Como integrar equipamentos de 10, 40 e 100 Gb com eficiência

Com a fibra de 40 Gb se tornando uma opção padrão em data centers, conectar novos equipamentos em ambientes 10 Gb já existentes é um desafio. Adicionando mais complexidade, fica claro que as empresas de todos os tamanhos também precisam estar preparadas para integrar velocidades de 100/120 Gb e superior.

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A crescente demanda por acesso mais rápido a grandes volumes de dados, aliada aos padrões emergentes de rede de alta velocidade e ao avanço da tecnologia, está provocando um profundo impacto na infraestrutura de rede. Com a fibra de 40 Gb se tornando uma opção padrão em data centers, conectar novos equipamentos em ambientes 10 Gb já existentes é um desafio. Adicionando mais complexidade, fica claro que as empresas de todos os tamanhos também precisam estar preparadas para integrar velocidades de 100/120 Gb e superior.

A customização dos cabos breakout era uma alternativa, quando não havia outras soluções disponíveis. Porém, esse modelo aumentava os custos, atrasava os projetos e apresentava um cenário de pesadelo para atualizações e reparos. Nesse cenário, os patch panels modulares surgiram como uma alternativa madura e altamente escalável para personalizar os cabos breakout. Atualmente, os patch panels modulares integram, de forma fácil e conveniente, equipamentos com diferentes velocidades para atender às necessidades de conectividade com economia de custos, além de prepararem a rede para o futuro.

Uma demanda ilimitada de largura de banda

Hoje, a tecnologia é parte de praticamente tudo o que fazemos e produzimos, por isso não é surpresa que o volume de dados digitais continue crescendo exponencialmente. Segundo o estudo Annual EMC Digital Universe Study 2014, realizado pela EMC, em parceria com a IDC, o tráfego mundial de dados passará de 4,4 trilhões de Gigabytes em 2013, para 44 trilhões de Gigabytes em 2020.

Inúmeros fatores alimentam esse resultado, tanto por parte dos consumidores finais quanto do mercado corporativo. Entre eles estão a computação em nuvem, big data, virtualização de servidores, mídia social, computação móvel, streaming de vídeo e a proliferação de objetos conectados à rede, também conhecida como IoT – Internet das coisas.

Ao mesmo tempo, a demanda dos usuários por acesso mais rápido a todos esses dados também está aumentando, contribuindo ainda mais para o apetite aparentemente insaciável por largura de banda. Não faz muito tempo, as redes Ethernet que suportavam velocidades de 10 Mbit/s eram consideradas incrivelmente rápidas. Atualmente, a maioria dos data centers adotou as redes de fibra de 10 Gigabit como tecnologia padrão e a fibra óptica de 40 Gb está se tornando comum nos centros de dados. Nos data centers da próxima geração, as redes de 100/120 Gb serão uma exigência – e as de 400 Gb certamente já estão a caminho. Vale ressaltar que as velocidades Gigabit (Gb) são referenciadas de várias maneiras e diferentes fontes. Por exemplo, 40 Gb pode ser chamada de 40 GbE, 40 Gbit/s, 40G, 40GE, 40G-Base, 40 Gbit, 40Gbit/s, 40 Gigabit ou 40 Gigabit Ethernet.

Foram necessários 15 anos para o 10 Gb substituir o 1 Gb como norma. Porém, cinco anos aprovação do padrão IEEE 802.3ba-2010, a fibra de 40 Gb está ganhando terreno sobre a de 10 Gb. Com essa mudança se acelerando, não é mais uma questão de se, mas sim quando as empresas de todos os tamanhos precisarão integrar velocidades de rede mais altas.

À medida que é inevitável misturar soluções de 10 e 40 Gb em um data center, é preciso ter certeza de que a infraestrutura legada de 10 Gb pode ser conectada com os novos equipamentos de 40 Gb. Também é preciso considerar a conectividade com os padrões de rede futuros, já que as velocidades inevitavelmente subirão para 100/120 Gb ou mais. Ter várias velocidades coexistindo dentro do mesmo data center não é novidade, mas o cabeamento óptico paralelo usado para velocidades de transmissão de dados de 40 Gb e mais apresenta um novo desafio de conectividade.

Ao analisar mais de perto os dois principais tipos de transmissão de dados digitais (serial e paralela), pode-se lançar alguma luz sobre o motivo de a conectividade ter se tornado mais complexa.

