Actualización de red 10G - 25G - 100G: una hoja de ruta inevitable para futuros centros de datos

Impulsado por los requisitos de ancho de banda de los centros de datos en la nube privados y públicos y los proveedores de servicios de comunicación, 100G experimentó una aceptación significativa, lo que hace que la actualización de la red sea una tendencia necesaria e inevitable. Este artículo ofrece una comparación de las rutas de migración de red 10G-40G-100G y 10G-25G-100G para ayudar a los usuarios a tomar mejores decisiones para la actualización de la red.

Figura 1: Actualización de red 10G-40G-100G vs. 10G-25G-100G

Ruta de actualización 10G-40G-100G

Si bien 100G es el próximo hito importante en las velocidades de los centros de datos de hiperescala, 40G aún puede tener longevidad en la industria. Las empresas tradicionales con centros de datos de nivel 2 y nivel 3 que tienen requisitos de densidad más bajos y presupuestos más pequeños pueden aprovechar de manera confiable la arquitectura 40G con velocidades de servicio 10G como el bloque de construcción actual.

Descripción general de la red 40G

El desarrollo oficial de 40G Gigabit Ethernet comenzó en 2008 y se aprobó en 2010, lo cual permite la transferencia de tramas Ethernet a 40 Gigabit por segundo. 40GbE se ejecuta en cableado Quad Small Form Factor Pluggable (QSFP+), que puede soportar aplicaciones de gran ancho de banda como video a pedido y computación de alto rendimiento. La red 40G utiliza cuatro canales de transmisión, cada uno con una velocidad de datos de 10 Gbps, lo que aumenta la eficiencia y reduce el costo de gestión. En los centros de datos, los switches 40G se utilizan como switches de aggregation/leaf, mientras que pueden actuar como switches de core/spine para pequeñas y medianas empresas.

Por ahora, 40G se está desarrollando rápidamente y se ha convertido gradualmente en una solución adecuada para muchas pequeñas y medianas empresas, pero su desarrollo enfrenta dificultades. Debido a un negocio insuficiente y al alto precio del producto durante mucho tiempo, los operadores aún dudan si adoptarán el sistema 40G. Pueden elegir omitir 40G e implementar directamente sistemas 100G. Actualmente, la tecnología 100G se está desarrollando rápidamente. A diferencia de 40G, 100G ha hecho un mejor trabajo en el seguimiento estándar, la unificación de soluciones técnicas y el desarrollo de la cadena industrial. Por lo tanto, se espera que el precio de los productos 100G se reduzca pronto al mismo nivel que los 40G. En la actualidad, 100G ha ocupado la mayor parte de la cuota de mercado de la red de alta velocidad y frena significativamente el crecimiento del mercado de 40G.

Ruta de migración 10G-40G-100G

En este camino, se utilizarán equipos 10G y sistemas de cableado invertidos en el pasado. El módulo 40G QSFP+ está compuesto por 4 canales paralelos 10G y los módulos 100G QSFP28 admiten una velocidad de canal paralelo de 10 × 10G. Por lo tanto, en este tipo de migración de 100G, la velocidad de un solo canal se basa en 10G, mientras que la ruta de migración de 10G a 40G a 100G requiere más fibras, lo que resulta en un cableado más complicado y un mayor costo.

Por otro lado, cuando los módulos QSFP se usan en distancias más largas, como el módulo óptico QSFP+ LR4, integran 4 canales de 10G en un enlace de fibra óptica a través de la multiplexación por división de longitud de onda (WDM). Y esta es parte de la razón por la cual el costo de los módulos ópticos QSFP sigue siendo alto, especialmente para los módulos 40G con una distancia de transmisión más larga, como QSFP+ ER4, que también aumenta el costo de la actualización de la red 100G. Debido a estas dos razones, la ruta de migración 40G-100G puede costar mucho más.

Figura 2: Actualización de red 10G-40G-100G

Ruta de actualización 10G-25G-100G

Los centros de datos se están expandiendo a un ritmo sin precedentes, lo que genera la necesidad de un mayor ancho de banda entre el servidor y los switches. Para satisfacer esta tendencia, la industria de redes y Ethernet se está moviendo de 10G a 25G, lo que ofrece importantes beneficios de densidad, costo y energía para las conexiones de servidor a la parte superior del rack.

