Guia detalhado para aplicações 400G

Com sistemas abertos, Inteligência Artificial (IA), aprendizado de máquina e armazenamento em nuvem impulsionando o tráfego a crescer em um salto, o núcleo 100G começa a ficar sobrecarregado pelo fluxo de tráfego cada vez maior. O 400G, com recursos de baixa latência e alta largura de banda, atende à necessidade urgente de aplicações de alta eficiência, alta densidade e economia de energia, como 5G, vídeo 4K e realidade virtual (VR).

Fatores impulsionadores da implantação de 400G

O 400G se desenvolve em alta velocidade, impulsionado pelo crescimento explosivo do tráfego de rede por aplicações de largura de banda massiva. Exemplos típicos são data centers em nuvem, uso comercial do 5G, vídeo e a promoção da padronização de produtos 400G.

Data centers em nuvem e de hiperescala

De acordo com a Equinix, a largura de banda de interconexão global crescerá a uma CAGR de 45% de 2019 a 2023 e atingirá mais de 16300 Tbpas até 2023. Um fator-chave que impulsiona essa tendência é o rápido crescimento do tráfego de computação em nuvem. Os data centers estão migrando para a nuvem, e mais data centers em nuvem e de hiperescala estão em construção. Seja na atualização de data centers existentes ou na construção de novos data centers, a implantação de 400G com alta largura de banda e baixa latência é indispensável.

Uso Comercial de 5G

O 5G traz a tecnologia de computação de borda para sua arquitetura de transmissão, o que permite que os recursos de nuvem, como computação, armazenamento e rede, fiquem mais próximos dos usuários. Com 400G, a computação de borda pode obter níveis mais altos de largura de banda e segurança para acessar mais dispositivos finais e gerenciar e proteger dados.

Demanda crescente por tráfego de vídeo

O vídeo é a mídia de entretenimento mais popular, compondo 80% de todo o tráfego da Internet. Essa tendência se tornou ainda mais inevitável depois que a pandemia de COVID-19 assolou o mundo desde 2020. Mais profissionais de negócios estão trabalhando em casa (WFH) e dependem de vídeos para colaboração, como videoconferências, exibições virtuais online e aulas online. Com a disseminação viral das transmissões ao vivo e das celebridades da Internet, um número considerável de freelancers e desempregados fazem vídeos para lazer ou para ganhar dinheiro. Requisitos de qualidade de imagem mais elevados impulsionaram a adoção de vídeos HD em 8K e até 16K, o que pressionou a infraestrutura de rede a migrar para um núcleo de 400Gb/s para fluxo de vídeo de 50G/100G.

Ethernet 400G e padronização de produtos

Desde que a Ethernet 400G foi aprovada no final de 2017, o mercado viu a implantação de soluções de rede óptica 400G com padronização, comercialização e desenvolvimento em larga escala. Fornecedores de sistemas de marca, como Cisco, Arista e Mellanox, assumiram a liderança em equipamentos de rede 400G lançados. Em 2017, a Mellanox apresentou Spectrum-2 switches abertos; Em 2008, Cisco e Arista lançam, respectivamente, switches 400G das séries N9000/N3400 e 400G 7060X4 switches da série. 

Da mesma forma, a solução de conectividade 400G também está em plena expansão, incluindo transceptores 400G e cabos de alta velocidade 400G (400G DAC, 400G AOC). Os transceptores 400G adotam principalmente três tipos de formatos — QSFP-DD, OSFP e CFP8. O QSFP-DD, com as vantagens de ampla compatibilidade retroativa, tamanho mais compacto e menor consumo de energia, tornou-se o formato 400G mais popular.

Além do QSFP-DD, outras tecnologias em alta que impulsionam a adoção de 400G como dominante são RoCE, SmartNIC e 400G ZR/ZR+.

QSFP-DD

O fator decisivo que faz o QSFP-DD se destacar dos outros formatos compatíveis com 400G é sua compatibilidade retroativa com todos os transceptores baseados em QSFP, incluindo QSFP+, QSFP28 e QSFP56. Esse recurso dá ao QSFP-DD boa interoperabilidade para se adaptar às redes legadas de 40G/100G/200G. Além disso, o consumo de energia é um fator-chave ao levar em consideração o resfriamento do sistema e a despesa operacional. Em um valor teórico, o consumo máximo de energia do transceptor QSFP-DD é de 12W, inferior aos 15W do OSFP. Terceiro, o QSFP-DD tem tamanho menor que o OSFP, o que proporcionará maior densidade de largura de banda de portas.

