Migrazione a un data center a 40 Gbps con la tecnologia

White paper
Migrazione a un data center a 40 Gbps con la
tecnologia bidirezionale QSFP di Cisco
Panoramica
A seguito del consolidamento del data center, della virtualizzazione dei server e delle nuove applicazioni che
richiedono velocità più elevate di trasferimento dati, la rete del data center sta passando a una connettività a
10 Gbps per il livello di accesso e a 40 Gbps per il livello di aggregazione. I dispositivi di rete ad alte prestazioni e
ad alta densità a 10 e 40 Gbps, ad esempio gli switch delle piattaforme Cisco Nexus® 9500 e 9300, sono oggi
disponibili a prezzi interessanti, facilitando questa transizione. Tuttavia, per supportare la connettività a 40 Gbps,
gli architetti del data center devono affrontare la sfida posta dall'esigenza di aggiornare radicalmente l'infrastruttura
di cablaggio, operazione può essere eccessivamente costosa o che può causare troppe turbative perché i data
center possano adottare ed eseguire rapidamente la migrazione alla tecnologia a 40 Gbps. Cisco risolve il
problema grazie all'innovativa tecnologia bidirezionale (BiDi) Quad Small Form-Factor Pluggable (QSFP) a
40 Gbps, che consente la migrazione alla fibra a costo zero, mediante riutilizzo del cablaggio a 10 Gbps esistente
per la connettività dei dispositivi a 40 Gbps.
Questo documento presenta il ricetrasmettitore Cisco QSFP BiDi a 40 Gbps e illustra la riduzione dei costi che
offre ai clienti per la migrazione alla connettività a 40 Gbps.
Sfide derivanti dagli attuali ricetrasmettitori a 40 Gbps
I ricetrasmettitori esistenti short reach (SR) per la connettività a 40 Gbps in un fattore di forma QSFP, come QSFP
SR4 e QSFP CSR4, usano sezioni indipendenti per trasmettitore e ricevitore, ciascuna con 4 fili in fibra in parallelo.
Per una connessione 40 Gbps duplex sono necessari 8 fili in fibra. Sia QSFP SR4 che QSFP CRS4 utilizzano
connettori MPO a 12 fibre (MPO-12F). Di conseguenza, rimangono inutilizzati 4 fili in fibra per connessione. Nella
figura 1 sono illustrate le soluzioni QSFP a 40 Gbps a breve portata esistenti.
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Figura 1.
Concetto alla base degli attuali ricetrasmettitori a 40 Gbps
Con i ricetrasmettitori QSFP esistenti, ogni connessione diretta tra i due dispositivi richiede un cavo a 12 fibre
MPO-to-MPO. Nel caso del cablaggio strutturato con pannelli di permutazione e trunk in fibra, una connessione a
40 Gbps richiede fibre MPO-to-MPO tra dispositivi e pannelli di permutazione e 4 fibre MultiMode duplex (MMF)
nel trunk in fibra.
Nella maggior parte delle reti del data center attuali l'infrastruttura in fibra di aggregazione è pensata per la
connettività a 10 Gbps, con connessioni dirette tra i dispositivi su MMF LC-to-LC, oppure utilizza fibre LC-to-LC per
collegare i dispositivi ai pannelli di permutazione e prevede una fibra MMF duplex nel trunk in fibra per ogni
connessione a 10 Gbps.
La connettività a 40 Gbps che impiega ricetrasmettitori 40 Gbps tradizionali non è in grado di riutilizzare fibre LCto-LC a collegamento diretto. Inoltre, richiede una densità della fibra da quattro a sei volte maggiore nei trunk per
soddisfare le esigenze della connessione a 40 Gbps. Queste caratteristiche rendono costosa, per i clienti, la
migrazione della connettività da 10 Gbps a 40 Gbps nei data center esistenti.
La soluzione con Cisco 40-Gbps QSFP BiDi
Il ricetrasmettitore Cisco QSFP BiDi supera le sfide collegate all'infrastruttura in fibra, fornendo la capacità di
trasmettere traffico a 40 Gbps full-duplex su un cavo MMF duplex con connettori LC. In altri termini, il
ricetrasmettitore Cisco QSFP BiDi consente di riutilizzare le fibre a 10 Gbps in collegamento diretto e il trunk in
fibra esistenti per la connettività a 40 Gbps senza richiedere l'aggiunta di fibra.
