Guia para a atualização de centros de dados com cablagem 10gbe

Frustrado com velocidades de rede lentas? Seu data center parece estar atolado na lama? É hora de atualizar sua rede e abraçar a experiência incrivelmente rápida de 10GbE! Este guia abrangente irá guiá-lo por todos os aspectos da cabeamento 10GbE, desde os tipos de cabos até as opções de conectores e as melhores práticas, ajudando você a construir um ambiente de transmissão de dados eficiente e estável que realmente fará seu data center decolar.

Desde sua introdução em 2002, a tecnologia 10 Gigabit Ethernet (10GbE) tem sido considerada o futuro da rede de alta velocidade. Embora a adoção inicial tenha sido lenta devido a problemas de compatibilidade parcial com as tecnologias Ethernet legadas e altos custos, o crescimento explosivo da computação em nuvem, big data e aplicações de inteligência artificial criou uma demanda exponencial por largura de banda de rede. Hoje, 10GbE está se tornando a solução preferida para data centers e redes corporativas, graças ao seu desempenho excepcional e custos cada vez mais acessíveis.

Escolher o cabo certo é crucial no mundo 10GbE. Existem dois tipos principais a serem considerados: cobre e fibra. À medida que as velocidades da rede continuam a aumentar, os cabos de fibra óptica estão se tornando mais amplamente utilizados. Isso ocorre porque, em altas taxas de gigabits (10Gb+), os cabos de cobre experimentam atenuação de sinal significativa durante a transmissão de alta frequência, levando à degradação da qualidade do sinal, o que afeta a distância e a estabilidade da transmissão. Essa atenuação do sinal é frequentemente referida como "ruído excessivo" ou "baixa relação sinal-ruído."

Para aplicações de curta distância (como dentro de um gabinete ou entre gabinetes adjacentes), os cabos de cobre continuam sendo uma opção econômica. No entanto, para cenários de longa distância ou alto desempenho, os cabos de fibra óptica oferecem vantagens superiores.

Os cabos de fibra óptica são ainda divididos em fibra monomodo (SMF) e fibra multimodo (MMF), distinguidos principalmente pelo diâmetro do núcleo da fibra e pelo modo de transmissão de luz.

• Fibra Monomodo (SMF):Com um diâmetro de núcleo de aproximadamente 9 micrômetros (μm), a SMF permite que apenas um único modo de sinal de luz passe, resultando em menor dispersão intermodal e suporte para distâncias de transmissão mais longas. A SMF normalmente suporta distâncias superiores a 10 quilômetros, com algumas implementações atingindo 80-100 quilômetros ou mais, dependendo da velocidade de transmissão, tipo de transceptor e alocação de crédito de buffer em switches.
• Fibra Multimodo (MMF):Apresentando diâmetros de núcleo maiores (normalmente 50 μm ou 62,5 μm), a MMF permite que vários modos de sinais de luz passem simultaneamente. Devido à dispersão intermodal, a MMF suporta distâncias de transmissão mais curtas, geralmente dentro de 600 metros, dependendo da velocidade de transmissão e do tipo de transceptor. Curiosamente, a diferença de custo entre os próprios cabos de fibra monomodo e multimodo é mínima, mas outros componentes em links SMF (como transceptores) são tipicamente mais caros do que suas contrapartes MMF.

Ao planejar a cabeamento do data center, é essencial considerar que os cabos de fibra óptica normalmente têm uma vida útil de 15 a 20 anos. Portanto, selecionar cabos que suportem taxas de dados atuais, futuras e legadas é crucial. Além disso, implantar grandes quantidades de novos cabos em data centers existentes pode ser trabalhoso, exigindo planejamento e implementação cuidadosos.

Os cabos de fibra óptica também são classificados de forma diferente com base na largura de banda suportada:

• Fibra Multimodo:OM1, OM2, OM3, OM4
• Fibra Monomodo:OS1

Atualmente, o tipo de cabo de fibra óptica 10GbE mais comum é 10GBASE-SR, que usa conectores SFP+ e é equipado com transceptores ópticos classificados para transmissão de 10Gb. Esses cabos também são conhecidos como cabos de fibra óptica de "curto alcance", adequados para conexões dentro de data centers ou entre gabinetes adjacentes.

10GBASE-LR é um cabo de fibra óptica de "longo alcance" que suporta cabos e conectores de fibra monomodo, tornando-o ideal para aplicações que exigem transmissão de longa distância. OM3 e OM4 são fibras multimodo mais novas que foram "otimizadas a laser" (LOMMF) para suportar aplicações 10GbE. Esses tipos de cabos também são as únicas fibras multimodo incluídas no padrão Ethernet IEEE 802.3ba 40G/100G, aprovado em junho de 2010. Atualmente, as velocidades de transmissão de 40G e 100G são alcançadas agrupando vários canais em paralelo usando tipos de conectores multicanais (ou multi-lane) especiais.

O padrão especifica que em aplicações 40GbE e 100GbE, OM3 suporta um alcance esperado de até 100 metros, enquanto OM4 suporta até 150 metros. Observe que estas são estimativas, e as distâncias suportadas reais podem variar dependendo dos futuros produtos 40GbE e 100GbE. Para mais detalhes, consulte a seção "Tipos de Conectores" abaixo.

