El hambre de ancho de banda crece cada vez más rápido. Por ello, muchos centros de datos empresariales han puesto sus miras en pasarse a infraestructuras de 400G lo antes posible, mientras que los grandes hiperescalares ya están cambiando a 800G, en una tendencia que se está desarrollando más rápido de lo habitual.
En la feria OFC 2022, numerosos proveedores han presentado ya sus propuestas para el soporte de los 800G, mientras que los usuarios se enfrentan a una plétora de normas y variantes de conectores.
En la OFC 2022 (Optical Fiber Communication Conference and Exhibition) de San Diego, la atención se centró en 400 Gigabit Ethernet (GbE), pero la vista alcanzó también a 800 GbE, que ya está en auge. Ésto no sólo quedó demostrado en la sesión del IEEE "Beyond 400G", sino que expositores como Accelink, Eoptolink, Infinera, InnoLight Technology, Linktel, Marvell, Source Photonics y Surinno Photonics acudieron a California con transceptores de 800 GbE, y otros como MultiLane, Keysight Technologies, Spirent Communications y Viavi Solutions presentaron los correspondientes equipos de prueba.
Esto es notable en el sentido de que 400GbE no había llegado a ser comercialmente viable hasta 2019. Pero la demanda de ancho de banda crece cada vez más rápido y, para 2019, los operadores de red esperaban que el tráfico creciera a un ritmo anual del 25%. Pero entonces llegó el coronavirus, y con él la oficina en casa, las videoconferencias en lugar de viajes de negocios y la televisión en streaming en lugar de ir al cine. Como resultado, el tráfico mundial de datos aumentó hasta un 35% en un año.
Los hiperescalares impulsan la conversión
La empresa de estudios de mercado LightCounting prevé que tanto los transceptores de 200 GbE como los de 400 GbE alcancen su punto máximo en los cinco principales operadores de centros de datos e hiperescalares -Alibaba, Amazon, Facebook, Google y Microsoft- ya el año que viene, tras lo cual las ventas de unidades comenzarán a disminuir. En 2024, las ventas de transceptores de 800GbE a estos cinco principales clientes superarán las de las dos generaciones anteriores (200 GbE y 400 GbE).
Pero no sólo los grandes hiperescalares necesitarán mucho más ancho de banda. El volumen de datos también aumentará considerablemente en muchos otros ámbitos. Las aplicaciones basadas en la realidad aumentada y la realidad virtual (AR/VR) se utilizarán cada vez más en los próximos años para, por ejemplo, el mantenimiento y la revisión en entornos industriales, las inspecciones de vídeo con drones en parques eólicos, torres de alta tensión y otras partes inaccesibles de los edificios, el control de calidad con cámaras y muchas otras aplicaciones de imágenes en movimiento proporcionarán cantidades considerables de datos, especialmente si se requieren formatos de vídeo de mayor resolución, como en la telemedicina.
Las redes de campus 5G que retransmiten los datos de los sensores y las máquinas a los servidores de borde y las redes públicas 5G que aceleran el acceso a los datos móviles también están contribuyendo al creciente diluvio de datos, al igual que las aplicaciones de IA ávidas de datos que se están extendiendo en cada vez más ámbitos de la vida.
La tecnología 800 GbE ofrece algo más que más ancho de banda
Tras la adopción de la norma 800GBASE-R por parte del Consorcio Tecnológico de Ethernet en abril de 2020, pasó menos de un año hasta que se presentaron los primeros chips DSP coherentes de quinta generación. Mientras tanto, toda una serie de proveedores han presentado los correspondientes transceptores, como Hitek Systems, Marvell o Microchip. La nueva generación de DSP, que se produce por primera vez en un proceso CMOS de 7 nm, se caracteriza por una serie de innovaciones.
Con velocidades de datos más altas (>90Gbaud), soporte para longitudes de onda de 800G y ajuste flexible del ancho de banda necesario, permiten un tráfico de red más eficiente. De esta forma, los operadores de redes pueden reducir el coste del ‘bit por kilómetro‘ incluso en la necesidad de energía en vatios. Además, se pueden configurar con mayor flexibilidad si prefieren un mayor ancho de banda o un mayor alcance.
La normalización avanza rápidamente
El grupo de trabajo de Ethernet IEEE 802.3 ha creado el grupo de trabajo P802.3df que debe definir normas para 800 Gbps Ethernet y 1,6 Tbps. Derivado de esto, también habrá estandarizaciones adicionales para las variantes de 200 y 400 GbE.
El desarrollo de la tecnología Ethernet permite aumentar el rendimiento de dos maneras. Mientras que antes era posible alcanzar los 400 Gbps mediante 8 carriles de 50 Gbps cada uno (o en bruto: 56 Gbps), con 800 GbE se pueden utilizar 8 carriles de 100 Gbps cada uno (en bruto: 112 Gbps).
