¿Cómo permiten los transceptores la interconexión de centros de datos?

¿Qué es la interconexión de centros de datos?

Como se puede deducir del término, DCI se refiere a la conexión de red de dos o más centros de datos. Sin embargo, existen varias formas de realizar esta conexión. Según la distancia y la capacidad de transmisión, el ingeniero puede utilizar una variedad de tecnologías diferentes para la interconexión, que es un concepto amplio. DCI puede construirse desde la capa óptica, utilizando switches y routers. DCI generalmente se refiere a la interconexión de diferentes centros de datos de operadores, o a la interconexión de centros de datos de nivel empresarial. En 2022, la demanda de servicios en la nube se disparará, y la capacidad y el costo de la interconexión de centros de datos se convertirán en varios puntos clave. Los módulos ópticos desempeñan un papel de enlace en los centros de datos, y los presentaremos en detalle.

Aspectos esenciales del centro de datos DCI

Distancia 

La distancia de la aplicación DCI depende de la dispersión de cada centro de datos. Cuando están en la misma ciudad, un enlace de decenas de kilómetros suele ser suficiente para interconectarlos. Si están en dos países, o incluso en dos placas continentales, esto implica una distancia de cientos de miles de kilómetros. El factor de la distancia afecta en gran medida a la elección del esquema DCI. Para enlaces de redes de área metropolitana dentro de 80km, a veces no es necesario elegir una solución de módulo óptico coherente de alto costo, y la solución convencional de módulo óptico 100G DWDM puede cumplir con los requisitos de rendimiento.

Capacidad

En los últimos años, los requisitos de ancho de banda se han disparado, y los routers empresariales se han actualizado de 100Gb a 200Gb o incluso 400Gb. Los módulos ópticos coherentes pueden ser la única opción para satisfacer requisitos de ancho de banda tan elevados. Puede alcanzar una velocidad de 800Gpbs en una sola longitud de onda y ampliar el espectro disponible desde la banda C hasta la banda L. Esto permite utilizar más longitudes de onda, aumentando la capacidad del DCI. Pero el coste también aumenta considerablemente.

Costo

Para mejorar la eficiencia, los flujos de datos en los centros de datos deben transportarse de la forma más rentable posible, por lo que reducir el coste por Gbps de las interconexiones es una cuestión central. En el coste de construcción del centro de datos, el coste de adquisición del módulo óptico es el punto clave. Los módulos ópticos intervienen en cualquier capa del hardware del centro de datos, desde el SFP+ DAC en la parte inferior hasta el 400G QSFP-DD en la parte superior. Para reducir el coste de los módulos ópticos y, al mismo tiempo, proporcionar capacidad suficiente, debe intentar elegir marcas de alta calidad y económicas, como proveedores externos de módulos ópticos. Esto reducirá el coste de compra de módulos ópticos en más de un 60 %.

Función de los módulos transceptores ópticos en Diseño del centro de datos 

Los módulos ópticos se utilizan dentro de los centros de datos y entre ellos. Los transceptores ópticos se utilizan en los centros de datos para transmitir y recibir señales ópticas o eléctricas.

Para el interior del centro de datos, en la arquitectura leaf-spine común del centro de datos, los módulos ópticos 50G/40G se utilizan a menudo como puente desde los equipos de la capa de acceso hasta los equipos de la capa de agregación, y los módulos ópticos 100G/200G se utilizan a menudo desde la capa de agregación hasta la capa central. Cuanto más cerca de la parte superior de la arquitectura, mayor es la capacidad de transferencia de datos.

Para la interconexión de pequeños centros de datos a distancias medias y cortas, el coste de alquilar cables ópticos es económico y la capacidad de transmisión no es muy grande. Podemos aplicar módulos 100G LR/ER o módulos 400G-LR8 QSFP-DD.

IEn la transmisión de larga distancia y gran capacidad, la conexión entre centros de datos a menudo adopta equipos DCI basados en el sistema DWDM. Este tipo de dispositivo puede proporcionar función OEO y función de agregación de puertos, y varios puertos de cliente 10G/40G/100 GbE pueden asignarse a módulos ópticos coherentes de longitud de onda DWDM con 200G, 400G e incluso 800G. Las características del módulo óptico coherente son que la tolerancia a la dispersión es extremadamente alta, la transmisión dentro de 2000KM no necesita considerar el problema de la dispersión, y la banda es ajustable, y puede transmitir fácilmente cientos de kilómetros con EDFA, lo que es muy adecuado para aplicaciones de red de área metropolitana.

Cuanto mayor sea la velocidad de transmisión, mayor será la distancia y mayor será el coste de los módulos ópticos. Por lo tanto, para reducir el coste, debemos seleccionar el módulo óptico según las necesidades, como la velocidad de datos o la distancia; de lo contrario, el coste aumentará significativamente.

Desarrollo de módulos ópticos en interlink Data Center 

Antes de 2014, el SFP-1G se utilizaba a menudo desde la capa de acceso hasta la capa de agregación dentro del centro de datos, mientras que el SFP+ 10G se utilizaba desde la capa de agregación hasta la capa central, y la conexión entre centros de datos generalmente utilizaba módulos QSFP 40G/100G para la transmisión. Después de 2014, la transmisión de datos aumentó drásticamente, y la tasa de transmisión de los servidores empresariales aumentó a SFP 10Gb/25Gb, y QSFP+ 40Gbps/QSFP28 100Gpbs se utilizó para la transmisión desde la capa de agregación hasta la capa central. En 2016, se lanzó el módulo coherente, y los módulos coherentes 200G CFP2 conectaron los grandes centros de datos, y el sistema DWDM puede alcanzar una capacidad de transmisión de nivel Tbps. Hoy en día, la mayoría de los switches de capa central utilizan módulos ópticos 100G, como QSFP28-SR4 o QSFP28-LR4. Hay dos soluciones de transmisión entre grandes centros de datos: una es la conocida solución coherente 100G/200G/400G, y la otra es la solución 100G PAM4. La solución QSFP28 100G PAM4 puede alcanzar una capacidad de transmisión de 4TB en un enlace de fibra única, y la distancia de transmisión es de hasta 80km. Esto también satisface las necesidades de interconexión de la mayoría de los centros de datos. Al mismo tiempo, el coste de PAM4 es mucho menor que el de los módulos coherentes, y esta solución es muy popular en Europa.

Resumen

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