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