RoCE

RDMA sobre Ethernet Convergente (RoCE) é um protocolo de rede que permite acesso direto remoto à memória por Ethernet. RDMA tem a vantagem original sobre outras interfaces de programação de menor latência, baixo uso de CPU e alta largura de banda, o que corresponde exatamente aos requisitos de aplicação 400G.

SmartNIC

A placa de interface de rede inteligente (SmartNIC) é um acelerador programável, vital para melhorar a eficiência das redes de data centers. A SmartNIC moderna fornece uma porta 200G/400G para conectividade.

400G ZR/ZR+

400G ZR fornece uma solução para transmitir cargas úteis 400 Gigabit Ethernet por um link DCI de até 80km usando DWDM e modulação de alta ordem. 400G ZR+ estende o alcance para além de 80km. Essas ópticas coerentes visam lidar com a complexidade da interoperabilidade com diferentes fornecedores e redes legadas 100G/200G em redes modernas altamente convergentes. O módulo 400G ZR/ZR+ apresenta uma tendência de ampla adoção em data centers de hiperescala, redes de campus distribuídos e metropolitanas e aplicações de operadoras de telecomunicações.

Cenários de aplicação de transceptores 400G

A solução 400G visa atender ao crescimento contínuo do tráfego entre provedores de serviços de comunicação, provedores de nuvem em hiperescala, grandes provedores de telecomunicações, grandes data centers e empresas.

Concluímos com as soluções de conexão mais populares com transceptores 400G. Lembre-se de medir a distância entre as duas extremidades para decidir qual óptica usar.

Interconexão ToR Switch-Servidor

Na sala de servidores, os switches ToR geralmente são colocados no topo do rack (ToR), no meio do rack (MoR) ou na parte inferior do rack (BoR), onde os servidores estão localizados no mesmo rack. Em uma configuração ToR típica, a distância entre o switch e o servidor é limitada a 7 metros no modo passivo. 

O cabo DAC 400G QSFP-DD geralmente está disponível para um comprimento máximo de 3 metros, recomendado para uso em interconexão de switch ToR para servidor dentro de 2,5 metros.

O cabo AOC 400G QSFP-DD pode suportar links de até 100 m, sendo ideal para interconexão ToR switch-servidor em até 30 metros.

Interconexão de switches Spine-Leaf

Na topologia leaf-spine, vários switches leaf serão conectados a um switch spine. Na arquitetura spine-leaf moderna de 2 camadas, os switches Leaf são switches ToR. Esses switches leaf/ToR são switches de acesso que agregam o tráfego dos servidores e são vinculados ao núcleo da camada spine. A distância spine-leaf normalmente fica dentro de 500 metros. 

Os módulos 400GBASE-SR8 QSFP-DD  são aplicados a até 100 metros da interconexão de switches spine-leaf. Eles podem transportar dados 400G por 100m via fibras multimodo MTP/MPO-16 OM4.

Para conexão de switches spine-to-leaf além de 100 metros, os operadores de rede frequentemente implantam 400G DR4 Transceptores QSFP-DD, que podem transmitir dados 400G por 500m através de fibras monomodo MTP/MPO-12.

Interconexão de data centers (DCI) 400G

Para permitir que os usuários finais acessem dados e serviços em nuvem, a DCI conecta dois ou múltiplos data centers entre si. A distância entre dois data centers Ethernet 400G varia de curta a média e longa.

Para DCI dentro de 2km, implante 400G FR4 Transceptores QSFP-DD e fibras monomodo OS2.

Para DCI em até 10km, implante transceptores 400GBASE-LR8 QSFP-DD e fibras monomodo OS2.

Para DCI em até 40km, implante transceptores 400GBASE-ER8 QSFP-DD e fibras monomodo OS2.

Para DCI dentro de 120km, implemente transceptores coerentes 400GBASE-ZR CSFP2 e fibras monomodo OS2.

A QSFPTEK lança produtos 400GBASE para garantir sua conectividade de alta velocidade, incluindo transceptores 400G QSFP-DD, 400G DAC e 400G AOC. Contato [email protected] para obter uma cotação.