24-kiudu MPOptimate

Infrastruktuur kolme järgneva põlvkonna jaoks...

Nõudlus ribalaiuse ja salvestuste mahu järele suureneb serveriruumis igapäevaselt. Kuna keskkond on sedavõrd kiiresti arenev, siis on järjest kriitilisem andmekeskuste (ingl. k. Data Center e. DC) õige projekteerimine ja juhtimine. Võrgud peavad olema valmis üleminekuks 10- / 40- ja 100 GbE kiirustele dünaamiliselt, samas andmekeskuste juhid ja projekteerijad peavad olema võimelised juhtima seda üleminekut maksimaalselt tõhusalt ja õigeaegselt minimeerides samal ajal kulusid.

Ülemaailmne andmesalvestuste maht aastatel 2005...2015

Juhtivad andmekeskuste juhid ennustavad, et aastaks 2015 on andmekeskustes 85% ühendustest tehtud valguskaabli baasil. Sellise ülemineku peamisteks ajenditeks on ruumi-, kulude- ning energia kokkuhoid
Suurfirmad, kes pakuvad näiteks videolaenutuse tüüpi sisuteenuseid, peavad suurel määral suurendama nii serverite arvu kui salvestusmeedia mahtu. Minimeeritud latentsusaeg muutub võtmeküsimuseks võitmaks uusi kliente ning pakkudes olemasolevatele kvaliteetset teenust.
Teine suur küsimus on lahendada protsess, kuidas ühendada serverid 10GbE optiliste ühendustega. Vaadates ühenduste arvu, mida serverid vajavad, on optimaalseim variant soetada 40GbE aktiivseadmed, mis võimaldavad jagada ühendused neljaks individuaalseks 10-GbE kanaliks.
Sellise nõudluse rahuldamiseks on TE Connectivity (Tyco Electronics, lüh. TE) loonud 24-kiuga MPOptimate lahenduse, mis toetab järgmise põlvkonna serverite, salvestite ja nende üleminekute platvorme.

Uus süsteem tagab andmekeskustes ühilduva kiudoptilise infrastruktuuri, mis peab vastu järgmise kolme põlvkonna aktiivseadmete arengule ning lihtsustab üleminekut suurematele kiirustele tagades samas ruumisäästliku lahendi ja investeeringute tõhusama rakendamise.
Sarnaselt TE MPOptimate ülejäänud tootesarjale koosneb uus 24-kiuga MPOptimate süsteem erinevatest madala sumbuvusega modulaarsetest kassetidest, 24-kiulistest magistraalkaablitest (trunk cables) ja vahekaablitest (patch cables).
Näiteks juba üheainsa magistraalkaabli vahetus võib kokku hoida u. 50% rohkem ruumi, võrreldes traditsioonilise 12-kiulise kaabli lahendusega. See on märkimisväärne ruumi kokkuhoid andmekeskusele.

Süsteemi omadused

  • Madala sumbuvusega 24-kiulised MPOptimate modulaarsed kassetid
  • Kiire liidestamine, puuduvad tõrked soo ja polaarsuse pinnal
  • Madala sumbuvusega 24-kiulised MPOptimate magistraalkaablid
  • Süsteem toetab 10/40/100GbE läbilaskevõimet
  • Ühe kanali formaat, mida saab täiendada lihtsalt ja paindlikult
  • Kindel polaarsus
  • 24 -kiuga magistraalkaablid pakuvad suuremat kiuhaldust võrreldes 12-kiuliste magistraalkaablitega
  • Vähem magistraalkaableid tähendab väiksemaid ehituskulusid
  • Vähem ühendusi tähendab kiiremat kasutuselevõttu
  • Vähem komponente
  • Standardiseeritud projekteerimine, paigaldamine ja dokumentatsioon
  • Iga toode on eraldi testitud, tagades jõudluse vastavuse standardi nõuetele. Testitulemused on iga tootega kaasas.

24-kiuline MPOptimate süsteem võimaldab lihtsa ja tasuva ülemineku praeguselt 1000Base-T rakendustelt 40 Gigabit Ethernet (GbE) ja 100 GbE rakendustele.

Miks on 24-kiuline optilne lahendus parim üleminekuks 40/100GbE ühendustele?

