データセンターのラックスペースは長い間プレミアムでしたが、新興技術や、高帯域幅・低遅延の伝送と高度に仮想化された環境を要求するアプリケーションやデータの増加により、データセンターの複雑さと光ファイバーケーブルの密度が過去最高に達しています。これらはすべて、いくつかのユニークな課題と革新的な設計およびソリューションの必要性をもたらしています。
アーキテクチャの変更はより多くのインフラストラクチャを意味します
データセンターでは、新興アプリケーションとデータ増加をサポートするために必要な機器の膨大な量により、ファイバー密度が増加しています。さらに、ワークロードをデータセンター内のどこにでも移動できるサーバー仮想化によっても推進されています。仮想化の増加に伴い、従来の3階層スイッチアーキテクチャと南北トラフィックパターンから、1層または2層のスイッチと東西トラフィックパターンを持つリーフ-スパインスイッチファブリックアーキテクチャへの急速な移行が進んでいます。
リーフ-スパインアーキテクチャでは、すべてのリーフスイッチがすべてのスパインスイッチに接続するため、ネットワーク上の任意の2つのリーフスイッチ間には決して1つ以上のスイッチが存在しません。これにより、ネットワーク上の任意の2つのデバイス間でトラフィックが通過しなければならないスイッチホップの数が減少し、遅延が低下し、優れた冗長性レベルが提供されます。しかし、同時にデータセンター内の光ファイバーケーブルの総量も増加します。リーフ-スパインアーキテクチャでは、ネットワークのサイズはスパインスイッチで利用可能なポート数によって制限され、完全にノンブロッキングにするためには、各リーフスイッチ上のすべての機器接続の帯域幅の合計が、スパインスイッチへのすべてのアップリンクの帯域幅の合計以下でなければなりません。
例えば、リーフスイッチに32個の10 Gbpsサーバーポート（つまり320 Gbps容量）がある場合、完全にノンブロッキングにするには、1つの400 Gbpsアップリンク、2つの200 Gbpsアップリンク、4つの100 Gbpsアップリンク、または8つの40 Gbpsアップリンクが必要になります。光ファイバーアップリンク接続の数が増加していることは明らかです！
ポート使用率の最適化
スペースを最大化し、低遅延を維持し、コストを最適化するために、ブレークアウト光ファイバーアセンブリによるリンクアグリゲーションの使用が増加しています。エンタープライズのお客様が、リーフスイッチの1つの40 Gbpsスイッチポートを使用して4つの10 Gbpsサーバーに接続することは珍しくありません。スイッチの速度が上がるにつれて、リンクアグリゲーションはさらに大きなポート使用率とワークロードの最適化を提供するでようになります。
2020年1月、マルチモードファイバーを介した400 Gbps動作のためのIEEE 802.3cmの批准には、8ペアを介する400GBASE-SR8と、2つの異なる波長を使用する4ペアを介する400GBASE-SR4.2が含まれています。これらのアプリケーションは、単一の400 Gbpsスイッチポートを最大8つの50 Gbpsポートに接続できる能力を持つコスト効果の高いアグリゲーションを可能にするため、広範な市場潜在力を持っています。50GBASE-SRのような全二重アプリケーションと、保留中のIEEE P802.3dbを介して二重ファイバーで100 Gbpsをサポートする短波長分割多重化の導入により、MTP-LCハイブリッドアセンブリが不可欠になります。
一部のデータセンターでは、ポート使用率を最大化するためにリーフ-スパイン接続でリンクアグリゲーションも採用しています。例えば、ノンブロッキングアーキテクチャで32ポートの10 Gbpsリーフスイッチに接続するためにスパインスイッチの4つの100 Gbpsポートを使用する代わりに、単一の400 Gbpsポートを使用することができます。ただし、データセンター設計者は、各スイッチレイヤーでのリスクの高いオーバーサブスクリプションやコストのかかるアンダーサブスクリプションを防ぐために、スイッチ密度と帯域幅のニーズを慎重にバランスを取るよう努めています。
オーバーサブスクリプションは完全にノンブロッキングとは見なされませんが、すべてのデバイスが同時に送信することは稀であるため、すべてのポートが同時に最大帯域幅を必要とするわけではありません。特定のアプリケーションでは、多少の遅延を許容できる場合もあります。したがって、オーバーサブスクリプションは、複数のデバイス間で共有されるトラフィックパターンを利用するために一般的に使用され、データセンターオペレーターがポート密度を最大化し、コストと複雑さを削減することを可能にします。ネットワーク設計者は、アプリケーション、トラフィック、スペース、コストに基づいてオーバーサブスクリプション比を慎重に決定し、多くの場合、リーフとスパインレイヤー間で3:1以下の比率を目指しています。