Il ricetrasmettitore Cisco QSFP BiDi (QSFP-40G-SR-BD) è un ricetrasmettitore ottico short reach che fornisce
connettività a 40 Gbps su MMF duplex OM3 o OM4. È conforme a MSA. Nella figura 2 è illustrato un
ricetrasmettitore Cisco QSFP BiDi.
Figura 2.
Ricetrasmettitore Cisco QSFP BiDi (QSFP-40G-SR-BD)
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Il ricetrasmettitore Cisco QSFP BiDi include due canali da 20 Gbps, ciascuno con trasmissione e ricezione
simultanee su due lunghezze d'onda su un unico filo MMF. Il risultato è un link duplex aggregato a 40 Gbps su
fibra duplex composta da due fili MMF. Cisco QSFP BiDi utilizza due connettori LC duplex. La connessione può
arrivare a 100 metri su MMF OM3 o a 125 metri su MMF OM4. Il codice prodotto Cisco per il ricetrasmettitore
Cisco QSFP BiDi è QSFP-40G-SR-BD. Nella figura 3 è illustrato il concetto tecnologico alla base del
ricetrasmettitore Cisco QSFP BiDi. I prodotti Cisco che supportano le interfacce 40 Gigabit Ethernet, come gli
switch Cisco Nexus® serie 9000, supportano il ricetrasmettitore QSFP BiDi. Per un elenco completo dei prodotti
compatibili, consultare la pagina dedicata al ricetrasmettitore ottico Cisco 40 Gigabit all'indirizzo
http://www.cisco.com/en/US/products/ps11708/index.html.
Figura 3.
Concetto alla base del ricetrasmettitore QSFP BiDi
Risparmio realizzato con Cisco QSFP BiDi con la migrazione da 10 Gbps a 40 Gbps
In questa sezione sono stati riportati dei case study che comprovano il risparmio realizzato utilizzando Cisco QSFP
BiDi per la connettività a 40 Gbps nelle reti del data center. I case study mostrano come la tecnologia Cisco QSFP
BiDi sia in grado rimuovere gli ostacoli di costo alla migrazione e all'espansione dell'impronta di cablaggio a 10
Gbps esistente all'infrastruttura a 40 Gbps per conferire maggiore velocità dati nella rete del data center.
Case study 1: 288 connessioni a 40 Gbps con cablaggio non strutturato
In un sistema di cablaggio non strutturato i dispositivi sono collegati direttamente ai cavi in fibra. Questo design a
collegamento diretto può essere utilizzato per collegare dispositivi entro brevi distanze in una rete del data center.
Come illustrato nella figura 4, il collegamento diretto tra due dispositivi a 40 Gbps può essere fornito tramite cavi
MMF con ricetrasmettitori QSFP SR4 o QSFP BiDi alle due estremità.
Figura 4.
Connessioni dirette a 40 Gbps
Il ricetrasmettitore QSFP SR4 utilizza connettori MPO-12F, mentre Cisco QSFP BiDi utilizza connettori LC. Le
connessioni a 10 Gbps esistenti sono solitamente cavi MMF con connettori LC. Pertanto, con i ricetrasmettitori
QSFP SR4, nessuno dei cavi MMF a 10 Gbps esistenti può essere riutilizzato, poiché i tipi di connettore sono
diversi. Cisco QSFP BiDi consente il riutilizzo dei cavi, con conseguente migrazione del cablaggio a costo zero da
collegamenti diretti a 10 Gbps a collegamenti diretti a 40 Gbps.
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Nella tabella 1 sono sintetizzati i costi e i risparmi in caso di migrazione dei 288 collegamenti diretti esistenti. Per
eseguire la migrazione dei 288 collegamenti attuali a 10 Gbps a collegamenti a 40 Gbps, Cisco QSFP BiDi non
richiede alcuna spesa per nuovi cavi. Rispetto ai ricetrasmettitori QSFP SR4, Cisco QSFP BiDi riduce i costi del
100% e offre un risparmio fino a $ 290 per porta da 40 Gbps.
Tabella 1.
