40 e 100 G no data center
A Ethernet de 40 e 100 G é um componente chave nos data centers. Mas a implantação da tecnologia depende de uma série de fatores organizacionais, incluindo infraestrutura, orçamento, throughput e prioridades da liderança.
Josh Taylor, Gerente de produtos da CABLExpress
Com a consolidação de novos padrões industriais e o aumento de throughput dos data centers, a Ethernet 40/100 G é um componente essencial nos centros de dados.
Os motivos pelos quais os data centers priorizam esta tecnologia podem ser explicados pelos seguintes pontos:
- Crescimento no volume de dados. O mundo gira em torno de dados digitais. Hoje já confiamos na transmissão de dados para realizar negócios, nos engajar em atividades sociais e gerenciar a nossas vidas. Não há sinais de desaceleração do crescimento da produção de conteúdo e da demanda por mais dados, além de acesso mais rápido a eles.
- Nuvem. Entre vários outros fatores, o aumento no armazenamento em nuvem impulsionará a necessidade de taxa de transferência de dados.
- Internet das coisas. Outro fator que contribui para o crescimento exponencial da transmissão de informação é a IoT – Internet das coisas. O crescimento exponencial de informações significa que as velocidades de processamento também precisam aumentar, para não atrapalhar o acesso aos dados. O cabeamento de alto desempenho, que pode transferir dados acima de 40/100G Ethernet, será um acréscimo necessário aos data centers que desejam acompanhar o crescimento no volume de dados digitais.
- Virtualização. A virtualização pode ajudar os data centers a economizar em despesas de capital, melhorar a eficiência operacional e criar infraestruturas mais ágeis. Existem muitos tipos de virtualização (desktop, armazenamento e servidores, por exemplo). Como há menos conexões, é importante que elas funcionem corretamente. Infelizmente, a maioria dos data centers não conta com infraestrutura de cabeamento projetada para oferecer os recursos de alto desempenho exigidos pela virtualização. Isso é particularmente válido para data centers construídos na década de 1980, antes mesmo de existir um cabeamento de alto desempenho.
- Redução da tolerância para o tempo de inatividade. Quando as transmissões de dados são interrompidas devido ao tempo de inatividade da rede, isso se traduz em uma perda real de receita. O efeito do tempo de inatividade na receita é ainda maior quando se considera a experiência do usuário final. Os administradores de rede devem ter um plano de contingência em vigor no caso de falha na rede. No entanto, uma das maneiras mais eficazes de atenuar esse problema é garantir que a rede existente atenda às demandas de aumento de dados, incluindo a atualização para velocidades de 40/100G.
- Gerenciando despesas de capital. Embora a migração para a Ethernet 40/100G crie uma despesa de capital inicial, em longo prazo ela traz economia para os data centers por ser uma infraestrutura à prova de futuro. Os centros de dados não apenas estarão preparados para as crescentes demandas de throughput, mas também para uma infraestrutura de cabeamento de alto desempenho, abrindo caminho para futuras atualizações de hardware. Isso reduzirá a necessidade de arrancar e substituir o cabeamento a cada atualização de projeto.
Os fatores que influenciam a preparação para a migração Ethernet de 40/100G
Vincular distâncias e perdas
À medida que as velocidades dos data centers aumentam, os orçamentos de perdas ópticas diminuem. A perda óptica ocorre na distância do cabeamento e nos pontos onde as conexões são feitas. Como a maioria das execuções de cabeamento de data center acontece em distâncias curtas (em comparação com as execuções de campus de longa distância), as perdas inerentes a distância em um data center são pouco significativas. em comparação com aquelas que incorrem nos “mating points”.
Da mesma forma, à medida que aumentam as conexões no data center para melhorar a capacidade de gerenciamento, perde-se desempenho. Isso ocorre porque as conexões adicionadas contribuem para o aumento da perda de dB. Portanto, um equilíbrio deve ser mantido entre a capacidade de gerenciamento e o desempenho.
A escolha do produto de cabeamento correto pode resolver a questão do balanceamento entre o gerenciamento e o desempenho. Os produtos de cabeamento com baixas taxas de perda ótica garantirão que um ambiente de cabeamento estruturado esteja funcionando no máximo. Ao comparar as taxas de perdas de dB de produtos de cabeamento, procure por taxas de perdas “máximas” em vez de “típicas”. Embora as taxas de perdas típicas possam aludir às capacidades de desempenho de um produto, elas não são úteis ao determinar as perdas de orçamento.
Projeto da infraestrutura de cabeamento
Devido ao crescimento exponencial experimentado pelos data centers durante as duas últimas décadas, a infraestrutura de cabeamento é frequentemente reduzida a um emaranhado comumente chamado de “cabeamento espaguete”, um tipo que reduz a eficiência, aumenta a perda de dados e provoca mais desafios de gerenciamento de cabos.
A norma TIA-942 foi desenvolvida para abordar vários tópicos de design de infraestrutura de data center, incluindo o problema de cabeamento espaguete. Entre outros aspectos de planejamento e projeto de data center, a TIA-942 se concentra no layout físico da infraestrutura de cabeamento.
A norma oferece um roteiro para a infraestrutura de cabeamento do data center baseado no conceito de um ambiente de cabeamento estruturado. Criando segmentos lógicos de conectividade, esse tipo de sistema pode crescer e se mover à medida que as necessidades do data center mudam e as demandas de throughput aumentam. Portanto, a implementação de um sistema de cabeamento estruturado de acordo com os padrões TIA-942 é a maneira ideal de se preparar para a migração para velocidades de 40/100G.
