El camino hacia 100G: Desplegando DWDM de alta capacidad

El camino hacia 100G: Desplegando DWDM de alta capacidad

una aproximación del upgrade

En las redes de transmisión de datos la tendencia actual es (en realidad como siempre) incrementar la velocidad y el ancho de banda. ¿Recuerdas cuando en las redes Ethernet pasamos de 10Mbps a 100Mbps? A eso se le llamó Fast Ethernet, pero el adjetivo no duró mucho: al poco rato ya habíamos multiplicado esa capacidad x 10 para lograr 1Gbps. Todo un hito. Y sin embargo no hace mucho que pasamos de 1G a 10G… ¿Qué vendrá después? Sí, lo has adivinado: 100G. De hecho, esa capacidad tan monstruosa ya está en el mercado.

¡Así que prepárense! O mejor dicho, preparen sus anillos DWDM, si es que tienen alguno :)

¿Qué es un anillo de fibra DWDM?

Cuando hablamos de un anillo de fibra nos referimos a la topología de red en la que cada nodo se conecta a su vez a otros dos nodos, formando una única vía continua para las señales a través de cada nodo. Así, si ocurre una falla en algún link, el sistema se reconfigura automáticamente para viajar en la otra dirección. Concretamente, en una topología DWDM para redes metropolitanas (MAN) se suelen desplegar dos anillos de fibra óptica en paralelo para introducir protección adicional. Aunque ya hemos mencionado alguna vez la técnica DWDM, no hemos profundizado en ello. Y tampoco lo haremos hoy :)

Valga una ligera aproximación:

Normalmente uno de estos nodos funciona como estación central, donde se gestionan las longitudes de onda, y donde se concentra el tráfico desde/hacia otras redes. Cada nodo y el concentrador tienen multiplexores ópticos de inserción y extracción (OADM), que como su nombre indica agregan o extraen uno o más canales de longitud de onda correspondientes. A medida que aumenta la cantidad de OADM, se produce una pérdida de señal y se necesita un amplificador óptico para regenerarla:

Resultado de imagen de dwdm ring

¿Cómo llegar a 100G?

A día de hoy los anillos de mayor capacidad suelen ofrecer capacidades de entre 10G y 20G. Pero, ¿cómo sobrepasar esa capacidad para llegar a 100Gbps? Asumamos dos anillos de fibra oscura cuyos nodos están separados menos de 10km…

Espera, espera, ¿por qué no llegar antes a 40G?

Sí, no se me ha olvidado mencionar que ya se despliegan enlaces de 40G. No lo he considerado en este artículo porque en realidad no es una buena solución para el largo plazo, ya que es bastante más costoso en términos de dinero y harware (cada módulo SFP de 40G debe realizar internamente un multiplexado que no necesitan los módulos de 100G). Además, a estas alturas el mercado de los 100G ya se habrá comido al de los 40G:

mercado de los 40g vs 100g

Ahora sí: componentes necesarios para 100G fiber ring

Hay dos componentes fundamentales para lograr una configuración como ésta en cada nodo:

-4 x puertos 100GE (2 en una dirección y 2 en la otra). En nuestro ejemplo: 4 x  100G QSFP28 LR4:

-Un switch Ethernet óptico con alta capacidad de conmutación (del orden 2-6 Tbps). En nuestro ejemplo: el S6100-ON de Dell Networking:

Dell S6100-ON Switch Configuration

Interfaces ópticas de 100G: módulos QSFP28 y estándares

Durante los últimos años han aparecido en el mercado muchos módulos para 100G, pero a esta “selección comercial” sólo ha sobrevivido uno de ellos: el módulo QSFP28. El módulo QSFP28 es un SFP con cuatro líneas (de ahí la Q) que pueden transmitir señales ópticas de hasta 25Gbps. El IEEE y el MSA han definido una serie de estándares para dar soporte a diferentes aplicaciones y configuraciones. Por mencionar los más populares:

100G QSFP28 SR4 

100G QSFP28 SR4 usa 8 fibras multimodo para transmisión dual y longitudes de onda de 850nm. Puede cubrir una distancia de hasta 70m sobre OM3 y 100m sobre OM4 con una interfaz MTP.

100G QSFP28 LR4

Diseñado para cubrir mayores distancias (hasta 10km) sobre fibra monomodo (single-mode). 100G QSFP28 LR4 tiene una interfaz LC dúplex y usa tecnologías WDM sobre 4 longitudes de onda diferentes en el rango 1310nm.

100G QSFP28 PSM4

100G QSFP28 PSM4  utiliza una interfaz MTP funcionando en el rango de onda de 1310nm para 100G sobre fibra mono-modo. Soporta hasta 500m y suele ser bastante más económica que las anteriores.

100G QSFP28 CWDM4

Para distancias de hasta 2km con fibras monomodo y conectores LC duplex. También resulta más barato que el LR4. Usa tecnología CWDM con longitudes de onda en el rango de los 1310nm.

principales tipos de modulos opticos QSFP28

 

Módulo Interfaz Tipo de fibra
Distancia Estándar
100Gbase-SR4 QSFP28 MTP Multimode 70m (OM3); 100m (OM4) IEEE
100Gbase-LR4 QSFP28 LC Duplex Single-mode 10km IEEE
100Gbase-PSM4 QSFP28 MTP Single-mode 500m MSA
100Gbase-CWDM4 QSFP28 LC Duplex Single-mode 2km MSA

Conclusión

El camino hacia los 100G en redes ópticas es una realidad que muchas empresas ya han empezado a recorrer. El uso de anillos DWDM en redes metropolitanas y data centers ofrece, además de protección contra fallas, la capacidad de transmisión para cubrir las necesidades que se avecinan. Para desplegar una red de estas características se deberá actualizar la infraestructura óptica existente utilizando los componentes necesarios, especialmente switches y encaminadores de alta capacidad, así como conectores ópticos apropiados como los módulos estándares QSFP28 en sus diferentes versiones.

La realidad es mucho más compleja, por supuesto. Pero en este artículo se expone una aproximación simple para realizar un upgrade que tarde o temprano será necesario.

Seguimos conversando en los comentarios :)

 


Fuentes:

 

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Angel
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Desde que era niño siempre quise ser Inventor. Pensé que convertirme en Ingeniero sería el camino más fácil para lograrlo... No lo es. Pero sin duda es uno de los más interesantes. Actualmente trabajo en Alemania como Ingeniero de Radiofrecuencia/Telecomunicaciones, y de vez en cuando escribo aquí sobre ingeniería. Me gustan los robots y los libros analógicos.

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