Por Bernard Lee
Cuando era investigador en el Reino Unido, hace más de veinte años, uno de mis colegas solía usar el término “la cena de un perro” para describir la maraña de cables ópticos y latiguillos que se extendían alrededor de las mesas y bastidores de experimentos, interconectando el equipo de prueba con varios componentes ópticos. Eso pudo haber sido cuando me pregunté seriamente por primera vez: “¿No hay una manera más organizada de hacer esto?”, “¿Hay un conjunto de pautas en alguna parte?”
Cuando me uní por primera vez a la industria de las telecomunicaciones, conocí el concepto de cableado “estructurado” y he estado aprendiendo desde entonces. Sin embargo, no fue hasta que comencé a buscar mi RCDD® (Registered Communications Distribution Designer®) que realmente aprecié la cantidad de tiempo, esfuerzo y pensamiento que se invirtió en el desarrollo de las normas y estándares asociados. Estos documentos incorporan el conocimiento colectivo y la experiencia acumulada por generaciones de ingenieros de redes y profesionales de las ICT y cubren todo, desde cómo se enrutan y montan los cables hasta cómo se etiquetan, proporcionando así una estructura a lo que alguna vez se consideró “una cena de perros”.
Pero ¿qué es el cableado estructurado? Se puede resumir como una infraestructura de cableado de telecomunicaciones de edificios o campus que comprende una serie de elementos más pequeños estandarizados (estructurados). Un sistema de cableado estructurado correctamente diseñado e instalado es esencial para una infraestructura de cableado que: 1) brinde un rendimiento predecible y la flexibilidad para adaptarse a los cambios, 2) maximice la disponibilidad del sistema, 3) proporcione redundancia y 4) prepare un sistema de cableado listo para el futuro (maximizando así su inversión inicial).
¿Cuáles son los beneficios del cableado estructurado? “Es una molestia”, “¿No puedo simplemente usar una conexión punto a punto?, seguirá haciendo el trabajo”. Estos son los sentimientos comunes que encontramos. Aunque una conexión punto a punto funcionará (en la mayoría de los casos), el cableado estructurado brinda una solución a largo plazo, especialmente cuando necesitamos mover, agregar o redirigir la red. Al tener un inventario ‘organizado’, se reduce el potencial de tiempo de inactividad, así como el potencial de error humano, como desconectar la conexión incorrecta (“¡Vaya, acabo de desconectar el banco de al lado!”).
Por supuesto, con las redes actuales, que normalmente comprenden decenas de miles de conexiones, el rastreo de cables y puertos es como buscar una aguja en un pajar. Como mínimo, el cableado estructurado ofrece una alternativa más ordenada a un arreglo punto a punto.
Otro aspecto importante del cableado estructurado es que se adapta continuamente a las necesidades y funciones cambiantes de la red. Hay pocos ejemplos mejores de esto que los centros de datos modernos, que han escalado tanto en tamaño (a la hiperescala) como en arquitectura, desde redes jerárquicas “Fat Tree” a redes “Leaf-and-Spine”, con el fin de traer la “nube” a la gente.
Mientras que las arquitecturas jerárquicas más antiguas constaban de tres capas de red (es decir, las capas de Núcleo, Distribución y Acceso), las topologías Leaf-and-Spine solo constan de dos capas de conmutación homónimas. Como se muestra en la Figura 1, los conmutadores de la capa Leaf están conectados a todos los conmutadores de la capa Spine superior, lo que permite una jerarquía más plana.