2006. aastal vaadati YouTube'is keskmiselt 100 miljonit videot päevas. 2012. aastaks oli see arv kasvanud rohkem kui 4.-le miljardile videovaatamisele päeva kohta. iTunes'ist laulude allalaadimine suurenes 2008 aasta 5.-lt miljardilt enam kui 16 miljardile aastaks 2012. Cisco visuaalse võrguliikluse indeksi (Cisco Visual Networking Index) põhjal ületas 2012. aasta lõpuks mobiilivõrku ühendatud seadmete arv inimeste arvu maakeral. Järgmise kahe aasta jooksul meie maailm loob, töötleb ja salvestab rohkem andmeid kui kogu inimkonna ajalugu siiani on loonud.
Lisaks erinevate meediate nõudmistele tänapäevastele interneti- ja mobiilsidevõrkude kasvule, on väga järsult kasvanud ka äriettevõttete andmesidemaht. Võrgud peavad toetama järjest rohkem seadmeid ja j ärjest arenenumaid rakendusi. Cisco visuaalse võrguliikluse indeks prognoosib, et ettevõtete andmete liiklus kasvab 2016.-ks aastaks 22 protsenti, võrrelduna 2011. aastaga. Ainuüksi firmade videokonverentsi ülekanded suurenevad vähemalt 6 korda. Kui kõik filmid, mis kunagi on tehtud, taandada andmemahuks (Gb), siis hinnanguliselt aastaks 2016 läbib selline kogus infot ainuüksi Põhja-Ameerika IP-põhiseid võrke iga kolme minuti järel - s.o. umbes 3,3 eksabaiti kuus (3,3 miljardit gigabaiti).

12- ja 24-kiulise MPO'de kasutamine 40- ja 100-GbE võrkudes

Tüüpilisel 12-kiulisel 40-GbE ühendusel (vasakul) kasutatakse andmete saatmiseks ja vastuvõtuks 4 kiudu paremalt ja 4 kiudu vasakult. Keskmised 4 kiudu on jäetud kasutamata.


24-kiulisel 100-GbE ühendusel (paremal) kasutatakse keskmist 20 kiudu saatmiseks ja vastuvõtuks (kiirusega 10-Gbits/sek). 2 kiudu mõlemast äärest on jäetud kasutamata. Andmekeskus on reeglina firma süda, kus tohutu hulk andmeid vajavad edastamist, töötlemist ja ladustamist. Kiudoptilised kaablid võimaldavad edastada suuri andmekoguseid piisava ribalaiuse ja kiirusega. Rohkesti ribalaiust on vaja kasutada ka virtualiseerimisel, mis konsolideerib mitu arvutiplatvormi ühele füüsilisele serverile, vähendades seeläbi seadmete arvu ja parandades ruumikasutust. Andmekeskuste püüe pakkuda kõigile lubatud ribalaiust, tõstab järjepidevalt ülekandekiiruseid tuumikvõrgu aktiivseadmete vahel. See seab magistraalkaablite infrastruktuurile järjest suuremad nõudmisi ning vajadust kiudoptiliste kaablite järele. Tüüpilised ülekandekiirused andmekeskustes on kasvanud 10Gb/sekundini. Aastal 2010 ratifitseeris IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 40- ja 100Gbit Ethernet standardi. Peale seda hakkasid mitmed tootjad pakkuma 40GbE aktiivseadmeid. Hetkel on järgmise põlvkonna kiirustega seadmeid kasutusele võetud enam kui 25% andmekeskustes. On tõenäoline, et 2014 aasta lõpuks on ligi pool kõigist andmekeskustest järginud antud eeskuju. Seetõttu otsivadki tänased ettevõtted ja andmekeskused kõige tõhusamaid meetodeid üleminekuks lähitulevikus praegustelt 10GbE rakendustelt 40/100-GbE kiirustele. 24-kiulised andmekeskuse magistraalkaablid ja siduvlahendused võimaldavad ettevõtte andmekeskustel kõige tõhusamalt üle minna 10GbE'lt 40/100-GbE'le. Antud kaablitehnoloogia toetab järgmisi võimalusi:

  • 10-, 40- ja 100-GbE kiirused
  • Maksimaalselt tõhus kiudude kasutus
  • Ruumi kokkuhoid ja ülekoormatuse vähendamine
  • Parem õhuvool ja energiatõhusus võrrelduna teiste kaabeldusvalikutega
  • Valguskaablipaneelidel on suurem tihedus
  • Lihtsam ja kulutõhusam üleminekukava
  • Kokkuvõttes parem investeeringutasuvus

