¿Los cables de fibra óptica y comprobadores están preparados para Ethernet 400 G?

28 de septiembre de 2021 / General, norma y certificación, redes industriales

Impulsados por grandes proveedores de centros de datos a hiperescala y en la nube, los avances en la tecnología de señalización y transceptores han llevado al desarrollo de velocidades de transmisión de próxima generación. En la actualidad se ofrecen múltiples opciones para aplicaciones Ethernet 400 G sobre fibra multimodo y monomodo, con más en el horizonte. Y no se detiene allí: grandes actores como Google, Facebook y Microsoft están impulsando la innovación para admitir aplicaciones 800 Gig y 1,6 Terabit, y el grupo de estudio Beyond 400 Gig Ethernet del IEEE ya está definiendo objetivos.

Envíos de puertos de switch Ethernet 400 G por segmento de mercado entre 2018 y 2024.

Aunque la mayoría de los centros de datos empresariales aún no están desplegando Ethernet 400 Gb, los grandes actores ya están adoptando estas velocidades de próxima generación en los enlaces de switch a switch. Estas velocidades también están haciéndose un lugar en las redes de proveedores de servicios de larga distancia. Pero, dado que la tecnología 400 Gigabit es ideal para aplicaciones de ramificación 4X100 Gbps y 8X50 Gbps en enlaces de switch a servidor, no tardaremos mucho en ver la adopción a nivel empresarial. Más aún, una proyección de 2020 por Dell’Oro Group predice que los envíos de puertos de switch de 400 Gig aumentarán para los proveedores de servicios de nube de nivel 2 y 3 en 2022, con los grandes centros de datos empresariales siguiendo el mismo camino en 2023 y 2024.

La buena noticia es que la tecnología de conectividad y cableado de fibra existente admitirá 400 Gigabit Ethernet y más, lo que significa que los equipos de comprobación de fibra también admitirán estas velocidades. Pero hay algunas consideraciones. Echemos un vistazo más de cerca.

Opciones de tecnología de señalización 400 G para elegir

Con el desarrollo de la tecnología de señalización de modulación por amplitud de pulsos en cuatro niveles (PAM4) que habilita 50 y 100 Gigabit por segundo (Gb/s) por carril, así como la multiplexación por división de onda corta (SWDM) que permite la transmisión a través de múltiples longitudes de onda sobre fibra multimodo, ahora hay varias opciones viables para aplicaciones basadas en óptica paralela (es decir, multifibra) y WDM para 400 Gig, como se muestra en la tabla que sigue.

Debe tenerse en cuenta que, al igual que 100GBASE-SR4, la aplicación 400GBASE-SR16 usa tecnología de señalización anterior sin retorno a cero (NRZ) a una velocidad de carril de 25 Gb/s. Con la llegada de PAM4 y la necesidad de costosos conectores MPO de 32 fibras que tienen una disponibilidad limitada en el mercado y no admiten muchos transceptores, la mayoría de los expertos del sector no prevé que esta aplicación se concrete. En el caso de la aplicación SWDM 400GBASE-SR4.2, que transmite 50 Gb/s a través de dos longitudes de onda en cada fibra, las tecnologías de óptica paralela y SWDM se unen.

Aplicación	Norma IEEE	Fibra	Velocidad de carril	Transmisión	Cant. de carriles	Cant. de fibras	Distancia	Interfaz del conector
400GBASE-SR16	802.3bs	Multimodo	25	Paralela	16	32	70 m (OM3) 100 m (OM4)	MPO-32
400GBASE-SR8	802.3cm	Multimodo	50	Paralela	ND	16	70 m (OM3) 100 m (OM4)	MPO-16/MPO-24
400GBASE-SR4.2	802.3cm	Multimodo	50	Paralela/SWDM	2	8	70 m (OM3) 100 m (OM4) 150 m (OM5)	MPO-8/MPO-12
400GBASE-DR4	802.3bs	Monomodo	100	Paralela	4	8	500 m	MPO-8/MPO-12
400GBASE-FR8	802.3bs	Monomodo	50	WDM	8	2	2 km	Dúplex
400GBASE-FR4	802.3cu	Monomodo	100	WDM	4	2	2 km	Dúplex
400GBASE-LR4-6	802.3cu	Monomodo	100	WDM	4	2	6 km	Dúplex
400GBASE-LR8	802.3bs	Monomodo	50	WDM	8	2	10 km	Dúplex
400GBASE-ER8	802.3cn	Monomodo	100	WDM	8	2	40 km	Dúplex

