP Pro que ofrece la posibilidad de cambiar la polaridad y el género sobre el terreno.(Más información sobre el MTP Pro y la polaridad).
Para conexiones dúplex, los puentes y conjuntos LC BladePatch® de Siemonofrecen un diseño de cable uni-tubo de menor diámetro para reducir la congestión de las vías y simplificar la gestión del cableado en entornos de parcheo de alta densidad. Disponible en multimodo y monomodo, el pequeño LC BladePatch ofrece un diseño patentado de bota push-pull que facilita el acceso para la instalación y extracción, eliminando la necesidad de acceder a un pestillo y evitando cualquier interrupción o daño a los conectores adyacentes. LC BladePatch también permite invertir fácilmente la polaridad sobre el terreno.
De hecho, Siemon ha mejorado recientemente el LC BladePatch con una nueva bota UniClick™ de una sola pieza que reduce aún más el tamaño total para adaptarse mejor a entornos de alta densidad y hace que la inversión de polaridad sea aún más rápida y sencilla. Con UniClick, la inversión de polaridad implica un simple clic para desbloquear la bota y girar el pestillo sin piezas sueltas y sin girar el conector y la fibra, eliminando la posibilidad de cualquier daño durante el proceso. Los innovadores conectores dúplex LC BladePatch con activación push-pull también están disponibles en ensamblajes MTP a LC BladePatch para acomodar fácilmente los desdoblamientos para la agregación de enlaces en tendencia.
Asesor de soluciones NVIDIA
Siemon Anuncia soluciones de emparejamiento óptico para redes GenAI que utilizan cálculo acelerado NVIDIA.