Camino evolutivo de 25G

Desde que se propuso inicialmente el 25GbE en 2014, compañías como Google, Microsoft, Arista y Mellanox, etc., han estado impulsando el desarrollo del estándar 25GbE para redes de servidores de primer nivel. Hasta ahora, los productos 25G como el switch 25G o los cables SFP28, 25G DAC y AOC, tarjetas de red 25gb han recibido cada vez más reconocimiento, y los servidores 25G también se están generalizando, haciendo preparativos para la actualización 100G. Estos switches de red 25G a menudo se utilizan como ToR o leaf switches para conectar los servidores y el equipo terminal. 25G Ethernet es una actualización incremental de 10G Ethernet. Por lo tanto, para los switches Ethernet 25G y 10G con la misma densidad de puertos, los switches 25G y la óptica proporcionan 2.5 veces más rendimiento y ancho de banda que la solución Ethernet 10G. Y el 25G SFP28 de alto rendimiento utiliza la tecnología SerDes de 25G de un solo carril similar en operación a 10G SFP+. Estos beneficios permiten que las arquitecturas de switches 25G existentes admitan velocidades de enlace más rápidas que 10G sin aumento en la interconexión de cable/rastreo, al tiempo que mantienen el ritmo de la trayectoria de crecimiento más rápida y rica del ancho de banda de red, lo que ayuda a reducir el consumo de energía y el costo. Dado que el negocio necesita actualizarse constantemente, la red 25G será más popular en el futuro. La Figura 1 destaca algunos de los hitos clave de la red 25G desde el año 2014 hasta 2018.

Ruta de migración 10G-25G-100G

La velocidad de 25G de un solo canal es 2.5 veces la eficiencia de transmisión de 10G, mientras que en una red de 100G, solo se necesitan módulos de 25G de 4 canales para lograr el modo 4×25Gb/s. Esto ahorrará en gran medida los enlaces de fibra, pero esta ruta de migración eliminará el equipo 10G original en el sistema. Aun así, los servidores 25G y los switches 100G se han vuelto omnipresentes en los centros de datos de hiperescala, reemplazando gradualmente a los servidores 10G y los switches 40G anteriores. Esta migración de velocidad ha aumentado el rendimiento general del sistema en 2.5x con pequeños costos incrementales. A medida que la industria de Ethernet continúa innovando y marcando el camino hacia velocidades de red más altas como 200G y 400G, la actualización 25G-100G se ha desarrollado como una hoja de ruta inevitable para futuros centros de datos. En general, esta ruta de migración es más económica. Sus ventajas son las siguientes:

1. Los módulos de un solo canal 4x25G serán más baratos que los módulos 10x10G. Con la popularidad de la tecnología 25G, el precio de los módulos QSFP28 continúa disminuyendo.

2. El consumo de energía de 4x25G SFP28 es mucho más bajo que el de 10x10G SFP+ típico, lo que también le da a 25G una ventaja en costos operativos

3. Para enlaces de fibra óptica, la migración de 10G a 100G requiere el uso de canales de 10x10G, pero solo se necesitan 4 canales para las conexiones de 25G a 100G, lo que puede ahorrar en gran medida los recursos del enlace.

Figura 3: Migración de red 10G-25G-100G

Comparación de rutas de migración: 10G-40G-100G vs 10G-25G-100G

Antes de que se publicara la especificación 25GbE, la ruta de actualización 10G-40G se adopta predominantemente como una opción para empresas, proveedores de servicios y centros de datos para escalar más allá de 10GbE. Sin embargo, con la aparición de 25GbE, la ruta de actualización 25G-100G ha ganado más impulso al ofrecer el costo por bit, el consumo de energía y las ventajas de densidad de rack del servidor, que son los habilitadores necesarios para una transición de velocidad generalizada.

Figura 4: Ruta de actualización de red 10G-40G vs. 25G-100G

Se puede encontrar fácilmente que hay algunas ventajas obvias en el proceso de migración 10G-25G-100G en comparación con la ruta 10G-40G-100G:

1. Coste reducido: La ruta de migración 25G-100G puede ofrecer ahorros CapEx (gastos de capital) y OpEx (gastos operativos) a través de la compatibilidad con versiones anteriores, para la protección de la inversión y las migraciones sin interrupciones con un diseño de rack consistente y la reutilización de la infraestructura de cableado existente, evitando cambios costosos y complejos.