Para acomodar ambientes de cabeamento de data center cada vez mais complexos, novos cabos de fibra óptica multimodo OM2, OM3 e OM4 (50 μm) e monomodo OS1 (9 μm) foram desenvolvidos com resistência à flexão aprimorada, permitindo que eles lidem com raios de curvatura menores. Esses cabos são referidos como "otimizados para flexão", "insensíveis à flexão" ou com "desempenho de flexão aprimorado". Mesmo em curvas muito apertadas ou raios de curvatura pequenos, esses cabos mantêm uma perda de sinal mínima ou "perda de flexão". O termo "fibra multimodo otimizada para flexão" (BOMMF) é usado às vezes.

A fibra monomodo OS1 é tipicamente usada para transmissão de longa distância, suportando distâncias de até 10.000 metros (6,2 milhas) com transceptores padrão e distâncias ainda maiores com transceptores especializados e infraestrutura de comutação. Cada tipo de cabo de fibra multimodo e monomodo inclui dois comprimentos de onda, com o comprimento de onda mais alto usado para conexões de maior distância.

Os cabos de fibra óptica internos são projetados para interiores de edifícios, enquanto os cabos externos (também conhecidos como planta externa ou OSP) são adequados para aplicações externas, apresentando propriedades à prova d'água (contra líquidos e congelamento) e resistentes a UV. Os cabos internos/externos combinam as qualidades protetoras dos cabos externos com jaquetas retardantes de fogo, permitindo a implantação além das distâncias máximas de OSP nas entradas dos edifícios, reduzindo a necessidade de emendas e conexões de transição.

A tabela abaixo mostra a distância e o suporte de velocidade para diferentes tipos de cabos de fibra óptica no comprimento de onda de 850 nm. Observe que os cabos de comprimento de onda de 1300 nm podem suportar distâncias maiores.

Aqui estão os tipos de cabos de cobre 10GbE comuns:

O tipo de cabo de cobre 10GbE mais comum hoje é 10GBASE-CR, que usa cabos de Cobre de Anexação Direta (DAC) com conectores SFP+. Esses conectores compartilham as mesmas dimensões e fator de forma que os conectores SFP+ para cabos de fibra óptica, e muitos switches 10GbE aceitam cabos de conector SFP+ que suportam cobre e fibra. Os cabos 10GBASE-CR estão tipicamente disponíveis em comprimentos de 1m, 3m, 5m, 7m, 8,5m e maiores, sendo 3m e 5m os mais comumente usados.

Conexões de cobre passivas são comuns em muitas interfaces. No entanto, à medida que as taxas de transmissão aumentam, os cabos de cobre passivos não podem fornecer as distâncias necessárias e ocupam espaço físico excessivo. Consequentemente, a indústria está se movendo em direção a interfaces de cabos de cobre ativas para atender às demandas de conexão de maior velocidade. As conexões de cabos de cobre ativas incluem componentes que aprimoram os sinais e reduzem o ruído, permitindo bitolas de fios mais finas que melhoram a distância de transmissão, a flexibilidade do cabo e o fluxo de ar.

Os cabos e conectores 10GBASE-T são semelhantes aos usados para 1000BASE-T, mas não idênticos. Os cabos 10GBASE-T usam cabos Cat6a (Categoria 6A), também conhecidos como cabos Classe EA. Esses cabos suportam as frequências mais altas necessárias para a transmissão de 10Gb, com distâncias de até 100 metros (330 pés). Os cabos devem ser certificados para pelo menos 500 MHz para garantir a conformidade com os padrões 10GBASE-T. Os cabos Cat7 (Categoria 7, Classe F) também são certificados para conformidade com 10GBASE-T e são comumente implantados na Europa. Os cabos Cat6 podem funcionar em implantações 10GBASE-T de até 55 metros, mas devem ser testados primeiro. Alguns switches 10GbE mais novos suportam conectores 10GBASE-T (RJ45).

Os cabos 10GbE estão disponíveis com vários tipos de conectores. Cada tipo de conector inclui um número específico de pistas ou canais. No início de 2011, a velocidade de conector mais rápida disponível era de 10 Gbps por pista. Atualmente, velocidades mais altas são alcançadas agrupando várias pistas em paralelo, como 4x10 (40 Gbps), 10x10 (100 Gbps), 12x10 (120 Gbps), etc. A maioria das implementações atuais de 40GbE e 100GbE usam várias pistas 10GbE e são consideradas soluções "channel-bonded".

Em resumo, os tipos de cabos 10GbE mais comuns hoje usam conectores SFP+.

• Conexões de curta distância:Para conexões dentro de um gabinete ou entre gabinetes adjacentes, use DAC com conectores SFP+, também conhecido como 10GBASE-CR.
• Conexões de média distância:Para conexões de média distância, use cabos de fibra multimodo otimizados a laser (LOMMF) com conectores SFP+, especificamente OM3 ou OM4.
• Conexões de longa distância:Para conexões de longa distância, use cabos de fibra monomodo (OS1), também conhecidos como 10GBASE-LR.
• Conexões 10GBASE-T:Se sua infraestrutura de comutação Ethernet e adaptadores de rede suportarem cabos e conectores 10GBASE-T (RJ45), use cabos Cat6 ou Cat6a. Lembre-se de que a escolha do cabo depende do switch, não dos adaptadores em seu ambiente.