A TIA-942 exige o uso de pontos de interconexão, que geralmente são encontrados nos patch panels, que permitem que os cabos de conexão (ou jumpers) sejam usados na frente dos racks ou gabinetes onde o equipamento está alojado.
Existem várias vantagens na implementação de um sistema de cabeamento estruturado. Primeiro, o uso de trunks de fibra óptica reduz significativamente o volume de cabeamento tanto no piso quanto no transporte suspenso. A implementação de um sistema de cabeamento estruturado também reduz o congestionamento do fluxo de ar, o que reduz o uso de energia.
Outra vantagem é a modularidade, o que significa que as alterações de conexão podem ser feitas sem a necessidade de remover o cabeamento horizontal ou de distribuição, como por exemplo. Um switch baseado em chassi com portas 100Base-FX é conectado a um patch panel usando jumpers de fibra óptica SC. Para atualizar o chassi e instalar novos blades com portas LC, você não precisa mais substituir o canal inteiro, como aconteceria em um sistema ponto a ponto. Em vez disso, o módulo dentro do painel de correção é substituído. Os cabos subterrâneos e suspensos permaneceriam inalterados.
No entanto, deve-se notar que este método provoca perda de inserção ao canal porque inclui mais “mating points”. Para compensar a perda de inserção criada por esses pontos adicionais, devem ser usados cabos de fibra óptica de alto desempenho.
Existem várias opções de conectividade que podem ser consideradas para planejar a infraestrutura de cabeamento na migração para velocidades de 40/100G.
A primeira opção usa transceivers de longa distância (LX) com cabeamento monomodo (SM). Os dados são transmitidos via serial, onde uma fibra é dedicada para transportar os dados e outra para recebê-los. Essas duas fibras fazem o que é chamado de “canal”. Um canal é definido como fibra, ou grupo de fibras, usada para completar um circuito de dados. Até recentemente, a transmissão serial era usada para velocidades Ethernet de até 10G.
Esta configuração, normalmente, não é usada em data centers porque foi criada para longas distâncias. Ela também tem um alto custo, apesar da abundância (e, portanto, do baixo custo) do cabeamento monomodo. Para trabalhar de forma eficaz em longas distâncias, os lasers usados nos transceivers LX são extremamente precisos e caros. Isso aumenta drasticamente o custo total de uma solução de conectividade LX /SM.
A próxima opção usa transceivers de curta distância (SX) com cabeamento multimodo (MM). Os dados são enviados via transmissão óptica paralela, que agrega múltiplas fibras para transmissão e recepção. Para a transmissão 40G SR4, quatro fibras transmitem em 10G cada, enquanto quatro fibras recebem em 10G cada. Isso significa que um total de oito fibras será utilizado para um canal Ethernet de 40G.
O mesmo princípio se aplica para 100G SR10, exceto que o número de fibras aumenta. Dez fibras de 10G cada transmitem dados e dez fibras a 10G cada recebem. Um total de vinte fibras compõe um canal Ethernet 100G SR10.
Com a atualização padrão 802.3bm do IEEE, uma nova opção de conectividade é oferecida para 100G SR4. Esta opção permite velocidades Ethernet de 100G utilizando uma interface MPO de 12 fibras. É o mesmo princípio que 40G SR4, mas cada fibra estaria transmitindo ou recebendo 25G.
Estas configurações de conectividade de curta distância são ideais para migrar para a Ethernet 40/100G, pois funcionam bem nas pequenas distâncias encontradas em um data center.
A próxima opção são os transceivers QSFP MM padrão com uma conexão MPO. Esses novos transceivers utilizam um “footprint” LC duplex – uma tecnologia que oferece uma vantagem significativa aos usuários finais que usam conectores LC em suas infraestruturas existentes.
Tipos de fibra
Se os cabos multimodo estiverem sendo usados para migrar para a Ethernet 40/100 G, recomenda-se que sejam de fibras OM3 ou OM4, substituindo qualquer cabo de fibra OM1 ou OM2.
A OM4 tem uma maior capacidade e é mais eficaz em distâncias maiores. Ela é muito recomendada para qualquer nova instalação, pois oferece uma maior vida útil da infraestrutura de cabeamento.
Próximos passos para os data centers
Os data centers estão experimentando a mudança mais significativa na infraestrutura de cabeamento desde a introdução da fibra óptica. Não é mais uma questão da migração para Ethernet 40/100G, mas, sim, quando. Instalar uma infraestrutura de cabeamento estruturado de fibra óptica de alto desempenho é essencial para uma migração bem-sucedida.
Sabemos que a migração para Ethernet 40/100G é iminente, assim como as decisões que os gerentes de data center precisarão tomar para se preparar para a implementação. Existem vários passos para se preparar para essa mudança drástica:
- Determine as suas necessidades atuais e futuras, incluindo throughput, as taxas de produção de dados e os objetivos de negócios.
- Use essas informações para definir quando o data center deve migrar para a Ethernet 40/100G.
- Mapeie sua infraestrutura atual do seu data center.
- Use este mapa para criar um plano para a infraestrutura de hardware e cabeamento e atualizações necessárias para a migração.
- Crie um plano para migração, incluindo estratégia de comunicação interna, orçamento, cronograma, além das responsabilidades de cada um dos envolvidos.
O cronograma para migração é diferente para cada data center, dependendo das necessidades de tecnologia, orçamento, tamanho e prioridade organizacional. No entanto, educar-se para Ethernet 40/100G, avaliar a sua infraestrutura de cabeamento atual e iniciar planos de implementação garantirá uma migração tranquila e sem problemas.
