DATA CENTER: MIGRACIONES Y ESCALAMIENTO

Existe una migración en la arquitectura de los Data Center: de CORE-AGREGACION-ACCESO (3 niveles) a la SPIN-LEAF (2 niveles) donde las necesidades de crecimiento, flexibilización y adaptación se hacen necesarias.
Cada vez se necesitan mayores cantidades de enlaces de fibra óptica, debiendo ofrecerse un despliegue rápido y consistente, donde se deba garantizar la calidad de las terminaciones. Ante este escenario, las soluciones MPO se ajustan a estas necesidades, por ser una solución con cables pre-conectorizados permitiendo una instalación “plug & play”, o montar, enchufar y usar.
Estas soluciones deben ser previamente planificadas en la elección de los tipos de fibras, conectores, topologías y tecnologías que van a ser atendidas, para asegurar un buen resultado. Especialmente considerando las actuales o futuras migraciones a aplicaciones dúplex o multifibras de 40G, 50G, 100G, 200G, 400G, 800G y 1.6T.
Los conectores MPO presentan los siguientes métodos de terminación.
Métodos de ensamblaje de fibras MPO

A diferencia de las tradicionales transmisiones de 10GbE que utilizan 2 fibras, las transmisiones de 40GbE y 100GbE se implementan sobre conectores multi-fibra llamados MPO.
El concepto del MPO (Multi-Fiber Push On) es el de asegurar la calidad de conexionado para varias fibras sobre un solo conector. Esto permite un despliegue masivo de sistemas ópticos de cableado, allí donde hay alta concentración de puertos de fibra, como es el caso de los Data Center y nodos de Comunicaciones.
Las comunicaciones sobre fibras ópticas se desarrollan mediante un Transmisor (Tx) y un receptor (Rx), por lo que en caso de multifibras o enlaces troncales, se debe conseguir la polaridad correcta para garantizar las interconexiones entre equipos.
El estándar ANSI/TIA-568C define 2 métodos para garantizar la polaridad correcta en los diseños de cableado con conectores MPO. Y estos métodos difieren en la orientación del cable, orientación de los conectores y por lo tanto, la asignación de las fibras por enlace. Existe un tercer método C con inversiones de polaridad par-por-par, pero hoy no se recomienda en Data Center.
Los conectores MPO no son reversibles. Se conectan en el acoplador de una sola forma. Para asegurar esto, presentan una muesca en la parte superior (KEY). Este conector puede venir con 12, 24, 36 …. Hasta 72 fibras. Como vimos en la parte de conectores, éstos se diferencian por género: MPO macho y MPO hembra. El MPO macho tiene 2 pines metálicos y el hembra tiene 2 perforaciones. Estos pines aseguran el alineamiento correcto de las fibras, manteniendo bajas pérdidas en las conexiones, y por lo tanto la calidad del enlace.
Dicho esto, veamos los métodos disponibles:
Este método hace que la fibra 1 (azul) esté en la posición 1 de ambos conectores MPO en ambos extremos. Esto significa que el conector de la derecha está girado 180° respecto al de la izquierda.
Con este método, se necesitarán 2 patchcords dúplex diferentes en ambos extremos: uno directo (a-b a-b) y uno reverso (a-b b-a) para asegurar la inversión de polaridad de extremo a extremo, logrando que la Tx se conecte a la Rx y viceversa. Con este método, se deberá tener mucho cuidado y orden para la gestión de patchcords dúplex, para evitar malas instalaciones.
Este método hace que la fibra 1 (azul) esté en la posición 1 del lado a, y en la posición 12 del lado b. Así, la posición 12 del lado a terminará en la posición 1 del lado b.
Con este método, los 2 patchcords deberán ser reversos (estándares) con lo cual, se simplifica la administración de patchcords dúplex a la hora de habilitar servicios, minimizando riesgos de malas conexiones.
NOTA: método no recomendado por los estándares de Data Center, ya que se complica la mantención de polaridades a lo largo de los canales de fibra.
Escalamiento ETHERNET por canales
Las tendencias globales nos llevan a necesitar de mayores recursos de velocidad, más aplicaciones disponibles y en simultáneo. La seguridad nos lleva a consolidar a los Centros de Datos, donde se siguen desarrollando redes más potentes con interfaces más veloces.
Esta evolución nos ha llevado en pocos años, de interfaces de 1G y 10G a disponer de enlaces de 25G, 40G y 100G, y muy pronto a 50G, 200G y 400G. Y muchas de estas mediante interfaces de fibra paralelas con conectores MPO.
Y es en este escenario donde los conectores MPO y LC se optimizan y posicionan.
Como se aprecia, actualmente entramos a 40G y 100G con múltiples canales de 10G; y la emergente 25G que con 4 canales logramos también los 100G.
La otra vía emergente futura es el desarrollo de la interfaz de 50G, la cual con 2 canales de fibra llegamos a 100G, 4 canales para 200G y 8 canales para 400G. Visualice el potencial futuro de las soluciones MPO de 12F y 24F.

El futuro en DC: 40G y 100G sobre 2 Fibras
Se vienen desarrollando soluciones que utilizan el método CWDM (Coarse Wavelength Division Modulation), que combina múltiples señales VCSEL (laser de baja potencia) en diferentes longitudes de onda para transmitirlas multiplexadas por una fibra óptica. Es una técnica equivalente al DWDM (Dense Wavelength Divison Modulation), muy utilizado con fibra monomodo desde hace años.

40/100G QSFP BiDi (CISCO)

Una iniciativa liderada por CISCO, quien ha desarrollado tranceivers Ethernet de 40G y 100G: el QSFP BiDi. Esta solución permite migrar de 10G a 40G y 100G sobre un par LC, sobre la infraestructura actual.
Consiste en usar cada fibra bidireccionalmente a 20G en 2 canales de transmisión/recepción en el rango entre 832nm y 918nm. Estas serían las distancias máximas que referencia CISCO. Aunque no menciona la opción OM5, queda claro que las distancias deben ser mayores que el OM4.
40/100 GBASE-SWDM4 (MSA)
Iniciativa desarrollada por el MSA (Multi Source Agreement), esta solución utiliza el método de CWDM (Coarse Wavelength Division Modulation), que combina múltiples señales VCSEL (laser de baja potencia) en diferentes longitudes de onda para transmitirlas juntas por una fibra óptica. Digamos que es el hermano menor del DWDM (Dense Wavelength Divison Modulation), muy utilizado con fibra monomodo desde hace años.
La interfaz SWDM4 multiplexa 4 longitudes de onda (Lambda) a 850nm, 880nm, 910nm y 940nm, con una banda de 14nm y una banda de guarda de 16nm para evitar la interferencia de canales.
De esta manera, con 4 canales de 10G logramos 40G, y con 4 canales de 25GB logramos los 100G.
Esta es un concepto revolucionario para la industria óptica. Como primer paso permitirá los enlaces de 100G sobre un par de fibras, y llevándolos a soluciones multifibra MPO, podremos visualizar las futuras soluciones de 400G, 800G y 1.6T.
Como indicamos al inicio, estas interfaces están desarrolladas para fibras multimodo laser optimizadas (50um). Aquí empezamos a ver el potencial futuro que tendrán estas fibras. En el siguiente cuadro vemos las distancias máximas que alcanzan esta interfaz con fibras OM3, OM4 y OM5.
Estándares de la Industria de Tranceivers y Puertos de Red

Este es un pequeño compendio de Estándares de la Industria para interfaces Ethernet de diferentes velocidades.

Para fibras Multimodo
Para fibras Monomodo