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Cablaggio in Data Center: la scelta della fibra ottica in relazione al recente standard
40/100Gb Ethernet
Mercoledì 26 Ottobre 2011, 9:20
Fulvia Bortolotto
Agenda
• Aspetti storici e tendenze legate alla normativa Ethernet 40/100 G
• Tendenze verso un sempre crescente utilizzo di fibra e verso sempre più elevate larghezze di banda nei DataCenters
• Dettagli della normativa Ethernet 40/100G
• Soluzioni per una semplice migrazione dai 10 ai 40 e, in seguito, ai 100 G
Storia e previsioni sull’implementazione dei protocolli Ethernet sul mercato
1998
Ratifica
10Gbps
Ratifica
40/100Gbps
• La storia recente suggerisce che tra il momento della
ratifica della normative e l’implementazione intercorre un
lasso di tempo di circa 3 anni
mili
oni di serv
er
Ratifica
1Gbp
Fonte: Intel/Broadcom (Nov. 2007)
Ambiente Data Center Cambiamenti di topologia: Switching Network
CU CU CU CU CU CU CU CU CU
FO
CU
FO
Servers
Cavi rame
Cavi in
fibra
To
po
log
ia t
rad
izio
na
le
Core
Switch
FO FO FO FO FO FO FO FO FO FO
FO
Servers
Cavi in
fibra
Cavi in
fibra
Nu
ova
to
po
log
ia
Core
Switch
ToR
Switch
Edge
Switch
FO FO FO FO FO FO FO FO FO
Servers
Bretelle in
fibra
To
po
log
ia t
rad
izio
na
le
FO FO FO FO FO FO FO FO FO FO
SAN
Switch
Cavi in fibra Cavi in fibra
Nu
ova
to
po
log
ia
Servers
Storage
Ambiente Data Center Cambiamenti di topologia: Storage Network
La virtualizzazione dei server spinge verso velocità più elevate
La richiesta in larghezza di banda cresce esponenzialmente
Più applicazioni Più dati
Più macchine
virtuali
Microprocessori
più rapidi
Server più
densi
Hardware
Hypervisor
OS
App
OS
App
OS
App
OS
App
Connessioni più veloci
Ethernet 40/100G
• IEEE 802.3ba mozioni approvate – 40 e 100G
– Minimo 100 m su fibra multimodale di tipo OM3 (40GBASE-SR4/100GBASE-SR10)
– Minimo 150 m su fibra multimodale di tipo OM4 (40GBASE-SR4/100GBASE-SR10)
– Minimo 10 km su fibra monomodale (40GBASE-LR4/100GBASE-LR4/100GBASE-ER4)
– Minimo 40 km su fibra monomodale (solo 100G) (100GBASE-LR4/100GBASE-ER4)
– Minimo 7 m su bretelle rame (twinax)
• All’interno dei Data Center il cablaggio sarà principalmente basato su fibra multimodale: utenti e progettisti devono rivedere l’infrastruttura in fibra
2-fibre/porta (10G) 12-fibre/porta (40G) 24-fibre/porta (100G)
40G Ethernet Parallel Optics: OM3/OM4
• 40GBASE-SR4
• Interfaccia: Connettore 12f MPO/MTP®
• 4 “corsie” a 10Gbps in 2 direzioni
Transceiver ottico 40G : OM3/OM4
Transceiver basato sulla tecnologia QSFP
• Connettore standard 12-fibre MPO/MTP®
• ≤ 1.5 watt per porta
• Correntemente in uso per 40G InfiniBand
Fonte: Zarlink
Connessioni ottiche a 40G: OM3/OM4
Configurazioni degli Switch : • 8 schede per chassis
• 16 porte per scheda
• 192 fibre per scheda
• 1536 fibre per chassis
• 8 schede per chassis
• 32 porte per scheda
• 384 fibre per scheda
• 3072 fibre per chassis
Sono TANTE fibre!
