Una mirada más cercana a 40G Ethernet

"Cuanto mayor sea el ancho de banda, mejor" siempre ha sido el deseo de las empresas y los centros de datos. Aparentemente, la red de 10 Gigabit Ethernet ya no puede satisfacer la gran demanda de aplicaciones de red. Por lo tanto, el 40G Ethernet y el 100G Ethernet prácticamente surgieron casi al mismo tiempo. El 40G Ethernet es la elección preferida en la mayoría de las redes empresariales como solución de actualización para las antiguas redes 10G. En este artículo, examinaremos más de cerca la red 40GbE para desentrañar su desarrollo y sus tendencias futuras.

Descripción general de 40G Ethernet

En el año 2007, el grupo de trabajo IEEE 802.3ba propuso por primera vez 40G Ethernet (40GbE) como un proyecto para Ethernet de mayor velocidad. Más tarde, en 2010, el 40G Ethernet fue aprobado oficialmente como estándar IEEE 802.3ba. El estándar permite transmitir tramas Ethernet a una velocidad de 40 Gbit/s. Al mismo tiempo, aborda las especificaciones de la capa física para la comunicación entre placas base, cableado de cobre, fibra multimodo y fibra monomodo. Con el desarrollo de Ethernet 40G, se han implementado numerosos estándares nuevos para complementar el estándar 802.3ba, por ejemplo los estándares 802.3bg-2011, 802.3bj-2014 y 802.3bm-2015. En la siguiente tabla aparecen las especificaciones de los principales estándares disponibles del IEEE basados en 40GbE para tu referencia.

     " Consulta también - Ethernet 25G vs. 40G: ¿Cómo elegir?

Aplicaciones basadas en 40G Ethernet

Al implementar 40 Gigabits Ethernet en la capa de red, normalmente se utiliza un par de transceptores QSFP+ conectados por un cable, por ejemplo un cable de fibra óptica OM4 o OM3. Los transceptores 40G, por su parte, se conectan a los servidores de red o a una variedad de componentes tales como los switches 40G. Entre todas las aplicaciones de 40G, los cables 40G, los transceptores 40G y los switches 40G se consideran las tres principales aplicaciones de red basadas en 40G Ethernet.

Cables de fibra óptica 40G

Los cables de fibra óptica 40G son vitales en la infraestructura de redes al permitir la implementación de Ethernet a velocidades de 40 Gigabits por segundo. Estos cables, como los OM4 u OM3 mencionados, están diseñados específicamente para transportar datos a alta velocidad mediante fibras ópticas. Garantizan la integridad de la señal, minimizando la pérdida de datos y asegurando una transmisión confiable, lo que los convierte en componentes esenciales en entornos de alto rendimiento y ancho de banda como centros de datos y redes empresariales avanzadas.

Actualmente, los cables de fibra óptica 40G se componen de cables de red 40G Ethernet y cables ópticos QSFP+. A menudo, los consumidores rechazan las redes de cobre de 40GbE porque su costo es mayor y su escalabilidad inferior a la de las redes de cobre de 10GbE. Sin duda, sólo se puede utilizar un cable de cobre Cat8 para soportar la red 40GBASE-T. Respecto a una red óptica de 40G, la elección del cable de conexión de 40G varía. Hay cables de fibra óptica de 40G ( tales como los cables de arnés MTP-LC), cables troncales ( tales como los cables troncales MPO), y cables de parcheo de fibra (OM3/OM4/SMF). En la mayoría de los casos, estos cables se utilizan de forma conjunta por los clientes para lograr una transmisión de 40G a 40G o incluso una migración de 10G a 40G.

La alta demanda de rendimiento y ancho de banda ha convertido a estos cables en elementos clave en la evolución y crecimiento de las redes modernas. Su capacidad para sostener altas velocidades a lo largo de largas distancias los hace indispensables en la industria actual, adaptándose a las demandas cambiantes y a las necesidades de conexión de alta velocidad en entornos empresariales y de telecomunicaciones avanzadas.

