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Un análisis completo de los módulos transceptores CFP

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David

Traductor Don Juan
25 de octubre de 2019
2020-09-25 21:11:16
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Para alcanzar una velocidad de línea de 100 Gbit/s, se puede implementar una solución basada en 10 carriles de 10 Gbit/s. Por lo tanto, surge el módulo transceptor CFP, el portador de la transformación de 10G a 100G. ¿Qué es CFP? ¿Qué significa CFP? En este artículo responderemos lo anterior y profundizaremos más.

CFP Wiki

El factor de forma C enchufable o CFP (C form-factor pluggable, por sus siglas en inglés es un estándar multifuente que define el factor de forma del transceptor óptico para la transmisión de señales digitales de alta velocidad. Los módulos CFP están definidos por el estándar CFP MSA que permite aplicaciones de 40 Gb/s, 100 Gb/s y 400 Gb/s. Los transceptores CFP incorporan un nuevo concepto conocido como disipador térmico de montaje, el cual facilita al operador la inserción del módulo en la placa base. El módulo CFP ofrece a los usuarios de Ethernet otra opción para la conectividad de 100G.

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Tipos de módulo transceptor CFP

El transceptor CFP incorpora transceptores enchufables CFP, CFP2, CFP4 y CFP8 compatibles con los estrictos requerimientos de ancho de banda de las redes de comunicación de datos. Hay que tener en cuenta que, aunque no son intercambiables, podrían ser interoperables en la interfaz óptica con los conectores adecuados.

Módulo transceptor CFP para 40/100G

CFP (C=100 en números romanos; Centum) se refiere a 100G de factor de forma enchufable que se presenta como una nueva interfaz de entrada/salida (o E/S) enchufable de ultra alta velocidad. La conexión óptica puede soportar ambas variantes de 4 x 10Gbps, 10 x 10Gbps y 4 x 25Gbps. Los módulos CFP de 100 G incluyen 100GBASE-SR10 CFP para 100 m en MMF, 100GBASE-LR10 CFP y 100GBASE-LR4 CFP para 10 km a través de SMF, y 100GBASE-ER10 CFP y 100GBASE-ER4 CFP para 40 km en SMF. Estos módulos constituyen la mejor alternativa para las aplicaciones en los centros de datos.

Módulo transceptor CFP2 para 40/100G

El módulo CFP2 se definió por la CFP MSA como un factor de forma de 1/2 del tamaño del módulo CFP. La interfaz eléctrica del módulo se ha especificado generalmente para permitir la personalización según las necesidades del proveedor en torno a varias interfaces de 4 x 25 Gbit/s, aunque también es compatible con 10 x 10 Gbit/s, 4 x 25 Gbit/s, 8 x 2 5 Gbit/s o 8 x 50 Gbit/s. Sin embargo, los CFP2 de 200G y 400G no se están utilizando por el momento. El CFP2 ha sido elegido para acomodar una amplia gama de disipaciones de energía y aplicaciones.

Módulo transceptor CFP4 para 40/100G

El factor de forma de CFP4 equivale a la mitad del tamaño del módulo CFP2 y está diseñado para admitir ópticas Ethernet de fibra monomodo (SMF) y multimodo (MMF). El CFP4 tiene 4 pares eléctricos de E/S de transmisión y recepción x25G, por lo que su velocidad de línea de señalización nominal es de 25 Gbit/s. Su interfaz eléctrica está especificada para admitir tanto interfaces de 4 x 25 Gbit/s como de 4 x 10 Gbit/s. El CFP MSA estableció que el CFP4 se utilizara para aplicaciones de Ethernet 40G/100G, telecomunicaciones y otras aplicaciones.

Módulo transceptor CFP8 para 400G

Siguiendo la denominación de CFP2 y CFP4, el módulo CFP8 fue propuesto en el año 2015 y su factor de forma es similar al del módulo CFP2. Con un pequeño factor de forma de 40 mm x 102 mm x 9,5 mm, el nuevo módulo CFP8 ofrece cuatro veces más ancho de banda que las soluciones de 100 G existentes. Su interfaz eléctrica se ha especificado generalmente para permitir un modo de 16 x 25 Gb/s y 8 x 50 Gb/s. El estandar CFP MSA demostró el factor de forma CFP8 (16 x 25 Gb/s) para 400 Gigabit Ethernet en OFC 2017. El transceptor CFP8 de 400 G proporciona a los usuarios de Ethernet una solución de puerto denso y alto rendimiento gracias a su tamaño compacto y bajo consumo de energía. Desde el punto de vista de la densidad del ancho de banda, el módulo CFP8 es ocho veces mayor que el módulo CFP y cuatro veces mayor que el módulo CFP2.