Como alternativa, los nuevos estándares permiten combinar 2x400 GbE en un flujo de datos de 800 GbE. Al mismo tiempo, las innovaciones también afectan a las variantes anteriores de Ethernet. Con los transceptores de nueva generación, también será posible obtener 400 GbE con 4x100 Gbps. Y en el horizonte ya se vislumbran los nuevos retos. El año que viene se alcanzarán 1,6 TbE con 200 Gbps por carril (en bruto: 224 Gbps), lo que permitirá realizar también 800 GbE con 4x200 Gbps.
El organismo de normalización International Photonics & Electronics Committee (IPEC) también presentó, a finales de enero, las especificaciones básicas de las interfaces 800G DR8 y 2x400G FR4. Las normas 800G DR y FR llegarán en el segundo semestre del año. El grupo de trabajo PMD (Physical Media Dependent) del IPEC está trabajando también en una variedad de escenarios de red, incluyendo la transmisión de 800G a distancias de 500 m, 2 km, 10 km y 80 km.
Transición sin fisuras en las interfaces
Para aprovechar estas mejoras en el ancho de banda con el menor esfuerzo posible, habría que proporcionar una transición sencilla de la óptica de un puerto a la de dos puertos de 400G en el factor de forma de 800G, lo que permitiría seguir utilizando la base instalada de conexiones de fibra LC y MTP®/MPO.
Dos consorcios industriales de fabricantes de transceptores han presentado ya las correspondientes especificaciones que también afectan a los conectores para el cableado de fibra óptica de 800 GbE.
El OSFP MSA (Multi Source Agreement) añadió el soporte para 800 GbE a través de 400G dual y 100G octal a su especificación de módulos OSFP (estado actual: Rev 4.1) con la revisión 4.0 en mayo de 2021. Sin embargo, el consorcio subraya que 800 GbE ya era posible con la especificación anterior. Al mismo tiempo, se empezó a trabajar en el futuro 1,6 TbE, que se introducirá con la Rev. 5.0.
Por otro lado, el grupo QSFP-DD MSA ha ampliado su especificación de hardware 6.0 para incluir el estándar QSFP-DD 800, que también se basa en 2x400G u 8x100G, y que posteriormente se ampliará a 1,6 Tbit/s con 200Gb por carril. De esta forma se pretende asegurar una transición suave de 400 GbE a 800 GbE y 1,6 TbE.
La diversificación de los conectores
Las aplicaciones 400G y 800G pueden implementarse de muchas maneras diferentes. Esto también aumenta la variabilidad de los conectores. Esta tendencia ya era evidente con los 400 GbE y continúa con las soluciones de 800 GbE. Debido a esta complejidad, es aconsejable que los operadores de centros de datos se asesoren con especialistas en cableado a la hora de implantar aplicaciones de 400G u 800G y echen un vistazo a las especificaciones actualmente disponibles. Al fin y al cabo, a la hora de elegir la solución de cableado adecuada, la aplicación individual es decisiva.
Para el estándar multimodo 800G-SR8 para distancias cortas (hasta 50 m), se utilizará la tecnología MPO/MTP® anterior, ya sea en la variante OM4 MPO/MTP® 16 con bisel (APC8°), o como MPO/MTP® 4+4 dual (OCTO), con bisel recto (PC0°). Además, los nuevos conectores de factor de forma muy pequeño (VSFF), como el MDC o el SN, ya están disponibles. En particular, se considera que el MDC (conector dúplex en miniatura) de US Conec, que aumenta considerablemente la densidad de puertos y, por tanto, ahorra espacio en el rack, tiene un gran potencial para el futuro. Desarrollado como interfaz dependiente del medio (MDI) o interfaz óptica para los nuevos transceptores SFP-DD y QSFP-DD, podría superar al conector dúplex LC en el futuro. Al menos esa es la previsión.
Para el estándar monomodo 800G-DR8 (hasta 2 o 10 km), también cabe esperar las correspondientes variantes MPO/MTP®, en el caso de MPO/MTP® 16 APC 8° o como MPO/MTP® 4+4 (OCTO) APC 8° dual. Sin olvidar los conectores MDC y SN ya mencionados. La variante 800G-DR4 para distancias de 1 a 2 kilómetros utilizará exclusivamente el MDC o el SN.
Los estándares 800G-FR8 y 800G-LR8 también pueden tender enlaces de hasta 2 o 10 km. En este caso, los fabricantes siguen apostando por los conectores LC, al igual que en los modelos 800G-FR4, 800G-ZR y 800G-ZR-Lite. 800G-2FR4 y 800G-2LR4 están fuera de esta tendencia, para lo cual se utilizan conectores LC duales, en dos variantes diferentes: LC dúplex monomodo (LC-Compact) o LC mini-dual, también conocido como LC dúplex-mini.
Conocimiento actual de la demanda
Pero el desarrollo de 800 GbE aún no ha llegado a su fin, pues ya se han anunciado otros estándares. El aumento del ancho de banda mediante mayores velocidades de transmisión por carril o nuevas combinaciones al agrupar carriles también se refleja en parte en las normas para 200 GbE y 400 GbE.
Esto plantea las siguientes cuestiones a las que dar respuesta para definir la infraestructura: ¿Qué conectores se necesitan? y ¿Cuál es la situación en cuanto a la compatibilidad con versiones anteriores?