Transceptores ópticos 40G

Según las especificaciones del IEEE y del MSA (Multi-source Agreement), además de las especificaciones de 40GbE, existen dos tipos principales de módulos de 40GbE en el mercado: El módulo QSFP+ (pequeño factor de forma enchufable quad) y el módulo CFP ( C de factor de forma enchufable). El transceptor QSFP+ es capaz de proporcionar cuatro carriles de transmisión y cuatro carriles de recepción para soportar aplicaciones de 40G Ethernet en fibra multimodo y monomodo. Si bien el módulo CFP es más grande que el transceptor QSFP+, a menudo se utiliza en una red Ethernet de 100G, aunque también es compatible con 40GbE. Los dos módulos vienen con una gran cantidad de interfaces. A medida que se ha ido desarrollando la red, han ido apareciendo constantemente módulos de 40G con nuevas interfaces y estándares. A continuación enumeramos las principales interfaces para tu información. 

Según la tradición, es frecuente que se combine un transceptor de 40G y un cable de conexión de 40G para conseguir una transmisión de 40G, gracias a su flexibilidad. Sin embargo, debido a las nuevas pautas de velocidad en la red, el sistema de alta densidad tiende a emplear el cable de conexión directa (DAC) de 40G y el cable óptico activo (AOC) de 40G, el cual suele estar preterminado con un transceptor QSFP+ en uno o en ambos extremos. Las transmisiones de corta distancia ocupan la mayor parte de la conectividad de la red en los centros de datos. Los DAC de 40G y los AOC de 40G son estables y rentables, y también son capaces de hacer una transmisión de 40G o 4x10G a bajo consumo de energía y de fácil mantenimiento.

Switches 40G Ethernet

Un switch 40G Ethernet se refiere generalmente a un switch con puertos de velocidad de datos de 40 Gb/s. La capacidad de conmutación global de un switch 40G Ethernet puede ser mucho mayor dependiendo del número total de puertos y la potencia de la propia estructura de conmutación. Con avances tecnológicos en chips y cableado, la tecnología de redes de datos ha estado aumentando regularmente. Los switches 40G están experimentando ahora su crecimiento más rápido. Son ampliamente adoptados en centros de datos y redes empresariales, con un rendimiento intermedio entre los switches 10G y 100G.

Los switches 40G generalmente actúan como switches centrales o spine para pequeñas y medianas empresas, mientras que como switches de agregación o leaf para centros de datos. El caso de uso más típico para un switch de 40G es la migración de 10G a 40G. En esta arquitectura, se utilizarán módulos 10G SFP+, módulos 40G QSFP+ y sistemas de cableado para habilitar la transferencia de datos. La siguiente figura muestra la conexión típica entre un switch 10G y un switch 40G.

Tendencias futuras

El panorama de las redes 40G está experimentando un cambio notable. Aunque los switches 40G siguen siendo pilares en las redes de campus y centros de datos, están surgiendo tecnologías emergentes como los switches 25G, compitiendo con fuerza en el mercado. Esta nueva tecnología de 25G, aprovechando la tecnología SerDes de un solo carril, ofrece una mayor densidad de puertos y escalabilidad en comparación con los tradicionales 40G, basados en cuatro carriles de 10G.

Mientras los módulos QSFP+ 100G ofrecen una tasa de canal paralelo de 10×10G, la migración de 10G-40G-100G requiere más fibras debido a su dependencia en el estándar de 10G, resultando en un cableado más complejo y costoso. Por otro lado, los módulos QSFP+ 40G integran 4 canales de 10G en un solo enlace de fibra mediante la tecnología WDM, lo que influye en los costos, especialmente para distancias de transmisión más largas.

Aunque el 40G Ethernet ha mostrado un crecimiento constante, el rumbo hacia la próxima generación de redes Ethernet (25G/40G/100G) sigue siendo objeto de intensos debates. Sin importar la solución que prevalezca, será utilizada para mejorar las redes. La adaptabilidad se vuelve crucial en esta evolución. Cuanto más flexible sea la solución, mejor preparada estará para enfrentar los desafíos futuros en la expansión y optimización de las redes.