Pero ¿qué impulsó esta evolución? En definitiva, un crecimiento exponencial de la demanda de información digital. La naturaleza de las antiguas jerarquías Fat Tree, que tenían bases de conmutación fijas y bajas (en cantidad de puertos), era tal que, a medida que aumentaba la cantidad de servidores en el centro de datos, la cantidad de capas de conmutación necesitaba aumentar con el ancho de banda del enlace (es decir, la velocidad de transmisión de datos por enlace) subiendo con cada capa. Por lo tanto, para acomodar la gran cantidad de nodos en los centros de datos de hiperescala modernos, los anchos de banda de los enlaces tendrían que ser prohibitivamente grandes, mucho más allá de las capacidades de los transceptores modernos. Por lo tanto, se ideó una nueva arquitectura, la arquitectura Leaf-and-Spine, en la que los anchos de banda del enlace eran los mismos para cada capa (permitiendo el uso de transceptores tradicionales de gran volumen), pero en cambio aumentó la cantidad de puertos por conmutador. Es esta tendencia, la que ahora está impulsando el cambio de ASICs (circuitos integrados para aplicaciones específicas o, en inglés, application-specific integrated circuits) a los fenomenales anchos de banda agregados, como los 104 Tb/s previstos para los próximos años. Por lo tanto, se requieren nuevas disrupciones radicales en la integración óptica, como la “óptica co-empaquetada”. Una red Leaf-and-Spine no solo permite que los datos se transfieran a través de múltiples rutas para hacer frente al ancho de banda requerido, sino que también proporciona suficientes conexiones cruzadas para permitir que cualquier nodo llegue a cualquier otro nodo de manera más eficiente, y con la latencia más baja posible y predecible, colocando efectivamente múltiples flujos de tráfico en paralelo. Mientras que los diseños tradicionales agregan tráfico apilando múltiples flujos de tráfico en un solo enlace y conectando todos los dispositivos dentro de un solo dispositivo o transportando los flujos en serie; los diseños Leaf-and-Spine lo hacen en paralelo y con menos saltos, por lo que reduce la latencia.
Una de las innovaciones clave en la óptica que permite el diseño Leaf-and-Spine es la introducción de transceptores ópticos multimotor como el QSFP-DD y OSFP, que permiten que un solo transceptor de gran ancho de banda (por ejemplo, 400 Gbps) se conecte individualmente a múltiples transceptores de ancho de banda más bajo (es decir, 100 Gbps) como el que se muestra en la Figura 2. Esto permite una mayor densidad en los conmutadores Leaf, ya que las conexiones de varios servidores se pueden agregar en un solo transceptor. Otra característica clave del transceptor multimotor es la capacidad de interconectar los interruptores Leaf-and-Spine en una topología de malla completa, como se muestra en la Figura 3, directamente desde el transceptor sin necesidad de componentes adicionales. Esta capacidad no solo reduce la cantidad de componentes, sino que también mejora el rendimiento del enlace entre los conmutadores de Leaf-and-Spine.
Otro avance reciente en la metodología de cableado estructurado es la eliminación de los costosos y engorrosos sistemas de conexión de fibra, como los módulos de casete LC/MPO. Con la introducción de conectores de factor de forma muy pequeño (VSFF – very small form factor), como el conector SN®, los puentes de los servidores se pueden conectar directamente a una versión Uniboot del conector SN, que sirve como enlace troncal entre el panel de conexión en los bastidores del servidor al panel de conexiones en el rack de interruptores Leaf (Figura 4). Este método elimina la necesidad de una conexión MPO entre el casete LC/MPO y el enlace troncal MPO. Al eliminar esta conexión, podemos:
• Disminuir la pérdida de enlace al reducir una conexión
• Minimizar el punto de falla debido a la reducción del punto de conexión
• Reducir el inventario y la logística de casetes pesados
Más recientemente, se introdujeron versiones VSFF de férulas multifibra, como SN-MT® (Figura 5), para aumentar aún más el recuento de fibras alcanzable en la placa frontal. Los beneficios de esto incluyen:
• Espacio y peso reducidos en canaletas de cables y
• Mejor flujo de aire debido a cables más pequeños y ausencia de cassettes de conexión
El Dr. Bernard HL Lee es actualmente Director de Tecnología e Innovación en SENKO Advanced Components y anteriormente fue Gerente General Adjunto en la División de Estrategia Comercial del Grupo en Telekom Malaysia. Bernard es experto en la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC), ingeniero colegiado acreditado por el Consejo de Ingeniería Británico y diseñador de distribuciones de comunicaciones registrado en BICSI (RCDD). Anteriormente fue presidente del Consejo Fiber-To-The-Home APAC y actualmente presidente nacional de BICSI Malasia.