¿Qué necesitamos para tener una red a 40 Gb?

¿Cómo puede ser que sin apenas haber podido digerir la irrupción de las redes 10Gb ya parezcan cosas del pasado?

Pues bien cuando aún estamos renovando algunas redes (menos de las que nos gustaría) a esos magníficos 10Gb nos damos cuenta de que más pronto que tarde los 40Gb se van a convertir en el estándar de conexión para redes de alta capacidad. Desde luego a uno le asaltan las dudas de si una vez puestos a invertir en modernizar sus redes IP vale la pena apostar por los 10 o los 40 Gb a día de hoy.

Como es obvio llevar a cabo esta modernización obliga a tener en cuenta multitud de elementos. Aspectos como el cableado, la electrónica de red o los conversores tienen que ser tratados en detalle para poder disfrutar de esa impresionante velocidad que multiplica por 40 el más que aceptable Gigabit que hasta hace no tanto tiempo nos hacía tan felices.

El diseño de las redes a 40Gb presenta bastantes diferencias frente a las redes Gigabit y 10Gb

A lo largo del artículo de hoy vamos a analizar en detalle los diferentes elementos que tienen que ser tomados en cuenta cuando nos planteamos un cambio a 40 Gb de cara a aportar algo de luz a esta incipiente tecnología que como veremos a continuación presenta bastantes diferentes frente a las redes Gigabit y 10 Gb.

Cableado

En la actualidad existen numerosos estándares que definen los mecanismos necesarios para llevar a cabo una conexión basada en 40Gb, pero los recogidos en la siguiente tabla son los empleados:

A continuación desgranamos con un poco más de detalle cada uno de ellos.

40GBase-CR4

Este estándar es el más empleado para la interconexión entre elementos de red y/o servidores que se encuentren en una misma ubicación. Para llevar a cabo la interconexión se emplea un cable twinax (un cable coaxial con dos núcleos conductores) muy similar a los cables de 10Gb que se emplean para enlaces de corta distancia. También son conocidos como Direct Attach Cable o DAC.

Se trata de cables de cobre que se ofrecen conectorizados con los conversores optoelectrónicos (QSFP/SFP+) en ambos extremos facilitando los trabajos de interconexión y permitiendo ofrecer unos precios muy competitivos.

Como veremos a la hora de analizar la electrónica de red este tipo de cables se ofrece también en un formato especial que permite separar el enlace de 40Gb en 4 enlaces de 10Gb y que se conoce como breakout cable.

40GBase-T

Gracias a la aparición de los cables cat.8 se podrán ofrecer conexiones de 40Gb con un recorrido de hasta 30m a través de cableado de cobre. Esta distancia nos invita a pensar que no se trata de una solución para plantear cableados horizontales, sino para poder cubrir de forma global las necesidades de conexión de un datacenter ya que se ha comprobado de forma empírica que casi el 90% de los datacenter tienen conexiones entre equipos inferiores a esos 30m.

40GBase-SR4

A través de una conexión de fibra óptica multimodo también es posible ofrecer conexiones de 40Gb para nuestras redes. En este caso la distancia hasta la que podríamos extender nuestra conexión varía en función del tipo de fibra que empleemos pudiendo llegar hasta 100m con fibra OM3 y hasta 150m si usamos OM4.

En ambos casos la conexión a emplear requiere del empleo de un total de 8 fibras para poder establecer comunicación full-duplex a 40Gb. Hay que tener en cuenta que a pesar de emplear 8 fibras para la comunicación los enlaces multimodo a 40 Gb requieren de 12 fibras para la conectorización MTP que revisaremos en detalle en el apartado correspondiente de este artículo.

40GBase-LR4

La fibra óptica monomodo es el único medio que nos permite plantear conexiones de 40Gb para entornos donde las distancias excedan el centenar de metros. En concreto según este estándar se podrían alcanzar distancias de hasta 10kms.

En cuanto al tipo de cable y conectorización requerida se trata del mismo escenario que para el estándar 40GBase-SR4.

Conversores y conectores

Los módulos QSFP con los conversores de medios empleados en las redes a 40Gb y facilitan la conexión con la electrónica de red. Tal y como ocurre con las redes Gigabit o 10Gigabit existe una amplia variedad de módulos que en función del medio y la distancia que requiera el enlace deberán ser seleccionados con cuidado.

Para tomar una referencia en el siguiente enlace se recoge una tabla con los módulos 40Gb que comercializa Cisco:

La conectorización requerida para los enlaces a 40Gb presenta varias particularidades que deben ser tenidas en cuenta. Como se ha comentado con anterioridad cuando se lleva a cabo la conexión a través de cables de fibra óptica es necesario el empleo de un total de 8 fibras para la transmisión y recepción de datos. Para facilitar esta tarea el estándar contempla el uso de unos conectores especiales llamados MTP. Dichos conectores concentran un total de 12 fibras, dejando 4 de ellas para transmisión y 4 para recepción.

En cuanto a los métodos disponibles para trabajar con estos conectores existen diferentes opciones:

Cassettes: se trata de módulos que ofrecen las interfaces para el conexionado tradicional de la fibra (LC/SC) por la parte frontal y una salida MTP por la parte trasera.

Cables breakout: en este caso el conector MTP se ofrece directamente conectorizado en los extremos individuales de la manguera mediante conectores SC/LC que facilitan su integración en las redes ópticas existentes.
Cables preconectorizados: como última opción si las distancias lo permiten se pueden emplear cables que se ofrecen conectorizados en ambos extremos.

Electrónica de red

A la hora de seleccionar la electrónica de red tenemos que revisar las características técnicas de la misma y confirmar que dispone de interfaces con soporte para dicha capacidad.

La forma más sencilla de determinar este soporte es comprobar si los equipos ofrecen puertos QSFP o si soportan el estándar IEEE 802.3ba lo que nos asegurará una total interoperabilidad con cualquier equipo de cualquier fabricante.

Como ya hemos visto con anterioridad los puertos que se ofrecen en estos equipos ofrecen normalmente la posibilidad de dividir una interfaz de 40Gb en 4 de 10 Gb mediante la configuración de dicha interfaz.

A modo de ejemplo se muestran las configuraciones requeridas para los principales fabricantes del sector:

• Cisco: interface breakout module 1
• Alcatel : interfaces port 1/1/1 split-mode 4X10G
• HP : using tengige
• Extreme : set port speed <fg-port-string> 10000