Guía para la Actualización de Centros de Datos con Cableado 10Gbe

¿Frustrado con las lentas velocidades de la red? ¿Tu centro de datos se siente como si estuviera atascado en el barro? ¡Es hora de actualizar tu red y adoptar la experiencia ultrarrápida de 10GbE! Esta guía completa te guiará a través de cada aspecto del cableado 10GbE, desde los tipos de cables hasta las opciones de conectores y las mejores prácticas, ayudándote a construir un entorno de transmisión de datos eficiente y estable que realmente hará que tu centro de datos se dispare.

Desde su introducción en 2002, la tecnología Ethernet de 10 Gigabit (10GbE) ha sido considerada el futuro de las redes de alta velocidad. Si bien la adopción temprana fue lenta debido a problemas de compatibilidad parcial con las tecnologías Ethernet heredadas y los altos costos, el crecimiento explosivo de la computación en la nube, los macrodatos y las aplicaciones de inteligencia artificial ha creado una demanda exponencial de ancho de banda de red. Hoy en día, 10GbE se está convirtiendo en la solución preferida para los centros de datos y las redes empresariales, gracias a su rendimiento excepcional y sus costos cada vez más asequibles.

Elegir el cable correcto es crucial en el mundo 10GbE. Hay dos tipos principales a considerar: cobre y fibra. A medida que las velocidades de la red continúan aumentando, los cables de fibra óptica se están utilizando cada vez más. Esto se debe a que, a altas velocidades de gigabits (10Gb+), los cables de cobre experimentan una atenuación de señal significativa durante la transmisión de alta frecuencia, lo que lleva a una degradación de la calidad de la señal que afecta la distancia y la estabilidad de la transmisión. Esta atenuación de la señal a menudo se conoce como "ruido excesivo" o "baja relación señal-ruido".

Para aplicaciones de corta distancia (como dentro de un gabinete o entre gabinetes adyacentes), los cables de cobre siguen siendo una opción rentable. Sin embargo, para escenarios de larga distancia o alto rendimiento, los cables de fibra óptica ofrecen ventajas superiores.

Los cables de fibra óptica se dividen además en fibra monomodo (SMF) y fibra multimodo (MMF), que se distinguen principalmente por el diámetro del núcleo de la fibra y el modo de transmisión de la luz.

• Fibra monomodo (SMF): Con un diámetro de núcleo de aproximadamente 9 micrómetros (μm), SMF permite que solo un único modo de señal de luz pase, lo que resulta en una menor dispersión intermodal y soporte para distancias de transmisión más largas. SMF normalmente admite distancias superiores a 10 kilómetros, con algunas implementaciones que alcanzan los 80-100 kilómetros o más, dependiendo de la velocidad de transmisión, el tipo de transceptor y la asignación de crédito de búfer en los conmutadores.
• Fibra multimodo (MMF): Con diámetros de núcleo más grandes (típicamente 50 μm o 62,5 μm), MMF permite que múltiples modos de señales de luz pasen simultáneamente. Debido a la dispersión intermodal, MMF admite distancias de transmisión más cortas, generalmente dentro de los 600 metros, dependiendo de la velocidad de transmisión y el tipo de transceptor. Curiosamente, la diferencia de costo entre los propios cables de fibra monomodo y multimodo es mínima, pero otros componentes en los enlaces SMF (como los transceptores) suelen ser más caros que sus contrapartes MMF.

Al planificar el cableado del centro de datos, es esencial considerar que los cables de fibra óptica suelen tener una vida útil de 15 a 20 años. Por lo tanto, es crucial seleccionar cables que admitan las velocidades de datos actuales, futuras y heredadas. Además, implementar grandes cantidades de cables nuevos en los centros de datos existentes puede requerir mucha mano de obra, lo que requiere una planificación e implementación cuidadosas.

Los cables de fibra óptica también se clasifican de manera diferente según el ancho de banda admitido:

• Fibra multimodo: OM1, OM2, OM3, OM4
• Fibra monomodo: OS1

Actualmente, el tipo de cable de fibra óptica 10GbE más común es 10GBASE-SR, que utiliza conectores SFP+ y está equipado con transceptores ópticos con una clasificación de transmisión de 10Gb. Estos cables también se conocen como cables de fibra óptica de "corto alcance", adecuados para conexiones dentro de centros de datos o entre gabinetes adyacentes.

10GBASE-LR es un cable de fibra óptica de "largo alcance" que admite cables y conectores de fibra monomodo, lo que lo hace ideal para aplicaciones que requieren transmisión de larga distancia. OM3 y OM4 son fibras multimodo más nuevas que se han "optimizado con láser" (LOMMF) para admitir aplicaciones 10GbE. Estos tipos de cables también son las únicas fibras multimodo incluidas en el estándar Ethernet IEEE 802.3ba 40G/100G, aprobado en junio de 2010. Actualmente, las velocidades de transmisión de 40G y 100G se logran agrupando múltiples canales en paralelo utilizando tipos de conectores especiales multicanal (o multilínea).

El estándar especifica que en aplicaciones 40GbE y 100GbE, OM3 admite un rango esperado de hasta 100 metros, mientras que OM4 admite hasta 150 metros. Tenga en cuenta que estas son estimaciones y las distancias reales admitidas pueden variar según los futuros productos 40GbE y 100GbE. Para obtener más detalles, consulte la sección "Tipos de conectores" a continuación.