También es importante tener en cuenta que, basándose en la tecnología PAM4 de 100 Gb/s por carril, el IEEE también está trabajando en desarrollar la norma 802.3db que incluirá 400GBASE-SR4, una aplicación óptica paralela multimodo de 4 carriles y 8 fibras. Se espera que esa norma se comercialice a mediados de 2022 y, dado que admite la conectividad MPO-8/MPO-12 existente usada en 40/100GBASE-SR4 y, por lo tanto, ofrece una migración más sencilla a 400 Gig, es probable que gane terreno por sobre la aplicación 400GBASE-SR8.

Consideraciones y consejos para la comprobación de Ethernet 400 G

Aunque los centros de datos en la nube más grandes que requieren longitudes de enlace más largas o desean aprovechar su conectividad dúplex existente desplegarán 400GBASE-FR4 basado en WDM para alcanzar hasta 2 km, 400GBASE-SR4 y 400GBASE-DR4 parecen tener mejores probabilidades de ganar adopción en el ambiente de los centros de datos, ya que las distancias superiores a los 500 metros normalmente no son necesarias. Además, la tecnología de transceptor WDM más compleja es más costosa que los transceptores ópticos paralelos más simples. Afortunadamente, las aplicaciones 400GBASE-SR4 y DR4 de 8 fibras usan los mismos conectores multifibra de presión (MPO) usados en aplicaciones ópticas paralelas anteriores como 40GBASE-SR y 100GBASE-SR. La comprobación de sistemas basados en MPO está bien establecida con equipos de comprobación como el medidor de potencia óptica MultiFiber™ Pro de Fluke Networks. Con una interfaz MPO, MultiFiber Pro mide la pérdida de inserción y valida la polaridad en todas las 8 fibras, lo que elimina la necesidad de usar cables de distribución ramificada. Pero, en lo que respecta a 400 Gig, hay consideraciones adicionales.

Debido a la relación señal-ruido más alta en la señalización PAM4, la reflectancia, que puede degradar aún más el rendimiento, es una inquietud mayor. Aunque normalmente se asocian con aplicaciones de fibra monomodo, los conectores multimodo de contacto físico en ángulo (APC) se están convirtiendo rápidamente en la norma en despliegues multimodo 400 Gig para ayudar a limitar los reflejos, en lugar de la terminación de fibra de contacto ultrafísico (UPC ) que se usa comúnmente. La terminación de los conectores APC tiene un ángulo de 8 grados que hace que la luz reflejada se absorba en el revestimiento. Cuando compruebe conectores APC, debe asegurarse de que el comprobador puede admitirlos. Con cableado multimodo, puede ser necesario usar un cable de referencia de comprobación híbrido UPC a APC. También debe asegurarse de usar una punta de sonda APC al inspeccionar estos conectores, ya que una sonda UPC puede inhibir el enfoque en el núcleo y la terminación. El FiberInspector Ultra de Fluke Networks ofrece puntas de inspección UPC y APC para inspección de MPO y fibra única.

La reflectancia también es un factor clave que tener en cuenta en las aplicaciones 400GBASE-DR4 monomodo de corto alcance. Dado que los transceptores de bajo coste usados en aplicaciones monomodo de corto alcance no pueden tolerar reflejos, el IEEE ha especificado límites de pérdida basados en el número y la reflectancia de las conexiones. Puedes obtener más información sobre la reflectancia en cableado monomodo de corto alcance en nuestra entrada de blog anterior. Tenga en cuenta que, aunque un juego de comprobación de pérdida óptica (OLTS) especializado puede medir la reflectancia, la mayoría mide la pérdida de retorno, que es un número positivo. Los OTDR miden la reflectancia, que es un número negativo y el valor especificado por las normas del IEEE. Puesto que la reflectancia en general es mucho más preocupante en cualquier aplicación 400 Gig, estas aplicaciones se benefician especialmente de una estrategia de comprobación completa usando tanto un OLTS como un OTDR.