Transmissão serial

A fibra de 10 Gb usa um tipo de transmissão serial onde os dados são enviados sequencialmente, um bit por vez. Uma fibra de transmissão dedicada e uma de recepção dedicada, conhecidas como um par de fibras duplex, criam o canal de 10 Gb usado para completar o circuito de dados. Normalmente, a conectividade serial é obtida por meio de um conector LC duplex. O conector LC é a interconexão mais comum implantada em data centers, especialmente para aplicações de rede de alta densidade.

Transmissão óptica paralela

Até recentemente, não era possível atingir velocidades acima de 10 Gb usando um único cabo de fibra duplex. Melhorias na transmissão serial aumentaram o limite para 25 Gb, porém velocidades de 40 Gb e mais exigem uma alternativa chamada de transmissão óptica paralela, que emprega vários pares de fibra duplex para transportar mais dados e obter velocidades mais altas. Por exemplo, a transmissão óptica paralela alcança a velocidade de 40 Gb combinando quatro pares de fibra duplex de 10 Gb para criar um canal de 40 Gb. O mesmo princípio se aplica para velocidades de 100 e 120 Gb e superiores. Um canal de 100 Gb inclui dez pares de fibra duplex de 10 Gb e assim por diante. Aqui são citados os pares de fibra duplex de 10 Gb porque eles representam melhor as aplicações mais comuns dos data centers atuais. Mas os princípios de transmissão óptica paralela também podem ser aplicados aos pares de fibra duplex de 25 Gb para atingir velocidades ainda maiores ou reduzir o número de fibras necessárias. Por exemplo, um canal de 100 Gb exige quatro pares de fibra duplex de 25 Gb, em vez de dez pares de fibra duplex de 10 Gb.

Na transmissão óptica paralela, a conectividade é obtida usando conectores MPO, também conhecidos como conectores MTP (um conector MPO de alto desempenho fabricado e registrado pela empresa norte-americana US Conec). Os conectores contam com 12 ou 24 fibras (6 ou 12 pares de fibra duplex) e essa opção é indicada nos data centers porque pode aproveitar os lasers de baixo custo e os cabos multiuso.

Equipamentos projetados para velocidades de 10 Gb ou menos possuem portas de fibra duplex de dois cabos para transmissão serial, enquanto equipamentos de 40 e 100/120 Gb possuem portas de fibra MPO/MTP de 12 e 24 fibras para transmissão paralela. Devido aos diferentes tipos de cabos envolvidos, conectar os equipamentos de 10 Gb, projetados para transmissão serial, com novos switches de alta velocidade e dispositivos que exigem transmissão óptica paralela é uma tarefa complicada, exigindo novas soluções que não estavam disponíveis antes dos switches de 40 Gb entrarem em cena.

Conectividade

Dois tipos de soluções foram desenvolvidas para conectar equipamentos de 10 Gb a equipamentos de maior velocidade no mesmo data center: o cabeamento breakout e os patch panels modulares. É importante entender os benefícios e desafios de cada solução para selecionar o que melhor atende às necessidades de conectividade atuais e futuras.

Cabeamento breakout

Um cabo breakout é um cabo multifio, geralmente feito sob medida, dividido em vários cabos duplex. Por exemplo, um cabo breakout de 40 Gb possui quatro cabos duplex 10 Gb individuais, totalizando oito fios. Já o cabo breakout de 100 Gb tem 10 cabos duplex e 20 fios. Um cabo breakout possui conectores LC em uma extremidade e um conector MPO/MTP na outra.

Como eles trabalham

Para entender como uma solução inovadora de cabeamento funciona, suponhamos que se queira integrar servidores de 10 Gb em uma rede de 40 Gb. Para cada porta no switch, será necessário um cabo breakout com um conector MPO/MTP em uma extremidade e quatro conectores LC duplex na outra. O conector MPO/MTP é conectado na porta do switch de 40 Gb e cada conector LC duplex é conectado a uma porta de 10 Gb em cada servidor. Cada switch pode ter 32 ou mais portas MPO/MTP.

Os benefícios

O principal benefício de usar as soluções de cabeamento de breakout é que os equipamentos com velocidade mais lenta podem ser conectados a equipamentos de alta velocidade com sucesso, como os servidores de 10 Gb e o switch de 40 Gb do exemplo acima. Até 128 dispositivos de 10 Gb podem ser conectados a um único switch de 32 portas e 40 Gb.

