Los módulos ópticos DWDM lo llevan al borde

- May 17, 2018-

La necesidad de baja latencia y calidad de servicio está llevando al tráfico de la nube cada vez más cerca del borde de la red. En respuesta, los proveedores de la nube se están moviendo hacia una nueva arquitectura de centros de datos distribuidos de múltiples centros de datos de borde en lugar de un único mega-centro de datos en un mercado geográfico. Este modelo de centro de datos distribuido requiere un aumento de órdenes de magnitud en la conectividad óptica entre los centros de datos de borde para garantizar una calidad de servicio confiable y sólida para los usuarios finales.


Como resultado, la industria está clamando por transceptores de bajo ancho de banda y de bajo costo entre los elementos de la red. La llegada de los módulos DWDM 100G Ethernet conectables en el formato QSFP28 mantiene la promesa de un rendimiento superior, un enorme ahorro de costes y escalabilidad.


Mover los datos al borde

Con 5G en el horizonte, el ancho de banda seguirá siendo un gran desafío. Cisco predice que aunque 5G solo será 0.2% de las conexiones (25 millones) para el 2021, generará 4.7 veces más tráfico que la conexión 4G promedio.


El aumento exponencial de las conexiones punto a punto y las crecientes demandas de ancho de banda de los proveedores de servicios en la nube (CSP) han impulsado la demanda de comunicaciones ópticas 100G de bajo costo. Sin embargo, a diferencia de un modelo de centro de datos más tradicional (donde todas las instalaciones del centro de datos residen en un único campus), muchos CSP han convergido en arquitecturas regionales distribuidas para poder escalar lo suficiente y proporcionar servicios en la nube con alta disponibilidad y calidad del servicio. Impulsar los recursos del centro de datos a la red y, por lo tanto, acercarse a los clientes empresariales y de consumo reduce la latencia, mejora la capacidad de respuesta de la aplicación y mejora la experiencia global del usuario final.


Además de estas mejoras de rendimiento, la implementación de múltiples centros de datos distribuidos por metro aumenta el nivel de resistencia / redundancia en la red en caso de una falla catastrófica del sitio. Los proveedores de servicios en la nube también pueden encontrar más fácil superar la disponibilidad de la infraestructura geográfica, al adquirir múltiples parcelas más pequeñas de tierra frente a una mucho más grande. El poder también puede ser más fácil de obtener de las empresas de servicios públicos con necesidades de energía más pequeñas y distribuidas en múltiples ubicaciones de centros de datos que un solo mega centro de datos con verdaderas demandas de mega-potencia.


Virtualización del centro de datos

Las aplicaciones y la virtualización están impulsando la necesidad de requisitos de red de baja latencia, impulsando aún más la necesidad de que los datos se almacenen más cerca del usuario. Por ejemplo, con la creciente popularidad de las aplicaciones de software como servicio (SaaS) como Microsoft 365 y Salesforce.com, las empresas están reemplazando las aplicaciones y cargas de trabajo propietarias en el sitio con alternativas de terceros alojadas en centros de datos públicos en la nube. Este cambio requiere conexiones ópticas tanto en edificios privados como en centros de datos, además de las cargas de trabajo externas y las aplicaciones que se procesan, creando de manera efectiva un campus empresarial virtual. Este aumento en la migración de cargas de trabajo de aplicaciones está aumentando la demanda de un enfoque de conectividad óptica rápido, confiable y rentable.


Superando el cuello de botella de la fibra: 100G DWDM

El reciente aumento de ancho de banda a menudo lleva a que los pares de fibras disponibles se consuman por completo. El resultado es el agotamiento de la fibra, una condición que puede ser un problema particular en áreas urbanas densas donde los centros de datos tienden a ser más pequeños y segmentados en varios sitios discretos.

 

Agregar más fibra puede estar prohibido por el tamaño del conducto, los requisitos del permiso (derecho de vía), el tiempo de inicio del servicio o, lo que es más importante, el costo de construcción, que puede sumar millones de dólares dependiendo de la ubicación y la distancia. Cualquiera o una combinación de estos factores puede evitar que los operadores escalen su red de manera rápida y eficiente para satisfacer las crecientes demandas de sus usuarios.