Para adaptarse a entornos de cableado de centros de datos cada vez más complejos, se han desarrollado nuevos cables de fibra óptica multimodo OM2, OM3 y OM4 (50 μm) y monomodo OS1 (9 μm) con resistencia a la flexión mejorada, lo que les permite manejar radios de curvatura más pequeños. Estos cables se denominan "optimizados para la flexión", "insensibles a la flexión" o con "rendimiento de flexión mejorado". Incluso en giros muy cerrados o radios de curvatura pequeños, estos cables mantienen una pérdida de señal mínima o "pérdida por flexión". A veces se utiliza el término "fibra multimodo optimizada para la flexión" (BOMMF).

La fibra monomodo OS1 se utiliza normalmente para la transmisión de larga distancia, admitiendo distancias de hasta 10.000 metros (6,2 millas) con transceptores estándar, e incluso mayores distancias con transceptores e infraestructura de conmutación especializados. Cada tipo de cable de fibra multimodo y monomodo incluye dos longitudes de onda, con la longitud de onda más alta utilizada para conexiones de mayor distancia.

Los cables de fibra óptica para interiores están diseñados para interiores de edificios, mientras que los cables para exteriores (también conocidos como planta exterior u OSP) son adecuados para aplicaciones exteriores, con propiedades impermeables (contra líquidos y congelación) y resistentes a los rayos UV. Los cables para interiores/exteriores combinan las cualidades protectoras de los cables para exteriores con chaquetas ignífugas, lo que permite la implementación más allá de las distancias máximas de OSP en las entradas de los edificios, lo que reduce la necesidad de empalmes y conexiones de transición.

La tabla a continuación muestra la distancia y el soporte de velocidad para diferentes tipos de cables de fibra óptica a una longitud de onda de 850 nm. Tenga en cuenta que los cables de longitud de onda de 1300 nm pueden admitir distancias más largas.

Estos son los tipos de cables de cobre 10GbE comunes:

El tipo de cable de cobre 10GbE más común en la actualidad es 10GBASE-CR, que utiliza cables de cobre de conexión directa (DAC) con conectores SFP+. Estos conectores comparten las mismas dimensiones y factor de forma que los conectores SFP+ para cables de fibra óptica, y muchos conmutadores 10GbE aceptan cables con conectores SFP+ que admiten tanto cobre como fibra. Los cables 10GBASE-CR suelen estar disponibles en longitudes de 1 m, 3 m, 5 m, 7 m, 8,5 m y más, siendo 3 m y 5 m los más utilizados.

Las conexiones de cobre pasivas son comunes en muchas interfaces. Sin embargo, a medida que aumentan las velocidades de transmisión, los cables de cobre pasivos no pueden proporcionar las distancias requeridas y ocupan un espacio físico excesivo. En consecuencia, la industria se está moviendo hacia interfaces de cable de cobre activas para satisfacer las demandas de conexión de mayor velocidad. Las conexiones de cable de cobre activas incluyen componentes que mejoran las señales y reducen el ruido, lo que permite calibres de cable más delgados que mejoran la distancia de transmisión, la flexibilidad del cable y el flujo de aire.

Los cables y conectores 10GBASE-T son similares a los utilizados para 1000BASE-T, pero no idénticos. Los cables 10GBASE-T utilizan cables Cat6a (Categoría 6A), también conocidos como cables Clase EA. Estos cables admiten las frecuencias más altas requeridas para la transmisión de 10 Gb, con distancias de hasta 100 metros (330 pies). Los cables deben estar certificados para al menos 500 MHz para garantizar el cumplimiento de los estándares 10GBASE-T. Los cables Cat7 (Categoría 7, Clase F) también están certificados para el cumplimiento de 10GBASE-T y se implementan comúnmente en Europa. Los cables Cat6 pueden funcionar en implementaciones 10GBASE-T de hasta 55 metros, pero primero deben probarse. Algunos conmutadores 10GbE más nuevos admiten conectores 10GBASE-T (RJ45).

Los cables 10GbE están disponibles con varios tipos de conectores. Cada tipo de conector incluye un número específico de carriles o canales. A principios de 2011, la velocidad de conector más rápida disponible comúnmente era de 10 Gbps por carril. Actualmente, se logran velocidades más altas agrupando múltiples carriles en paralelo, como 4x10 (40 Gbps), 10x10 (100 Gbps), 12x10 (120 Gbps), etc. La mayoría de las implementaciones actuales de 40GbE y 100GbE utilizan múltiples carriles 10GbE y se consideran soluciones "enlazadas por canal".

En resumen, los tipos de cables 10GbE más comunes en la actualidad utilizan conectores SFP+.

• Conexiones de corta distancia: Para conexiones dentro de un gabinete o entre gabinetes adyacentes, use DAC con conectores SFP+, también conocidos como 10GBASE-CR.
• Conexiones de media distancia: Para conexiones de media distancia, use cables de fibra multimodo optimizados con láser (LOMMF) con conectores SFP+, específicamente OM3 u OM4.
• Conexiones de larga distancia: Para conexiones de larga distancia, use cables de fibra monomodo (OS1), también conocidos como 10GBASE-LR.
• Conexiones 10GBASE-T: Si su infraestructura de conmutación Ethernet y los adaptadores de red admiten cables y conectores 10GBASE-T (RJ45), use cables Cat6 o Cat6a. Recuerde que la elección del cable depende del conmutador, no de los adaptadores de su entorno.