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Una mirada más cercana a la 40G Ethernet

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Sheldon

Traductor Don Juan
Mostrado 13 de diciembre de 2019
2020-08-03 12:58:22
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"Cuanto mayor sea el ancho de banda, mejor": es el deseo de las organizaciones y de los individuos. Aparentemente, la red de 10 Gigabit Ethernet ya no puede satisfacer la gran demanda de aplicaciones de red. Ante tal situación, 40G Ethernet y 100G Ethernet prácticamente surgieron al mismo tiempo. Dado que el mercado de los 100G es aún muy incierto, en la mayor parte de las redes empresariales han optado por el 40G Ethernet como solución de actualización para sus redes de 10G antiguas. En este artículo, examinaremos más de cerca la red 40GbE para desentrañar su desarrollo y sus resultados exitosos.

Descripción del 40G Ethernet

En el año 2007, el IEEE 802.3ba propuso por primera vez el proyecto Ethernet 40G (40GbE) con el fin de obtener una Ethernet de mayor velocidad. Más tarde, en el 2010, la Ethernet 40G fue aprobada oficialmente por la norma IEEE 802.3ba. Este estándar permite que las tramas de Ethernet se transmitan a una velocidad de 40 Gbit/s. Al mismo tiempo, aborda las especificaciones de la capa física para la comunicación a través de placas base, cableado de cobre, fibra multimodo y fibra monomodo. Gracias al desarrollo de Ethernet 40G, se han implementado numerosos estándares que complementan el estándar 802.3ba, como 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.

Estándar IEEE Date Descripción
802.3ba 2010-06 40Gbit/s sobre 1m backplane, 100m sobre MMF 100m de MMF o 10km sobre SMF
802.3bg 2011-03 Proporciona un PMD de 40 Gbit/s ópticamente compatible con las interfaces de cliente SMF de 40 Gbit/s existentes (OTU3/STM-256/OC-768/40G POS)
802.3bm 2015-02 40G Ethernet para fibra óptica
802.3bq 2016-06 40GBASE-T para cableado de par trenzado equilibrado de 4 pares con 2 conectores en distancias de 30m

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 OM4 o OM3. Los transceptores de 40GbE, por su parte, se conectan a los servidores de red o a una variedad de componentes tales como los switches de 40Gb. Entre todas las aplicaciones de 40G, los cables de 40GbE, los transceptores de 40GbE y los switches de 40GbE se consideran las tres principales aplicaciones de red basadas en 40G Ethernet.

Cables de conexión de 40G

Actualmente, los cables de conexión de 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.

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. 

Interfaz Estándar Conector Módulo transceptor Longitud de banda Máxima distancia
40GBASE-CR4 (DAC) 802.3ba QSFP+ QSFP+ N/A 10 m (cable de cobre de par trenzado)
40GBASE-SR4 MTP/MPO CFP/QSFP+ 850 nm 300 m (OM3) 400 m (OM4)
40GBASE-eSR4 proprietary (non IEEE) QSFP+
40GBASE-SR-BiDi LC 832-918 nm 100 m (OM3) 150 m (OM4)
40GBASE-LR4 802.3ba CFP/QSFP+ 1310 nm 10 km (SMF)
40GBASE-ER4 802.3bm QSFP+ 40 km (SMF)
40GBASE-LX4/LM4 proprietary (non IEEE) 150 m (OM3/OM4) 2 km (SMF)
40GBASE-PLR4 MTP/MPO 10 km (SMF)


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

A pesar de que la red 10G, según las predicciones de la mayoría de los expertos en tecnología de la información, seguirá desempeñando un papel fundamental en el mercado de Ethernet durante mucho tiempo, la migración a una red 40G Ethernet o incluso de mayor velocidad estará encaminada a que los usuarios de las empresas se mantengan competitivos respecto de los demás. Teniendo en cuenta que la mayoría de los usuarios siguen utilizando una red de 1G o 10G, se prefiere un switch que pueda manejar múltiples velocidades. Por lo tanto, la mayoría de los proveedores ofrecen switches de varias velocidades que puedan soportar velocidades de 10/25/40/100GbE y al mismo tiempo satisfacer las necesidades actuales y futuras de los usuarios. De esta manera, un switch 40G Ethernet suele incorporar una gran cantidad de puertos híbridos SFP+, SFP28, QSFP+ y QSFP28. Normalmente, se utilizan en aplicaciones de centros de datos como switches de núcleo o de spine/capa de agregación.(SFP vs SFP+ vs SFP28 vs QSFP+ vs QSFP28, ¿cuáles son las diferencias?)

Conclusión

Aunque el 40G Ethernet ha mostrado un crecimiento constante, el rumbo hacia la próxima generación de redes Ethernet (25G/40G/100G) todavía es objeto de fuertes debates. Independientemente de la solución que perdure, esta se utilizará para mejorar la red. Cuanto más apta, mejor.