Growth in the Data Center Interconnect Segment

Então, qual é a melhor e mais econômica tecnologia para fornecer essa quantidade de largura de banda entre prédios em um campus de data center? Várias abordagens foram avaliadas para fornecer taxas de transmissão neste nível, mas o modelo predominante é transmitir em taxas mais baixas em muitas fibras. Para atingir 200 Tbps usando esse método, são necessárias mais de 3.000 fibras para cada interconexão de data center. Quando se considera as fibras necessárias para conectar cada data center a cada data center em um único campus, as densidades podem facilmente ultrapassar 10.000 fibras.

Uma pergunta comum é quando faz sentido usar DWDM ou outras tecnologias para aumentar a taxa de transferência em cada fibra em vez de aumentar constantemente o número de fibras. Atualmente, os aplicativos de interconexão de data center de até 10 km costumam usar transceptores de 1310 nm, que não correspondem aos comprimentos de onda de transmissão de 1550 nm dos sistemas DWDM. Portanto, as interconexões massivas são suportadas pelo uso de cabos de alta contagem de fibras entre os data centers.

A próxima questão é quando substituir os transceptores de 1310 nm por transceptores DWDM plugáveis nos switches de borda, adicionando uma unidade mux/demux. A resposta é quando ou se o DWDM se tornar uma abordagem econômica para esses enlaces de interconexão de data center no campus. Quando isso acontecer, a mesma largura de banda será alcançada usando transceptores DWDM associados a cabos de contagem de fibra muito mais baixa.

Para chegar a uma estimativa para esta transição, precisamos olhar para o preço do transceptor DWDM e comparar com os transceptores existentes. Com base na modelagem de preço para todo o enlace, a previsão atual é que as conexões baseadas em arquiteturas ricas em fibra de 1310 nm continuarão a ser mais baratas em um futuro próximo (consulte a Figura 3). Uma alternativa PSM4 (8 fibras) provou ser econômica para aplicações com menos de 2 km, outro fator que aumenta o número de fibras.

Agora que estabelecemos a necessidade por redes de densidade extrema, é importante entender as melhores maneiras de construí-las. Essas redes apresentam novos desafios em cabeamento e hardware. Por exemplo, usar cabos loose tube e emenda de fibra única não é escalonável ou viável. Se você estiver instalando um cabo de 1728 fibras usando um projeto loose tube, o tempo de emenda será de mais de 100 horas, considerando quatro minutos por emenda. Usando configuração de cabo flat, o tempo de emenda cai para menos de 20 horas. Embora 20 horas ainda seja um tempo significativo para emendar uma conexão, isso representa uma enorme economia de tempo em relação aos tipos de cabos de fibra única.

Ao mesmo tempo, os projetos de cabos tradicionais apresentam desafios significativos quando instalados nos dutos de 2 ou 4 polegadas comumente usados. Novos projetos de cabos e fitas chegaram ao mercado, o que basicamente dobrou a capacidade de fibra na mesma área de seção transversal. Esses produtos geralmente se enquadram em duas abordagens de projeto: Uma delas usa fita matriz padrão com subunidades compactáveis mais próximas e a outra usa projetos de cabo padrão com projeto de núcleo central ou entalhado com fitas de projeto de rede levemente unidas, que podem dobrar umas sobre as outras (consulte a Figura 4).

Aproveitar esses projetos de cabos mais novos permite uma concentração de fibras muito maior no mesmo espaço de duto. A Figura 5 ilustra como o uso de diferentes combinações de novos cabos de estilo de densidade extrema permite que os proprietários de rede alcancem as densidades de fibra exigidas pelas interconexões do data center de grau hiperescala.

Ao aproveitar esses novos projetos de cabo flat, os proprietários de rede precisam considerar as opções de hardware e conectividade com as quais podem lidar e escalar adequadamente com essas contagens de fibra muito altas. Pode ser fácil sobrecarregar o hardware existente e há várias áreas principais a serem consideradas, à medida que você desenvolve sua rede completa.