Principais desafios

● Avaliação de requisitos. A maioria dos cabos breakout é feita sob medida. No entanto, pode ser difícil determinar com precisão o comprimento ideal antecipadamente. A tendência é superestimar o tamanho dos cabos, o que inevitavelmente leva ao excesso de cabos.

● Congestionamento de cabos. Se visualizar um switch de rede de 1U conectado a 32 ou mais cabos breakout, cada um com 4 cabos duplex no lado do servidor, é fácil perceber como a quantidade de cabos quebrados aumenta o congestionamento e a confusão. Essa “síndrome do espaguete” reduz a eficiência e dificulta muito o gerenciamento de cabos.

● Tempo de entrega e custo. Como a maioria dos cabos breakout é feita sob medida, eles são mais caros do que os cabos disponíveis no mercado e exigem prazos mais longos entre o pedido e a entrega. Isso pode atrasar os projetos e aumentar os custos, especialmente ao considerar projetos grandes e de alta densidade com extensivos requisitos de cabeamento.

● Etiquetagem. Ao usar tantos cabos breakout, rotular o material é absolutamente essencial. Porém a variedade de cabos torna difícil rotulá-los de forma clara e precisa, interferindo na sua capacidade de solucionar problemas de forma efetiva e eficiente.

● Reparo. Um problema com um único fio ou conector pode tornar todo um cabo breakout personalizado não funcional. Como eles não estão disponíveis para pronta entrega, isso aumenta a interrupção da rede e o tempo de inatividade. E quando o novo cabo breakout estiver finalmente no lugar, você deve se lembrar de re-etiquetar tudo.

● Flexibilidade e escalabilidade. Os cabos breakout são difíceis de reconfigurar quando você adiciona ou atualiza equipamentos, exigindo frequentes revisões da infraestrutura de cabeamento. Essa característica não é apenas de alto custo e demorada, mas limita a sua capacidade de planejar adequadamente o crescimento. Isso é especialmente problemático, pois a expansão de portas e de bandas inevitavelmente exigirá a integração de novos padrões de cabeamento de rede.

Patch panels modulares

Os patch panels modulares são compostos por racks montáveis em suportes projetados para abrigar uma variedade modular e removível de cassetes de fibras. Sustentando vários padrões de cabeamento de rede de fibra, os cassetes são fáceis de misturar, combinar, adicionar e substituir à medida que as suas necessidades de conectividade aumentam e mudam.

Como eles trabalham

Os cassetes de fibras modulares são a chave para esta solução. Disponíveis em múltiplas variações, os cassetes permitem interconectar diferentes velocidades de fibra simplesmente conectando cabos duplex LC padrão de um lado do cassete e um ou mais cabos padrão MPO/MTP padrão no outro lado.

Os desafios

O maior desafio é selecionar uma solução de patch panel modular com os recursos e a capacidade para atender às necessidades atuais da empresa, bem como flexibilidade e escalabilidade para se adaptar e crescer conforme as necessidades futuras. Como a proposta é trabalhar com uma solução que possa fornecer conectividade em um futuro previsível, também faz sentido trabalhar com um fabricante bem estabelecido, no qual haja a certeza de que vai oferecer novos cassetes modulares para suportar novos padrões nos próximos anos.

Principais benefícios

● Integra diversos padrões de cabeamento. Permitem conectar diversos padrões de cabeamento de rede sem problemas, incluindo 10/10, 10/40, 40/40, 10/100/120 e 40/100/120 Gb, bem como futuros padrões.

● Usa cabo padrão. Como as conexões usam cabos padrão disponíveis no mercado, é possível fazer alterações e reparos sem os atrasos e despesas adicionais associadas ao cabeamento personalizado.

● Fornece flexibilidade e escalabilidade. À medida que novos padrões de cabeamento são integrados para suportar velocidades de rede mais altas, pode-se simplesmente trocar os cassetes existentes por novos cassetes que suportam os novos padrões. A rede pode crescer e mudar sob demanda, sem o trabalho oneroso e dispendioso de substituir os canais de ponta a ponta.

● Reduz o congestionamento de cabos. Folga de cabos reduzida significa menos desordem, menos confusão e uma infraestrutura de cabeamento facilmente organizada e melhor identificada. A solução também permite gerenciar os cabos em qualquer direção – horizontal ou vertical, frontal ou traseira.

● Suporte padrão. Suportam padrões de cabeamento de rede estruturada ANSI/TIA-942 para data centers.

