Guia de solução de cabeamento IDC Spine-Leaf: Transceptores vs cabos DAC vs cabos AOC

A arquitetura de rede Spine-Leaf é uma nova arquitetura de topologia de data center. Diferente da arquitetura tradicional de 3 camadas, a arquitetura Spine-Leaf consiste em duas camadas, spine e leaf. A solução convencional de cabeamento de rede inclui cabo de conexão direta (DAC), cabo óptico ativo (AOC) e transceptor óptico + cabo de fibra óptica. É importante escolher um sistema de cabeamento adequado para a arquitetura de rede. Este artigo indicará qual solução é adequada para partes específicas da arquitetura Spine-Leaf.

Por que a arquitetura de rede Spine-Leaf é importante?

A arquitetura tradicional de rede com switches de data centers adota uma arquitetura de rede de três camadas, ou seja, núcleo-agregação-acesso, conforme mostrado na figura 1. Com base na arquitetura tradicional de 3 camadas, a comunicação entre dois switches de acesso pode precisar de três switches da camada agregação-núcleo-agregação, o que não é adequado para data centers virtuais de grande escala. 

O fluxo de dados processado pelo data center é cada vez maior, o que exige menor latência, maior largura de banda, implantação mais rápida e maior escalabilidade para os sistemas de rede. É nesse contexto que surge a arquitetura de rede Spine-Leaf, que é a primeira escolha para a construção de Internet Data Centers. Diferentemente da arquitetura tradicional de 3 camadas, a arquitetura de rede Spine-Leaf adota uma arquitetura de rede de 2 camadas, estabelecendo enlaces entre todos os switches de acesso (switches Leaf) e os switches de agregação (switches Spine), conforme mostrado na figura 1. Com a arquitetura acima, quaisquer dois switches de acesso dentro do data center permitem comunicação direta sem switches intermediários. Além disso, há largura de banda suficiente para garantir comunicação eficaz entre cada switch de acesso e switch de agregação. Além disso, a arquitetura Spine-Leaf é mais favorável à expansão de data centers, interconectando diferentes redes Spine-Leaf para realizar fases dinâmicas de construção de Internet Data Centers de acordo com a demanda.

Figura 1 - Arquitetura de rede tradicional de 3 camadas vs arquitetura Spine-Leaf de 2 camadas

Solução de cabeamento para arquitetura Spine-Leaf: transceptor vs cabo DAC vs cabo AOC

Comparação de distância suportada: Transceptor vs Cabo DAC vs Cabo AOC

A taxa de rede atual atingiu 400Gb/s, pode-se prever que os dados Ethernet alcançarão 800Gb/s ou até 1.6Tb/s nas próximas décadas. Nos links de longa distância das redes Spine-Leaf e Spine-Core Spine, transceptores combinados com solução de cabo de fibra ainda são a primeira escolha, solução que apresenta uma vantagem distinta em distância de transmissão. De acordo com a norma ISO 11801,   a distância suportada é de até 2km em fibra monomodo (SMF), até 300m a 400m em Ethernet 10G e até 100m a 150m em Ethernet 40G/100G em fibra multimídia (MMF).

Quanto ao Cabos Direct Attach (cabos DAC) e Cabos Ópticos Ativos (Cabos AOC) solução de cabeamento, o IEEE especifica cabos DAC com distância suportada de até 7m a uma taxa de dados de 400Gb/s, enquanto a solução de cabeamento AOC suporta até 30m. Portanto, tanto a solução de cabeamento DAC quanto a AOC é adequada quando o comprimento do link está dentro de 5m, enquanto a solução de cabeamento AOC é mais aplicável em comprimento de link de 5m a 30m.

Comparação de custos: Transceptor vs cabo DAC vs cabo AOC

A Tabela 1 mostra a comparação de preços com soluções de cabeamento DAC vs AOC vs transceptor da empresa QSFPTEK. É evidente que os sistemas de cabeamento DAC e AOC obtêm uma vantagem distinta em comparação com sistemas de cabeamento com transceptor e fibra em diversas taxas de dados. Entre as três soluções de cabeamento, a solução de cabeamento DAC apresenta o menor custo, que é apenas cerca de 20 a 40 por cento dos sistemas de cabeamento com transceptor em transmissões com diversas taxas de dados. Consequentemente, em um enlace de curta distância entre switches Top-of-Rack (ToR) e servidores da arquitetura de rede Spine-Leaf, as soluções de cabeamento DAC e AOC são mais econômicas.

Tabela 1 - Custos da solução de cabeamento QSFPTEK: transceptor vs DAC vs AOC

* A solução de cabeamento com transceptores inclui dois transceptores e um cabo de fibra.

* O preço das três soluções na tabela acima é baseado em um comprimento de link de 3m.

Comparação de consumo de energia: transceptor vs cabo DAC vs cabo AOC

O consumo de energia é sempre uma das questões que mais preocupam no setor. A maior despesa da operação e manutenção de um Internet Data Center é o gasto com eletricidade. A Tabela 2 mostra o consumo de energia da solução de cabeamento com DAC, AOC e transceptores. Como as arquiteturas de rede Spine-Leaf atuais são principalmente de 10Gb/s e 25Gb/s, pode-se constatar, de acordo com a tabela abaixo, que a solução de cabeamento DAC e AOC é a melhor escolha em comparação com a solução com transceptores.

Tabela 2 - Consumo de energia da solução de cabeamento QSFPTEK: Transceptor vs DAC vs AOC

Comparação de confiabilidade e compatibilidade: transceptor vs DAC vs AOC

Quando se trata de confiabilidade, como a solução de cabeamento com transceptor precisa conectar o conector de fibra à interface do dispositivo e manter a face de extremidade da fibra óptica limpa, as soluções de cabeamento DAC e AOC existentes com padrões de groupware são mais confiáveis do que as soluções de cabeamento com transceptor.

Quanto à compatibilidade, os transceptores têm melhor compatibilidade do que os cabos DAC e AOC, pois estes últimos adotam módulos transceptores pré-montados de terceiros e precisam realizar testes de compatibilidade de acordo com os dispositivos de marcas específicas.

Conclusão

A partir das diferenças mencionadas entre a solução de cabeamento de fibra com transceptores e as soluções DAC e AOC, combinando os recursos e requisitos das diferentes partes dos links de rede Spine-Leaf, a forma de escolher uma solução de cabeamento adequada pode ser resumida da seguinte forma:

a. No backbone da arquitetura de rede Spine-Leaf, devido à sua transmissão de longa distância e alta demanda por compatibilidade, sugere-se o uso de transceptores combinados com uma solução de cabeamento de fibra.

b. Nos links de curta distância de até 7 metros entre switches Leaf/switches ToR e servidores, o cabo DAC é sugerido pelas vantagens de custo e consumo de energia. É importante destacar que as estruturas do cabo DAC usam cabo de cobre Twinax coaxial blindado, o que resulta em um fio espesso e volumoso, portanto não adequado para implantação de servidores de alta densidade.

c. Em links de ramificação Spine-Leaf de curta distância dentro de 30 metros e links entre switches Leaf/ToR para servidores além de 7 metros, cabos AOC são sugeridos. Em comparação com cabos DAC, os cabos AOC estruturados com cabo de fibra são mais finos e leves, o que é mais adequado para implantação de servidores de alta densidade.

Se você tiver alguma dúvida sobre a solução de cabeamento para data center,  convidamos você a visitar QSFPTEK.COM e consulte via [email protected].