Quantos cabos de planta interna você precisará instalar para conectar a um cabo externo de 1728 a 3456 fibras? Se estiver usando cabos flat de 288 fibras em seu ambiente de planta interna, seu hardware deve ser capaz de acomodar adequadamente de 12 a 14 cabos. Seu hardware também teria que gerenciar 288 emendas de fita separadas. O uso de qualquer tipo de cabo de fibra única e um método de emenda de fibra única nesta aplicação não é realmente viável ou aconselhável, devido aos enormes tempos de preparação e à difícil gestão da fibra.

O que também pode ser desafiador é o monitoramento das fibras para garantir a emenda correta. As fibras precisam ser adequadamente rotuladas e classificadas imediatamente após o cabo ser aberto, devido à magnitude das fibras que devem ser rastreadas e roteadas. Garantir que as pilhas de fitas possam ser agrupadas e protegidas durante o carregamento no hardware deve ser uma prioridade para evitar danos às fibras. Na maioria das instalações, um erro que faz com que o cabo seja preparado novamente é gerenciável. No caso de redes de densidade extrema, um erro pode ter um sério impacto na conclusão do projeto, podendo custar uma semana de atraso para apenas um local.

O que o futuro reserva para as redes de densidade extrema? O fator mais importante agora é se as contagens de fibras pararão em 3456 ou se veremos essas contagens aumentarem ainda mais. As tendências atuais do mercado sugerem que haverá requisitos para contagens além de 5000. Para manter a infraestrutura que ainda pode ser escalonada, haverá um aumento da pressão para reduzir o tamanho dos cabos. Com a densidade de empacotamento de fibra já se aproximando de seus limites físicos, as opções para reduzir ainda mais os diâmetros dos cabos de maneira significativa se tornam mais desafiadoras.

Uma abordagem que ganha força é usar fibras onde o tamanho do revestimento foi reduzido de uma medição típica de 250 mícrons para 200 mícrons. Os tamanhos do núcleo e do revestimento da fibra permanecem inalterados, portanto, não há alteração no desempenho óptico. Mas essa redução no tamanho, quando estendida por centenas a milhares de fibras em um cabo, pode fornecer uma redução substancial na área total da seção transversal do cabo. Essa tecnologia já foi aplicada em alguns projetos de cabo e foi usada para criar microcabos loose tube que estão disponíveis comercialmente.

O desenvolvimento também se concentrou em como melhor fornecer enlaces de interconexão de data center para locais muito mais distantes e não posicionados no mesmo campus físico. Em um ambiente típico de campus de data center, os comprimentos típicos de interconexão de data center são de 2 km ou menos. Essas distâncias relativamente curtas permitem que um cabo seja usado para fornecer conectividade sem quaisquer pontos de emenda. No entanto, com os data centers também sendo implantados em áreas metropolitanas para reduzir os tempos de latência, as distâncias estão aumentando e podem se aproximar de até 75 km. Usar um projeto de cabo de densidade extrema nessas aplicações faz menos sentido financeiro por causa do custo para conectar o grande número de fibras em uma longa distância. Nestes casos, os sistemas DWDM mais tradicionais continuarão a ser a melhor escolha, operando com menos fibras a 40G e superior.

Podemos esperar que a demanda por cabeamento de densidade extrema migre dos ambientes de data center para os mercados de acesso à medida que os proprietários de rede se preparam para as próximas implementações 5G com uso intensivo de fibra. Continuará a ser um desafio na indústria desenvolver produtos que possam ser escalonados de forma eficaz para atingir a contagem de fibras necessária, sem sobrecarregar os dutos existentes e os ambientes internos das fábricas.

David Hessong é gerente de desenvolvimento de mercado de data center global e Derick Whitehurst é diretor de marketing de aplicativos globais da Corning Optical Communications.