*
Migrazione a cablaggio diretto da 10 Gbps a 40 Gbps dei collegamenti esistenti
Costo del cavo in fibra*
30 m
60 m
100 m
QSFP SR4 (288 connettori da 12 fibre) (in USD)
$ 32.058
$ 53.562
$ 83.412
Cisco QSFP BiDi (288 connettori da 2 fibre) (in USD)
$0
$0
$0
Risparmio (in USD)
$ 32.058
$ 53.562
$ 83.412
Risparmio per porta da 40 Gbps (in USD)
$ 111
$ 186
$ 290
Riduzione dei costi in percentuale (in USD)
100%
100%
100%
Questo esempio si basa su stime reali relative ai costi dei cavi. Il costo del ricetrasmettitore non è incluso.
Nel caso in cui siano necessari 288 nuovi collegamenti diretti a 40 Gbps in aggiunta all'infrastruttura di cablaggio
esistente per la migrazione o l'espansione del data center,la tabella 2 riporta un riepilogo di costi e risparmi su 288
nuovi collegamenti utilizzando Cisco QSFP BiDi anziché ricetrasmettitori QSFP SR4. Cisco QSFP BiDi riduce i
costi fino al 77% e offre risparmi fino a $ 221 per porta da 40 Gbps.
Tabella 2.
*
Nuova implementazione a cablaggio diretto a 40 Gbps
Costo del cavo in fibra*
30 m
60 m
100 m
QSFP SR4 (288 connettori da 12 fibre) (in USD)
$ 32.058
$ 53.562
$ 83.412
Cisco QSFP BiDi (288 connettori da 2 fibre) (in USD)
$ 7.884
$ 12.966
$ 19.647
Risparmio (in USD)
$ 24.174
$ 40.599
$ 63.765
Risparmio per porta da 40 Gbps (in USD)
$ 84
$ 141
$ 221
Riduzione dei costi in percentuale
75%
76%
77%
Questo esempio si basa su stime di costo reali.
Case study 2: 384 connessioni a 40 Gbps con cablaggio strutturato
In genere, viene implementato un sistema di cablaggio strutturato nelle reti dei data center per assicurare
un'infrastruttura di cablaggio flessibile e scalabile. Il cablaggio strutturato utilizza cavi patch di lunghezza limitata per
collegare i dispositivi a un pannello di permutazione, e utilizza quindi i trunk in fibra per consolidare i cavi in una
posizione centrale, allo scopo di ottenere connettività aggiuntiva, oppure per indirizzarli a un altro patch panel cui sono
collegati i dispositivi remoti. La figura 5 mostra un semplice esempio di design di cablaggio strutturato a 10 Gbps.
Figura 5.
Semplice esempio di design di cablaggio strutturato a 10 Gbps
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Per la migrazione di un data center con un sistema di cablaggio strutturato a 10 Gbps, la tecnologia Cisco QSFP
BiDi consente il riutilizzo del sistema di cablaggio esistente, inclusi cavi patch, pannelli di permutazione con moduli
LC MTP/MPO e trunk in fibra, per la connettività a 40 Gbps. Per contro, i ricetrasmettitori QSFP SR4 richiedono
nuovi cavi patch e nuovi pannelli di permutazione, perché i tipi di connettori sono diversi e le dimensioni del trunk in
fibra devono essere quadruplicate.
Questo case study prende in esame un semplice design di fabric non bloccante a due livelli (figura 6), che fornisce
1.536 porte edge a 10 Gbps sul proprio livello leaf. Il livello spine è composti da due switch Cisco Nexus 9508, e il
livello leaf da 32 switch Cisco Nexus 9396PX, ciascuno con sei link a 40 Gbps per ogni Cisco Nexus 9508 spine.
Tra i livelli leaf e spine sono presenti 384 collegamenti totali a 40 Gbps.
Figura 6.
Esempio di rete a due livelli
Se per costruire questa rete verranno riutilizzati 384 collegamenti a 10 Gbps, non sarà necessaria alcuna spesa
aggiuntiva per i cavi nel caso vengano impiegati ricetrasmettitori Cisco QSFP BiDi per tutti i collegamenti a
40 Gbps. Questo scenario offre quindi una riduzione dei costi del 100% rispetto al costo per la ricostruzione del
sistema di cablaggio utilizzando ricetrasmettitori QSFP SR4, che include il costo dei nuovi cavi patch, dei nuovi
pannelli di permutazione e dell'espansione del trunk in fibra corrente.