Aplicaciones del Módulo Transceptor CFP

El CFP es un sistema de interconexión de interfaz E/S de alta velocidad de tipo primario consolidado que se utiliza principalmente en WAN, Metro, estaciones de base inalámbricas, vídeo y otros sistemas de redes de telecomunicaciones. Las principales implementaciones del segmento de mercado incluyen implementaciones de volumen variable dentro de algunos centros de datos en la nube, centros de datos empresariales, laboratorios de HPC (computación de alto rendimiento) y sistemas proveedores de Internet. A continuación, se ilustran dos aplicaciones de redes de metro que incluyen el módulo transceptor de CFP.

Módulo CFP de 100G coherente para aplicaciones de red de metro

El sistema CFP de 100G coherente es capaz de resolver los problemas de transmisión óptica y de alcanzar un rendimiento adecuado y, lo más importante, permite la transmisión de datos entre emplazamientos de más de 1.000 km. Con el fin de satisfacer la alta capacidad y la larga distancia de las redes de Metro de 100G, se utiliza la tecnología DWDM y se despliega un transceptor CFP coherente.

Escenario 1: Red DWDM multicanal de 100G

Dado que los índices de 100G son más susceptibles a la dispersión, es necesario un aumento de la compensación de la dispersión y de la potencia óptica. Por lo tanto, un multiplexor DWDM de 100 GHz adicional se utiliza en primer lugar para combinar todos los índices de 100G juntos, seguido de una etapa combinada de compensación de la dispersión y amplificación. Esta arquitectura soporta de forma adecuada el modelo de " pague a medida que crezca" para los proveedores de servicios. Cuando se agota el ancho de banda, los canales de 10G existentes pueden intercambiarse sin problemas con los servicios de 100G. Los mismos componentes restantes pueden incluso reutilizarse para ampliar la velocidad de datos hasta 2,4 Tb/s.

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Este escenario requeriría 24 módulos CFP de diferentes colores desplegados junto con el multiplexor DWDM de 48 canales de 100 GHz. Todos los servicios de 100G se multiplexan juntos inicialmente, de forma que sólo sea suficiente una etapa de compensación de la dispersión y de amplificación. Obviamente, una arquitectura de red de este tipo proporciona una mayor densidad gracias a la capacidad de reutilizar la infraestructura existente con flexibilidad, sin dejar de ser rentable.

Escenario 2: Soluciones de extensión a distancia de 100G

En este escenario, el switch se probó con transpondedores SFP+ ópticos-eléctricos-ópticos u OEO (optical-electrical-optical, por sus siglas en inglés) para obtener soluciones sencillas de extensión de distancia. Las señales de salida de 100G del switch se convierten en señales DWDM que pueden ser transmitidas a mayores distancias. La solución elimina las limitaciones de distancia utilizando un módulo CFP coherente para conectar la señal de salida a la fibra de la línea y llevar la señal a distancias más largas.

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Para lograr una mayor densidad de cableado con la óptica Cisco CFP 100G, la arquitectura mezcló un DWDM Mux Demux de fibra dual de 16 canales que se puede utilizar en un híbrido CWDM/DWDM y un CWDM Mux Demux de fibra dual de 8 canales, añadiendo un mazo de cables MTP y un convertidor WDM SFP+ OEO para transmitir la longitud de onda SR regular a longitudes de onda DWDM. Por lo tanto, se logrará construir una red DWDM de larga distancia de 2500 km en módulos CFP coherentes de 100G y de forma rentable.

Conclusión

El sistema CFP ha sido diseñado a partir de la interfaz del transceptor con factor de forma pequeño (SFP), pero es significativamente más grande para soportar los 100 Gbps. La conexión eléctrica de un CFP utiliza líneas de 10 x 10 Gbps en cada dirección (RX, TX). La conexión óptica es compatible con las variantes de 10 x 10 Gbps y 4 x 25 Gbps. El CFP ha tenido varias iteraciones propias en evolución de variantes de producto más pequeñas y más veloces. El CFP coherente de 100 G puede garantizar el rendimiento deseado con menos problemas de transmisión óptica, lo cual supone una solución eficaz para las redes de Metro de 100 G.