Guida per l'aggiornamento dei data center con cablaggio 10gbe

Sei frustrato dalle lente velocità di rete? Il tuo data center sembra bloccato nel fango? È ora di aggiornare la tua rete e abbracciare l'esperienza fulminea di 10GbE! Questa guida completa ti illustrerà ogni aspetto del cablaggio 10GbE, dai tipi di cavi alle scelte dei connettori e alle best practice, aiutandoti a costruire un ambiente di trasmissione dati efficiente e stabile che farà davvero decollare il tuo data center.

Dalla sua introduzione nel 2002, la tecnologia 10 Gigabit Ethernet (10GbE) è stata considerata il futuro del networking ad alta velocità. Sebbene l'adozione iniziale sia stata lenta a causa di problemi di compatibilità parziale con le tecnologie Ethernet legacy e degli alti costi, l'esplosiva crescita del cloud computing, dei big data e delle applicazioni di intelligenza artificiale ha creato una domanda esponenziale di larghezza di banda di rete. Oggi, 10GbE sta diventando la soluzione preferita per i data center e le reti aziendali, grazie alle sue eccezionali prestazioni e ai costi sempre più accessibili.

Scegliere il cavo giusto è fondamentale nel mondo 10GbE. Ci sono due tipi principali da considerare: rame e fibra. Poiché le velocità di rete continuano ad aumentare, i cavi in fibra ottica stanno diventando più ampiamente utilizzati. Questo perché ad alte velocità Gigabit (10Gb+), i cavi in rame subiscono un'attenuazione del segnale significativa durante la trasmissione ad alta frequenza, portando a una degradazione della qualità del segnale che influisce sulla distanza e sulla stabilità della trasmissione. Questa attenuazione del segnale è spesso definita "rumore eccessivo" o "basso rapporto segnale-rumore".

Per applicazioni a breve distanza (come all'interno di un armadio o tra armadi adiacenti), i cavi in rame rimangono una scelta conveniente. Tuttavia, per scenari a lunga distanza o ad alte prestazioni, i cavi in fibra ottica offrono vantaggi superiori.

I cavi in fibra ottica sono ulteriormente suddivisi in fibra monomodale (SMF) e fibra multimodale (MMF), che si distinguono principalmente per il diametro del nucleo della fibra e la modalità di trasmissione della luce.

• Fibra monomodale (SMF): Con un diametro del nucleo di circa 9 micrometri (μm), la SMF consente il passaggio di una sola modalità di segnale luminoso, con conseguente minore dispersione intermodale e supporto per distanze di trasmissione maggiori. La SMF supporta tipicamente distanze superiori a 10 chilometri, con alcune implementazioni che raggiungono gli 80-100 chilometri o più, a seconda della velocità di trasmissione, del tipo di ricetrasmettitore e dell'allocazione del credito buffer negli switch.
• Fibra multimodale (MMF): Caratterizzata da diametri del nucleo maggiori (tipicamente 50 μm o 62,5 μm), la MMF consente a più modalità di segnali luminosi di passare simultaneamente. A causa della dispersione intermodale, la MMF supporta distanze di trasmissione più brevi, di solito entro 600 metri, a seconda della velocità di trasmissione e del tipo di ricetrasmettitore. È interessante notare che la differenza di costo tra i cavi in fibra monomodale e multimodale è minima, ma altri componenti nei collegamenti SMF (come i ricetrasmettitori) sono in genere più costosi delle loro controparti MMF.

Quando si pianifica il cablaggio del data center, è essenziale considerare che i cavi in fibra ottica hanno tipicamente una durata di 15-20 anni. Pertanto, è fondamentale selezionare cavi che supportino le velocità dati attuali, future e legacy. Inoltre, l'implementazione di grandi quantità di nuovi cavi nei data center esistenti può richiedere molta manodopera, richiedendo un'attenta pianificazione e implementazione.

I cavi in fibra ottica sono anche classificati in modo diverso in base alla larghezza di banda supportata:

• Fibra multimodale: OM1, OM2, OM3, OM4
• Fibra monomodale: OS1

Attualmente, il tipo di cavo in fibra ottica 10GbE più comune è 10GBASE-SR, che utilizza connettori SFP+ ed è dotato di ricetrasmettitori ottici con una velocità di trasmissione di 10 Gb. Questi cavi sono anche noti come cavi in fibra ottica "a corto raggio", adatti per connessioni all'interno dei data center o tra armadi adiacenti.

10GBASE-LR è un cavo in fibra ottica "a lungo raggio" che supporta cavi e connettori in fibra monomodale, rendendolo ideale per applicazioni che richiedono la trasmissione a lunga distanza. OM3 e OM4 sono fibre multimodali più recenti che sono state "ottimizzate al laser" (LOMMF) per supportare le applicazioni 10GbE. Questi tipi di cavi sono anche le uniche fibre multimodali incluse nello standard IEEE 802.3ba 40G/100G Ethernet, approvato a giugno 2010. Attualmente, le velocità di trasmissione 40G e 100G si ottengono raggruppando più canali in parallelo utilizzando speciali tipi di connettori multicanale (o multi-lane).

Lo standard specifica che nelle applicazioni 40GbE e 100GbE, OM3 supporta un intervallo previsto fino a 100 metri, mentre OM4 supporta fino a 150 metri. Si noti che queste sono stime e le distanze effettive supportate possono variare a seconda dei futuri prodotti 40GbE e 100GbE. Per maggiori dettagli, fare riferimento alla sezione "Tipi di connettori" di seguito.

