Cisco 10GbE Optics Cheat Sheet

10 Gigabit Ethernet

La tecnología 10GbE, que en su día fue una tecnología exótica y de alta gama, es ahora una tecnología de uso generalizado y ampliamente implantada tanto en el centro de datos como en el entorno del campus. Sin embargo, 10 Gigabit Ethernet ha tenido un proceso de desarrollo bastante largo para llegar a donde está ahora, y con muchas plataformas y módulos de 10GbE antiguos todavía en uso, hay una serie de tipos de óptica diferentes que todavía se ven en uso, tanto en las plataformas de producción heredadas como en las actuales.

Tipos de módulos

De izquierda a derecha:

XENPAK - la óptica enchufable original de 10GbE. Presenta conectores SC

X2 - el sucesor del XENPAK. La óptica X2 tuvo un uso limitado en el mercado, siendo Cisco el único usuario importante de productos basados en X2. Presenta conectores SC

XFP - la primera de las ópticas 10GbE de pequeño formato. Las ópticas XFP se adoptaron principalmente en los productos de los routers, y todavía se encuentran casi exclusivamente en ellos. Presenta conectores LC

SFP+ - una óptica de 10GbE que utiliza el mismo factor de forma física que un SFP gigabit. Por ello, muchos de los pequeños conmutadores de 10GbE basados en SFP+ utilizan puertos de 1G/10G, lo que aporta un grado de flexibilidad adicional. La óptica SFP+ se ha convertido, con diferencia, en la más utilizada de todas las ópticas con capacidad de 10 gigabits. Presenta conectores LC

Dentro de estos factores de forma hay muchos tipos diferentes de especificaciones ópticas y eléctricas; el único requisito es que el tipo de óptica coincida. Es perfectamente aceptable conectar un X2 a un SFP, o un XENPAK a un SFP+, o cualquier otra combinación.

Normas ópticas

Eléctrico/Cobre

10GBase-CX1/10GBase-CU
10GBase-CX1, también conocido como cable de conexión directa (DAC), es el estándar de cobre SFP+. El estándar tiene una distancia máxima de 10 metros, aunque Cisco sólo ofrece actualmente longitudes de hasta 5 m. En realidad, se trata de un cable con extremos SFP+, no de un módulo con un cable independiente.

Observe que el cable está permanentemente integrado en los extremos SFP+. Por ello, ambos dispositivos deben presentar puertos SFP+. Aunque los cables son algo incómodos de trabajar debido a esta integración, los módulos CX1 se utilizan debido a un coste muy bajo (entre 150 y 200 dólares por cable), un consumo de energía extremadamente bajo (0,25 W por cable) y una penalización de latencia insignificante. Debido a estas características, los DAC se utilizan principalmente para la conectividad de los servidores con el conmutador de la parte superior del rack, o para las interconexiones entre dispositivos del mismo rack.

10GBase-T/NBase-T
Uno de los principales objetivos de 10GbE era desarrollar un estándar de conectividad adecuado para su uso con cableado Ethernet estándar y extremos RJ45. De ahí surgió el estándar 10GBase-T y, en los últimos años, los avances tecnológicos han permitido desplegar interfaces 10GBase-T con la misma densidad que los productos basados en SFP+. Al igual que 10GBase-CU, la mayoría de las implementaciones de 10GBase-T son de servidor a conmutador de la parte superior del rack.

A finales de 2014, se propuso una ampliación de 10GBase-T, denominada NBase-T, y a mediados de 2015, la conmutación NBase-T ha entrado en el mercado. NBase-T añade dos velocidades intermedias, 2,5 y 5Gbps, a las velocidades disponibles soportadas. Los factores que impulsan NBase-T son la compatibilidad con las instalaciones de cableado Cat5e (2,5G como máximo) y Cat6 (5G como máximo) existentes a la distancia máxima estándar de 100 m, al tiempo que es capaz de admitir velocidades de datos superiores a 1Gbps para los usuarios avanzados y los puntos de acceso inalámbricos 802.11ac (y superiores) de alto rendimiento.

Debido a las exigencias de potencia, actualmente no existen módulos SFP 10GBase-T o NBase-T enchufables; todos los productos actuales del mercado son sólo de interfaz fija.