例えば、32個の10 Gbpsポート（320 Gbps容量）を持つリーフスイッチの例に戻ると、400 Gbpsアップリンクを使用してアンダーサブスクライブする代わりに、200 Gbpsアップリンクをスパインスイッチに使用し、オーバーサブスクリプション比を320:200（8:5）にすることが理にかなっている場合があります。これはまだ低いオーバーサブスクリプション比と考えられます。これにより、スパインスイッチの1つの400 Gbpsポートが2つのリーフスイッチをサポートできるようになります。
これらの実践はスイッチポートの利用に理想的ですが、データセンターリンクをより複雑にする可能性があります。全体的なファイバー量の増加と相まって、リーフスイッチとスパインスイッチ間のパッチング領域がかつてないほど密集しています。非常に大規模なデータセンターでは、機器を接続するために複数のキャビネットと何千ものポートを含むパッチング領域が必要になる可能性があります。コロケーションのミートミールームで、大規模なクロスコネクトがテナントスペースをサービスプロバイダーに接続する場合や、何千ものスイッチが何万台のサーバーを接続するクラウドデータセンターを想像してください。管理すべきポートが多いだけでなく、経路やケーブルマネージャー内のケーブルも大量になります。
すべてを管理する
超高密度ファイバーパッチング環境では、個々のポートにアクセスして接続を再構成することが非常に困難であり、コネクタを取り外すためのラッチにアクセスするために狭いスペースに指を入れると、隣接する接続やファイバーに損傷を与える可能性があります。これは特に、スイッチ自体の重要な接続にアクセスする必要があるインターコネクトシナリオを展開する際に懸念されます。単純な接続変更を行おうとして高価なスイッチポートを損傷したり、誤って間違った接続や隣接する接続を切断したりすることは避けたいものです。同時に、さまざまな集約スキームの実装や高速リンクの運用により、ダウンタイムがより多くのサーバーに影響を与える可能性があります。そのため、チャネルの一端の送信信号が他端の受信機と一致するように、適切なエンドツーエンドの極性を維持することがこれまで以上に重要になっています。
幸いなことに、ケーブリングソリューションが進化し、データセンターでのケーブル管理と極性変更が容易になりました。スイッチ間リンクの並列光アプリケーション（8ファイバーの200および400 Gbpsなど）向けに、Siemonは12ファイバーおよび8ファイバーのMTPファイバージャンパーに小型のRazorCore™ 2mmケーブル直径を使用しています。データセンターの機能領域間の経路スペースを節約するために、SiemonはMTPトランクにも小径のRazorCoreケーブルを使用しています。SiemonのマルチモードおよびシングルモードMTPジャンパー、トランクアセンブリ、およびハイブリッドMTP-LCアセンブリには、現場で極性と性別を変更できるMTP Proコネクタも搭載されています。（MTP Proと極性についてさらに詳しく読む）
二重接続の場合、SiemonのLC BladePatch®ジャンパーとアセンブリは、経路の混雑を減らし、高密度パッチング環境でのケーブル管理を簡素化するために、より小径の単一チューブケーブル設計を提供します。マルチモードとシングルモードで利用可能なスモールフットプリントのLC BladePatchは、特許取得済みのプッシュプル式ブーツデザインを採用し、インストールと取り外しのアクセスを容易にし、ラッチにアクセスする必要をなくし、隣接するコネクタの干渉や損傷を避けます。LC BladePatchは現場での極性反転も容易です。
実際、Siemonは最近、LC BladePatchを新しい一体型UniClick™ブートでさらに強化し、全体的なフットプリントを縮小して高密度環境により適応させ、極性反転をさらに迅速かつ容易にしました。UniClickを使用すると、極性反転は単にブートのロックを解除してラッチを回転させるだけで、部品がばらばらになることなく、コネクタとファイバーを回転させずに行えるため、プロセス中に損傷を与える可能性を排除します。革新的なプッシュプル式のLC BladePatchデュプレックスコネクタも、MTPからLC BladePatchアセンブリで利用可能で、トレンドのリンク集約のためのブレークアウトに容易に対応できます。