100G Ethernet Parallel Optics: OM3/OM4
Fonte: USConec
• 100GBASE-SR10
• Interfaccia: connettore 24f MPO/MTP®
• 10 “corsie” a 10Gbps in 2 direzioni
Transceiver basato sulla tecnologia CXP
• Connettore standard 24-fibre MPO/MTP®
• ≤3 watt per porta
• In fase di progettazione
• IBTA 120G
100G Optical Transceiver: OM3/OM4
Fonte: Molex
Connessioni ottiche a 100G: OM3/OM4
Configurazione degli Switch:
• 8 schede per chassis
• 16 porte per scheda
• 384 fibre per scheda
• 3072 fibre per chassis
24 fibre
12 fibre
Impatto della migrazione verso i 40/100G
21 RU
• 256x10G porte
• Connettore LC 2-fibre
• 512 fibre per chassis og
gi 1
0G
E
40
GE
1
00
GE
• 128 x 40G porte • Connettore MTP® 12-fibre • 1˙536 fibre per chassis
• 128 x 100G porte • Connettore MTP® 24-fibre • 3˙072 fibre per chassis
IEEE Ethernet 40G e 100G
Canale definito in IEEE 802.3ba:
OM3/100m 0.75dB 0.75dB
OM4/150m 0.5dB 0.5dB
Parametro OM3 OM4 Unit
Larghezza di banda effettiva a 850 nm (EMB) 2000 4700 MHz∙km
Budget ottico 8.2 dB
Distanza operativa 0.5 to 100 0.5 to 150 m
Attenuazione del canale sulla massima distanza 1.9 1.5 dB
Assegnazione per penalità 6.3 6.4 dB
Margine non assegnato 0 0.3 dB
Ulteriore attenuazione consentita 0 dB
Budget ottico connessioni 40GBASE-SR4 o 100GBASE-SR10
Ethernet 40G e 100G: OM3/OM4
Componenti ad alta performance permettono maggiore flessibiltà nella definizione di canale
0.5/0.35dB 0.5/0.35dB 0.5/0.35dB
100/150m
0.75/0.5dB 0.75/0.5dB
100/150m
0.35dB 0.35dB 0.35dB 0.35dB
130m
Solo OM3
Soluzioni: Connettori 40/100G
Connettori MTP ad alta performance permettono un
cross-connect su sistemi a 40/100G systems,
i.e. EDA a MDA a EDA
Tx/
Rx
Tx/
Rx
0.35 dB Attenuazione
fibra
Coppia
MTP
Bretella Bretella Trunk Trunk
100m OM3
EDA MDA EDA
Coppia
MTP
Bretella
Coppia
MTP
Coppia
MTP
0.35 dB Attenuazione
fibra
0.35 dB 0.35 dB
Transceiver ottico 40/100G: fibra monomodale
Fonte: CFP MSA
Connettore LC-Duplex
Transceiver basato sulla tecnologia CFP
• Connettore standard LC-Duplex
• 4l x 25G nella regione 1300nm
• ≤20 watt per porta
• Da 3 a 4 porte per scheda
• Grosse dimensioni
• Equivalente a 2x10G XENPAK
Costo previsto per porta
Fonte : Cisco
850nm, MM
1300nm, SM
40G/100G
100GBASE-ER4
100GBASE-LR4
40GBASE-LR4
100GBASE-LR4
40GBASE-LR4
≤ $ 175K
≤ $ 20K
≤ $ 16K 20 fibre
≤ $ 4K 8 fibre
Data
Cen
ter
Metr
o, B
B,
WA
N
Reverse Fibre Polarity (standard)
Un sistema di gestione della polarità che …
Garantisca la corretta polarità in qualunque sezione della connessione
Elimini la necessità di complesse pianificazioni e gestione della polarità
Utilizzi bretelle standard e non richieda componenti speciali
Permetta l’uso di connettori monomodali MPO/MTP® di tipo APC
Offra possibilità di migrazione verso nuove tecnologie come il Parallel Optics
Polarità Universale
Rx
Tx Rx
Tx
MC
IC IC
CABLAGGIO STRUTTURATO
> Parallel Optics
Gestione della polarità, riconfigurazioni e
migrazione
Soluzioni 40/100G: facile migrazione
Cassetto a 12-fibre:
- 12f MTP® su 6 LC-Duplex... porte 10G
Pannello con bussole MTP®:
- 12f MTP su 12f MTP... porte 40G
12f MTP
12f MTP
12f MTP Porta
40G Porta
40G
12f MTP
Pannello con bussole MTP®:
- 12f MTP su 12f MTP, con bretella a Y
porte 100G
Cassetto a 12-fibre:
- 12f MTP® su 6 LC-Duplex... porte 10G
24F MTP Porta
100G
12F MTP
12F MTP
Soluzioni 40/100G: facile migrazione
Soluzioni 40/100G: facile migrazione
LC-Duplex porte 10G
LC-Duplex porte 10G + 12f MTP porte 40G
12f MTP porte 40G e/o 2x12f MTP porte 100G
Soluzioni 40/100G: altissima densità
Cassetto 4U Porte 10G
2-fibre LC-Duplex
Porte 40G
12-fibre MTP®
100G ports
2 x 12-fibre MTP®
Capacità porte 288 192 96
Capacità fibre 576 2,304 2,304
Soluzioni 40/100G: Altissima densità
Cassetto 1U Porte 10G
2-fibre LC-Duplex
Porte 40G
12-fibre MTP®
Porte 100G
2 x 12-fibre MTP®
Capacità porte 48 32 16
Capacità fibre 96 384 384
Conclusioni
• Data Centres del futuro saranno prevalentemente cablati in fibra:
– Connettori MTP® / Parallel optics per alte velocità
– 40 e 100G su distanze inter-rack sono definiti solo su fibra ottica
• Soluzioni di cablaggio devono offrire:
– Altissime densità ma praticità di accesso
– Migrazione da 10 a 40 a 100G mantenendo la struttura di backbone
– Alta affidabilità: fibre insensibili alle curvature e alta qualità ottica
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