Fibra multimodo

10GBase-SR
10GBase-SR es la especificación óptica multimodo original y sigue siendo, con diferencia, la más utilizada. Como utiliza un único conjunto de láser de estado sólido de bajo coste que funciona a 850 nm, también es el menos caro de los módulos ópticos disponibles para una plataforma 10GbE. Sin embargo, 10GBase-SR es muy sensible al tipo de fibra. A continuación se muestra una lista de las especificaciones de los cables y la distancia máxima con la óptica SR.

Debido a estos límites de distancia, se recomienda encarecidamente que cualquier despliegue nuevo de fibra multimodo utilice fibra de grado OM3 o superior para garantizar que cualquier despliegue de 10GbE no tenga problemas de distancia.

10GBase-LRM
Para los despliegues en los que se utilizan tramos más largos de fibra multimodo tradicional de 62,5 micras y no pueden actualizarse, se ha desarrollado el estándar 10GBase-LRM. Se utiliza un único láser que funciona a 1310 nm junto con un cable especial de acondicionamiento de modo para lograr una distancia máxima de 220 m sobre fibra de 62,5 micras.

Fibra monomodo

10GBase-LR
10GBase-LR puede alcanzar hasta 10 km sobre fibra monomodo. Tampoco hay una distancia mínima para LR, por lo que también es adecuado para conexiones cortas sobre fibra monomodo.

10GBase-ER
10GBase-ER puede alcanzar hasta 40 km en fibra monomodo. Debido a la potencia del láser, es necesario atenuar los enlaces de menos de 20 km.

10GBase-ZR
La óptica ZR puede alcanzar hasta 80 km en fibra monomodo. Debido a la gran potencia de transmisión, se necesita una atenuación significativa para los enlaces más cortos. El uso de la óptica ZR debe ir precedido de una prueba de potencia óptica del tramo de fibra en cuestión para garantizar un despliegue sin problemas. Curiosamente, 10GBase-ZR no es una norma IEEE, aunque la mayoría de los proveedores ofrecen una opción ZR.

10G sobre DWDM
Con 10GbE, es posible obtener módulos ópticos que emiten en longitudes de onda DWDM, lo que permite realizar despliegues DWDM mucho más sencillos, y con estas ópticas no es necesario ningún hardware transpondedor adicional. Las innovaciones actuales en las ópticas 10GbE/DWDM incluyen la sintonización completa de la banda C para facilitar el ahorro, el pedido y el aprovisionamiento de canales DWDM, así como características como la corrección de errores hacia adelante (FEC) y el soporte de OTN/G.709 integrados directamente en la óptica.

40 y 100 Gigabit Ethernet

QSFP 28

El módulo QSFP 28 utiliza el mismo factor de forma física que la óptica QSFP+ para 40GbE, pero admite 4 carriles de 25Gbps, lo que permite un rendimiento total de 100Gbps. El módulo QSFP 28 se está convirtiendo rápidamente en el estándar para 100GbE sobre fibra multimodo, ya que su pequeño factor de forma permite una alta densidad de puertos, tal y como se necesita en la conmutación del centro de datos, y el uso de conjuntos ópticos de 4 carriles permite la actualización de cualquier sistema 40GBase-SR4 a 100GbE sin necesidad de actualizar la planta física.

Mirando al futuro: Ethernet de 25 y 50 Gigabits

En los entornos de centros de datos de alto rendimiento, la necesidad de rendimiento de la red a nivel de servidor ya está poniendo a prueba la conectividad de 10 GbE, especialmente cuando se añaden a la mezcla nuevas tecnologías como el almacenamiento basado en objetos y las SAN virtuales. Para hacer frente a esto, se crearon los estándares Ethernet de 25 y 50 gigabits, que acaban de llegar al mercado. Estos estándares utilizan las mismas tecnologías subyacentes que se desarrollaron por primera vez para los estándares 100GBase-SR4 y LR4. Una conexión de 25 GbE utiliza una sola vía de 25 Gbps, y la de 50 GbE, un par de vías de 25 Gbps. Los despliegues iniciales de 25 y 50GbE utilizan una óptica QSFP 28 con cables breakout - para 25GbE, son los mismos cables que se utilizan para convertir una interfaz de 40GbE en 4x 10GbE. Con el tiempo, 25GbE estará disponible en un factor de forma SFP+, mientras que 50GbE mantendrá el factor de forma QSFP.

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