 

En los últimos años, 100G DWDM ha sido la innovación tecnológica clave que impulsa el rendimiento en las redes de transporte óptico. La implementación de tecnologías DWDM puede ayudar a aliviar el agotamiento de las fibras y evitar este cuello de botella.

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Figura 1. Escenario de red de campus de cuatro edificios segmentados donde, por ejemplo, la fibra está ampliamente disponible entre DC 1 y 2, por lo que se establecen conexiones paralelas. Pero entre DC 2 y 3 la fibra es escasa, por lo que se prefiere DWDM para minimizar el uso de fibra.


DWDM usa múltiples longitudes de onda para proporcionar conexiones paralelas separadas dentro de un solo par de fibra monomodo dúplex (SMF). Las señales ópticas entrantes se asignan a frecuencias específicas de luz (longitudes de onda o lambdas) dentro de una determinada banda de frecuencias, generalmente la banda C definida por la UIT. En un sistema DWDM, cada longitud de onda o canal se inicia y se combina en una sola fibra a través de un multiplexor, y las señales se demultiplexan en el extremo receptor (consulte la Figura 2).


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Figura 2. Una configuración típica de enlace DWDM punto a punto.


Las longitudes de onda en la banda C oscilan entre 1520 nm y 1577 nm, y los multiplexores / demultiplexores típicos de bajo costo operan en una red de 100 GHz que admite hasta 48 canales independientes en una sola fibra. La ventana C-Band de 1550 nm también aprovecha las capacidades y el costo de los amplificadores de fibra dopada con erbio (EDFA) para tener en cuenta las pérdidas del sistema óptico. Aunque se requiere una inversión en un sistema de línea DWDM, la amortización puede ser del orden de meses, dependiendo del ancho de banda y la disponibilidad de fibra.


Tradicionalmente, la tecnología 100G DWDM está optimizada para aplicaciones de transporte que pueden conectar centros de datos a cientos o miles de kilómetros. Estas ofertas 100G DWDM requieren hasta 25 W por 100G y están disponibles en cajas de transporte de gran chasis o módulos de telecomunicaciones CFP / CFP2, en lugar de en el factor de forma 100G QSFP28 estándar de la industria de centros de datos.


Recientemente, se ha introducido en el mercado una nueva generación de módulos DWDM QSFP28, basada en la fotónica de silicio y la transmisión modulada PAM4. Este transceptor permite IP sobre DWDM (IPoDWDM), un paradigma de interconexión DWDM rentable y escalable para la arquitectura de centros de datos distribuidos. El uso de dichos módulos conectables permite la convergencia de la capa óptica en el interior y también entre los centros de datos periféricos, lo que permite una conectividad de conmutación a conmutador de hasta 80 km sin la necesidad de una capa de transporte dedicada.


Estos módulos también pueden admitir hasta 40 canales DWDM en una sola fibra, brindando a los operadores de red un aumento de 40x en el uso de fibra o la eficiencia espectral (4 Tbps versus 100 Gbps en un solo par de fibra).


100G DWDM como habilitador para la conectividad del campus

Tradicionalmente, los operadores no han considerado DWDM una tecnología adecuada para los centros de datos ubicados dentro de un entorno de campus debido al mayor costo de DWDM frente a la óptica gris. Sin embargo, al evaluar las alternativas de conectividad óptica, es fundamental considerar tanto el gasto de capital como el gasto operativo para calcular el costo total de propiedad.


Al comparar DWDM con la óptica 100G-LR4, que son intrínsecamente de menor costo que las ópticas DWDM, opex también debe considerarse cuidadosamente en los cálculos. Como ejemplo, si el costo mensual de alquiler de fibra es de $ 500 por par de fibra, después de tan solo seis meses de operar cinco enlaces paralelos LR4, resulta más rentable cambiar a una arquitectura DWDM en una sola fibra.


Conclusión

La combinación de conectividad de gran ancho de banda y un factor de forma pequeño, con bajo costo optimizado y de baja potencia puede ampliar las opciones de centro de datos metro / borde y satisfacer las crecientes necesidades de aplicaciones distribuidas y cargas de trabajo. Por lo tanto, un enfoque de módulo conectable DWDM 100G QSFP28 podría ofrecer la alternativa de menor costo para conectar centros de datos ubicados a una distancia de 80 km o incluso en un entorno de campus.


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