● Economia de espaço. Ao gerenciar densidades de portas e velocidades variadas em um único patch panel de alta densidade, há economia de espaço no rack, ajudando a reduzir os custos do data center. Um único patch panel pode gerenciar até 168 portas de 10 Gb.

● Investimentos adequados. Com uma solução modular, pode-se comprar e carregar apenas os cassetes necessários no momento, enquanto reserva espaço para futura expansão.

Soluções de baixa complexidade para aplicações de alta densidade

Inserir e remover cabos de fibra em aplicações de alta densidade pode ser extremamente desafiador. Como os cabos estão muito próximos, não há espaço para os dedos, assim inserir e remover cabos geralmente requer ferramentas especiais. No entanto, alguns fabricantes oferecem cabos LC e MPO/MTP com conectores de abas que podem serem manipulados sem ferramentas, maximizando a conveniência e a acessibilidade.

O cobre versus a fibra

É verdade que a fibra parece estar vencendo o cobre no concurso de popularidade em novas instalações e atualizações de cabeamento de alta velocidade. Leve, fina e durável, a fibra pode transmitir dados com confiabilidade em velocidades mais altas e maiores distâncias com perda mínima de sinal. No entanto, o cobre continuará a desempenhar um papel importante na infraestrutura de rede, particularmente nas bordas de uma rede estruturada. Com o cabeamento de fibra e cobre provavelmente irão coexistir nos data centers nos próximos anos, especialmente quando os fabricantes desenvolverem novos produtos com maior capacidade e maior flexibilidade. Mas soluções inovadoras serão necessárias para fornecer conectividade. Por exemplo, para equipar algumas soluções de patch panel modular com cassetes que forneçam Categoria 6A e portas SFP. Isso permite misturar e interconectar cabos de cobre e fibra de 1 a 120 Gb em um único painel de alta densidade.

Escolhendo com sabedoria para hoje e amanhã

Ao determinar a melhor solução de conectividade para as necessidades do seu data center, deve-se considerar vários fatores. Esses incluem:

● Velocidade e largura de banda. Que tipos de equipamento são necessários para se conectar a que velocidades? Quais são os seus requisitos atuais de densidade de portas?

● Flexibilidade. Com que facilidade pode inserir, remover e rotular/etiquetar cabos?

● Gerenciamento. A solução ajudará a evitar folgas e congestionamentos excessivos nos cabos? Pode-se escolher gerenciar os cabos em qualquer direção – horizontal ou vertical, frontal ou traseira? Como será a facilidade de instalação quando você precisar integrar novos equipamentos que suportem velocidades de rede mais altas?

● Escalabilidade à prova de futuro. Quais são as necessidades da empresa para daqui cinco e 10 anos? A solução é projetada para crescer junto com a empresa?

● Custo. Qual solução é mais econômica? Nesse item é preciso de considerar o custo total, incluindo o custo dos cabos e outras substituições necessárias, tempo e custo de mão de obra para instalação e modificação, economia de espaço no rack e custo de inatividade, se os cabos não puderem ser substituídos imediatamente.

Data center à prova de futuro

Com velocidades de rede cada vez mais altas, é bom garantir que o investimento na atualização e construção de sua infraestrutura de rede seja gasto com sabedoria. Soluções de cabeamento breakout serviram para um propósito importante quando os switches de 40 Gb entraram no mercado pela primeira vez e exigiram soluções imediatas de conectividade. Os cabos breakout sempre foram uma solução improvisada, exigindo uma substituição de ponta a ponta toda vez que se atualizava o equipamento. No entanto, eles eram um recurso necessário à espera de uma solução mais madura para emergir.

O desenvolvimento de soluções de patch panels modulares tem sido um agente decisivo. Projetados para a máxima densidade de conexão, flexibilidade, escalabilidade e compatibilidade com os padrões de rede de alta velocidade existentes e emergentes, eles atendam às necessidades de conectividade atuais, ao mesmo tempo em que investem no futuro. As soluções de patch panel modular sustentam sua capacidade de planejar, implantar e atualizar a sua rede para atender à crescente demanda por largura de banda adicional e maior velocidade. Ao selecionar a solução de patch modular correta para seu o data center, bem como um fabricante confiável que oferecerá suporte à solução nos próximos anos, é possível confiar que todos os componentes de sua infraestrutura de cabeamento continuarão funcionando juntos sem problemas à medida que a velocidade aumenta de 10 e 40 Gb para 100/120 Gb e além.

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