Se il cablaggio per la rete avviene tramite espansione del sistema esistente, i 384 collegamenti a 40 Gbps possono
essere realizzati utilizzando cavi MMF e ricetrasmettitori QSFP SR4 o QSFP BiDi. Le Figure 7 e 8 mostrano
rispettivamente un esempio di design per ciascuna opzione. Le Tabelle 3 e 4 forniscono stime reali di costo per i due
design. Viene calcolato il costo per collegamento a 40 Gbps per poi estrapolare il costo dei 384 collegamenti a 40
Gbps. Come indicato dalle tabelle, il design con Cisco QSFP BiDi fornisce un risparmio pari a circa il 76% rispetto
all'impiego dei ricetrasmettitori QSFP SR4, equivalente a un risparmio di $ 1717 per collegamento a 40 Gbps.
Figura 7.
Cablaggio strutturato a 40 Gbps con ricetrasmettitori QSFP SR4
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Tabella 3.
Costo dell'infrastruttura di cablaggio strutturato a 40 Gbps con ricetrasmettitori QSFP SR4
Infrastruttura di cablaggio strutturato a 40 Gbps utilizzando ricetrasmettitori QSFP SR4
Prezzo unitario (listino
prezzi del produttore in
USD)
Quantità
Prezzo esteso (listino
prezzi del produttore in
USD)
$ 1.844
0,67
$ 1.229
Modulo trunk a 12 fibre MPO-MPO
$ 525
0,67
$ 350
Jumper a 12 fibre MPO
$ 340
2,00
$ 680
Cablaggio trunk a 12 fibre MPO-MPO (90m)
(solo 8 fibre necessarie per QSFP SR4)
Prezzo proporzionale della fibra per 100 di collegamento
a 40 Gbps
$ 2.259
Prezzo estrapolato della fibra per 384 collegamenti da
100 m a 40 Gbps
$ 867.500
Figura 8.
Cablaggio strutturato a 40 Gbps con ricetrasmettitori QSFP BiDi
Tabella 4.
Costo dell'infrastruttura di cablaggio strutturato a 40 Gbps con ricetrasmettitori QSFP BiDi
Infrastruttura di cablaggio strutturato a 40 Gbps utilizzando ricetrasmettitori QSFP BiDi
Prezzo unitario
(listino prezzi del
produttore in USD)
Quantità
Prezzo esteso (listino
prezzi del produttore
in USD)
Cablaggio trunk a 12 fibre MPO-MPO (90m)
(solo 2 fibre necessarie per QSFP BiDi)
$ 1.844
0,17
$ 307
Modulo trunk a 12 fibre MPO-LC
$ 525
0,17
$ 88
Jumper a 12 fibre LC
$ 75
2,00
$150
Prezzo proporzionale della fibra per 100 m di collegamento
40 Gigabit Ethernet
$ 545
Prezzo estrapolato della fibra per 100 m di collegamento
40 Gigabit Ethernet
$ 209.300
Conclusioni
La tecnologia Cisco QSFP BiDi rimuove le barriere legate ai costi del cablaggio a 40 Gbps per la migrazione della
connettività da 10 Gbps a 40 Gbps all'interno delle reti dei data center. I ricetrasmettitori Cisco QSFP BiDi
forniscono connettività a 40 Gbps con un livello di risparmio e di semplicità enorme rispetto ad altri ricetrasmettitori
QSFP a 40 Gbps. Il ricetrasmettitore Cisco QSFP BiDi consente alle aziende di migrare a 40 Gbps l'infrastruttura di
cablaggio a 10 Gbps esistente a costo zero, e di espanderla con un investimento di capitale ridotto. Insieme agli
switch Cisco Nexus serie 9000, caratterizzati per la prima volta da prezzi interessanti per i dispositivi di rete, la
tecnologia Cisco QSFP BiDi fornisce una soluzione conveniente per la migrazione dell'infrastruttura da 10 Gbps a
40 Gbps.
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Per ulteriori informazioni
Per ulteriori informazioni sul ricetrasmettitore Cisco BiDi a 40 Gbps, collegarsi all'indirizzo
http://www.cisco.com/en/US/products/ps11708/index.html.
Stampato negli Stati Uniti
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