2. Ahorro de energía: La tecnología SerDes de 25G de un solo carril utilizada en la conectividad de 100G a 25G es similar a la de la conectividad de 40G a 10G, pero el rendimiento aumenta 2.5 veces, lo que reduce significativamente la potencia y el costo por gigabit. Este ahorro de energía dará como resultado menores requisitos de enfriamiento y gastos operativos para los operadores de centros de datos. Al reutilizar la infraestructura de cableado existente, el Ethernet 25G permite una migración de red sin interrupciones para evitar cambios costosos y complejos.

3. Mayor densidad: Ethernet 25G proporciona mayor densidad de puertos y sistemas que una solución 40G comparable. La ruta de migración de red 25G-100G (4x25G carriles) proporciona un menor costo por unidad de ancho de banda al utilizar por completo las capacidades del puerto del switch en comparación con la ruta de actualización 40G-100G. Por lo tanto, actualizar directamente de 40G a 100G más rápido tiene un costo prohibitivo en comparación con el Conectividad Ethernet 25G.

4. Más compatibles: El SFP28 de 25G tiene un formato similar al actual SFP+ de 10G, es compatible con retroceso con el SFP+ de 10G. Además, el switch de 25G tiene una compatibilidad superior al switch de 40G. La mayoría de los switches y tarjetas de interfaz de red (NICs) de 25G permiten la compatibilidad con retroceso a 10G y brindan una mayor flexibilidad para gestionar una actualización gradual a servidores con tasas de datos más altas y para igualar las velocidades de los puertos.

5. Más conveniente realizar la actualización: La tecnología de serializador-deserializador (SerDes) de 25G Ethernet utiliza una sola vía de 25G, mientras que 40G Ethernet consta de cuatro vías de 10G. Por lo tanto, los módulos SFP28 de 25G pueden utilizarse para construir Ethernet de 50G con una configuración de 2x25G y Ethernet de 100G con una configuración de 4x25G sin necesidad de replanificar o cambiar la densidad del servidor por bastidor.

Sugerencias para elegir la ruta de actualización de red 100G

La condición más importante cuando se planea actualizar su red es considerar la escala de su negocio y la expansión futura. Para algunas empresas líderes y gigantes, la actualización de 25G a 100G es la forma óptima, ya que 25G tiene sus ventajas obvias que pueden satisfacer las crecientes necesidades de la red. Para un desarrollo a largo plazo, estas grandes empresas y centros de datos están dispuestos a pagar tarifas mucho más altas para garantizar el rendimiento. Si bien, para algunas pequeñas y medianas empresas, no es necesario renunciar a su red 40G original y seguir con entusiasmo la ruta de migración 10G-25G-100G. Porque debe asegurarse de que sus adaptadores de red sean compatibles con la red 25G. Esto puede parecer obvio, ya que no todos los servidores se envían con adaptadores de red 25G. En este caso, significa que necesita ejecutar conexiones adicionales comprando más switches y cableado, lo que puede ser un gran costo. En una palabra, elegir la ruta de migración 10G-25G-100G puede implicar tarifas adicionales. Si la red actual puede satisfacer sus necesidades lo suficiente, puede permanecer en 40G y actualizar a 100G en esta base. Pero si está planeando una nueva red, es posible que tenga más opciones. No tiene que pensar en malgastar su inversión anterior, y lo único que debe tener en cuenta es el desarrollo de su negocio y cuánto está dispuesto a costar para la futura migración de la red.

Conclusión

La demanda de mayor velocidad y rendimiento de Ethernet nunca se detiene para futuros centros de datos. Al ofrecer más ancho de banda y una mayor densidad de puertos con un menor consumo de energía y costo, la ruta de actualización 10G-25G-100G anula la conectividad tradicional 10G-40G-100G para mejorar la eficiencia del centro de datos, sentando así las bases para una mayor actualización a 200G y 400G. Pero elegir qué ruta de migración depende principalmente de las demandas y condiciones específicas, por lo que es mejor que los administradores de red busquen algunas sugerencias profesionales antes de tomar la decisión. FS suministra diversos productos y soluciones ópticas para satisfacer diversas aplicaciones en centros de datos y redes empresariales.