Per accogliere ambienti di cablaggio dei data center sempre più complessi, sono stati sviluppati nuovi cavi in fibra ottica multimodale OM2, OM3 e OM4 (50 μm) e monomodale OS1 (9 μm) con una maggiore resistenza alla flessione, che consente loro di gestire raggi di curvatura più piccoli. Questi cavi sono indicati come "ottimizzati per la flessione", "insensibili alla flessione" o con "prestazioni di flessione migliorate". Anche in curve molto strette o piccoli raggi di curvatura, questi cavi mantengono una perdita di segnale minima o "perdita di flessione". A volte viene utilizzato il termine "fibra multimodale ottimizzata per la flessione" (BOMMF).

La fibra monomodale OS1 viene tipicamente utilizzata per la trasmissione a lunga distanza, supportando distanze fino a 10.000 metri (6,2 miglia) con ricetrasmettitori standard e distanze ancora maggiori con ricetrasmettitori e infrastrutture di commutazione specializzati. Ogni tipo di cavo in fibra multimodale e monomodale include due lunghezze d'onda, con la lunghezza d'onda più alta utilizzata per connessioni a distanza maggiore.

I cavi in fibra ottica per interni sono progettati per gli interni degli edifici, mentre i cavi per esterni (noti anche come impianti esterni o OSP) sono adatti per applicazioni esterne, con proprietà impermeabili (contro liquidi e congelamento) e resistenti ai raggi UV. I cavi per interni/esterni combinano le qualità protettive dei cavi per esterni con guaine ignifughe, consentendo l'implementazione oltre le distanze massime OSP agli ingressi degli edifici, riducendo la necessità di giunzioni e connessioni di transizione.

La tabella seguente mostra la distanza e il supporto della velocità per diversi tipi di cavi in fibra ottica alla lunghezza d'onda di 850 nm. Si noti che i cavi a lunghezza d'onda di 1300 nm possono supportare distanze maggiori.

Ecco i tipi di cavi in rame 10GbE più comuni:

Il tipo di cavo in rame 10GbE più comune oggi è 10GBASE-CR, che utilizza cavi Direct Attach Copper (DAC) con connettori SFP+. Questi connettori condividono le stesse dimensioni e lo stesso fattore di forma dei connettori SFP+ per cavi in fibra ottica e molti switch 10GbE accettano cavi con connettori SFP+ che supportano sia il rame che la fibra. I cavi 10GBASE-CR sono in genere disponibili nelle lunghezze di 1 m, 3 m, 5 m, 7 m, 8,5 m e superiori, con 3 m e 5 m che sono i più comunemente utilizzati.

Le connessioni in rame passive sono comuni in molte interfacce. Tuttavia, con l'aumento delle velocità di trasmissione, i cavi in rame passivi non possono fornire le distanze richieste e occupano uno spazio fisico eccessivo. Di conseguenza, il settore si sta muovendo verso interfacce di cavi in rame attive per soddisfare le esigenze di connessione a velocità più elevate. Le connessioni di cavi in rame attive includono componenti che migliorano i segnali e riducono il rumore, consentendo calibri di filo più sottili che migliorano la distanza di trasmissione, la flessibilità del cavo e il flusso d'aria.

I cavi e i connettori 10GBASE-T sono simili a quelli utilizzati per 1000BASE-T, ma non identici. I cavi 10GBASE-T utilizzano cavi Cat6a (Categoria 6A), noti anche come cavi di Classe EA. Questi cavi supportano le frequenze più elevate richieste per la trasmissione a 10 Gb, con distanze fino a 100 metri (330 piedi). I cavi devono essere certificati per almeno 500 MHz per garantire la conformità agli standard 10GBASE-T. Anche i cavi Cat7 (Categoria 7, Classe F) sono certificati per la conformità 10GBASE-T e sono comunemente implementati in Europa. I cavi Cat6 possono funzionare in implementazioni 10GBASE-T fino a 55 metri, ma dovrebbero essere testati per primi. Alcuni switch 10GbE più recenti supportano connettori 10GBASE-T (RJ45).

I cavi 10GbE sono disponibili con vari tipi di connettori. Ogni tipo di connettore include un numero specifico di corsie o canali. All'inizio del 2011, la velocità del connettore più veloce disponibile comunemente era di 10 Gbps per corsia. Attualmente, velocità più elevate si ottengono raggruppando più corsie in parallelo, come 4x10 (40 Gbps), 10x10 (100 Gbps), 12x10 (120 Gbps), ecc. La maggior parte delle attuali implementazioni 40GbE e 100GbE utilizza più corsie 10GbE e sono considerate soluzioni "channel-bonded".

In sintesi, i tipi di cavi 10GbE più comuni oggi utilizzano connettori SFP+.

• Connessioni a breve distanza: Per le connessioni all'interno di un armadio o tra armadi adiacenti, utilizzare DAC con connettori SFP+, noti anche come 10GBASE-CR.
• Connessioni a media distanza: Per le connessioni a media distanza, utilizzare cavi in fibra multimodale ottimizzati al laser (LOMMF) con connettori SFP+, in particolare OM3 o OM4.
• Connessioni a lunga distanza: Per le connessioni a lunga distanza, utilizzare cavi in fibra monomodale (OS1), noti anche come 10GBASE-LR.
• Connessioni 10GBASE-T: Se l'infrastruttura di commutazione Ethernet e gli adattatori di rete supportano cavi e connettori 10GBASE-T (RJ45), utilizzare cavi Cat6 o Cat6a. Ricorda che la scelta del cavo dipende dallo switch, non dagli adattatori nel tuo ambiente.