Mida standardid ütlevad?
Aastal 2002 ratifitseeris IEEE 802.3ae standardi : 10GbE fiiberoptiline lahendus, kasutades topeltkiudega (duplex e. DPX) kaableid ja vertikaalse avaga pindkiirgavaid lasersaatjaid (vertical-cavity surface-emitting laser e. VCSEL). Enamik 10GbE rakendusi kasutavad duplex LC-tüüpi ühendusi. Antud standardse lahenduse puhul üks kiud saadab infot ja teine võtab vastu. Standardiseeriad püüdsid leida võimalikult madalate kulutustega meetodit, mis toetaks järgmise põlvkonna kiirusi 40- ja 100-Gb/s. 2010 ratifitseeris IEEE 802.3ba standardi, mis toetab 40- ja 100GbE linke. Sarnaselt autode kiirteedele, mis on ehitatud selliselt, et suurenenud liiklus saab toimuda samal kiirusel mitmel sõidurajal, võimaldab 40- ja 100GbE standard kasutada paralleelset optikat ehk siis info jagatakse mitmele kiule, mis edastavad seda samal kiirusel. 40GbE link vajab seega 8-t kiudu, millest 4 kiudu edastavad infot à 10-Gbits/sekundis ja 4 kiudu võtavad infot vastu, à 10-Gbit/sekundis. 100GbE puhul vastavalt 20 kiudu, millest 10 kiudu saadab andmeid ja 10 võtab vastu, à 10-Gbit/sekundis. Mõlemad lahendused vajavad selleks suure tihedusega, mitmekiulisi MPO-stiilis ühendusi.

Standard Kaabli tüüp Ühenduslingi pikkus
40GBase-CR4 Twinax vaskkaabel 7 m
40GBase-SR4 Multimode valguskaabel 100 m (OM3), 150 m (OM4)
40GBase-LR4 Singlemode valguskaabel 10 km
100GBase-CR10 Twinax vaskkaabel 7 m
100GBase-SR10 Multimode valguskaabel 100 m (OM3), 150 m (OM4)
100GBase-LR4 Singlemode valguskaabel 10 km
100GBase-ER4 Singlemode valguskaabel 40 km
 

Tüüpilise 40-GbE lahenduse korral kasutatakse 12-kiuga MPO ühendust. Kuna selline lahendus vajab vaid 8 kiudu : 4 kiudu paremalt ja 4 kiudu vasakult, siis neli keskmist kiudu kasutust ei leia.

Infrastruktuur 10-, 40- ja 100Gb rakendustel

Üks 24-kiuga magistraalkaabel võimaldab kasutusele võtta kas 12 x (10-GbE linki), 3 x (40-GbE linki) või ühe 100-GbE lingi.

100GbE lingi korral saab kasutusele võtta ka kaks 12-kiulist MPO ühendust - ühe ühenduse kaudu 10 kiudu saadavad andmeid kiirusega à 10Gb/s ja teise ühenduse 10 kiudu võtavad andmeid vastu kiirusega à 10Gb/s. Kuid soovituslik meetod on siiski 100GbE lingi puhul kasutada 24-kiuga MPO konnektorit, kus 4 kiudu jääksid reservi. Et kulusid oleks võimalik vähegi kontrolli all hoida, oli IEEE eesmärgiks kasutusele võtta olemasolevad 10GbE VCSEL-tüüpi saatjad ja OM3/OM4 multimode valguskaablid. Seega standardid ei sekku saatenõuetesse, võimaldades nii 40- kui 100GbE linkide puhul kasutada saatemassiive, mis koosnevad vastavalt kas 4.-st või 10.-st VCSEL-tüüpi laserist. See hoiab ära vajaduse soetada näiteks uusi 40GbE saatjaid, mille hind on hetkel 4 korda suurem olemasolevatest 10GbE saatjatest.
Vastavalt IEEE 802.3ba standardile peavad multimode valguskaablid toetama nii 40- kui 100GbE linke : OM4 valguskaabli puhul pikkusega kuni 150 meetrit, OM3 valguskaabli puhul kuni 100 meetrit. Oluline on märkida, et singlemode valguskaabli abil võib tekitada 40- ja 100GbE linke palju pikematel distantsidel, sest singlemode kasutab lainepikkuste multipleksimist (wavelength division multiplexing - WDM). Sellist lahendust on ideaalne kasutada pikemate linkide nagu näiteks eripiirkondade ja võrgustike magistraalkaablitena. Kuna singlemode komponentide ja optoelektroonika tolerantsid on väiksemad ja seetõttu ka palju kallimad, siis ei ole mõttekas alla 150 meetri jäävate linkide puhul antud tehnoloogiat kasutada. Vaskkaabel suudab 40- ja 100GbE ühendusi toetada vaid kuni 7-meetrisel vahemaal.

Siin on välja toodud võimalik lahendus TE Connectivity toodete baasil.
Antud süsteemiga jääb 24-kiuline magistraalkaabel alati samaks - nii 10-, 40- kui 100-GbE rakenduste korral.

BSRIA (Building Services Research and Information Association www.bsria.co.uk) viis läbi uuringu, milles küsitles 335 andmekeskuse töötajat 6 riigis. 29 protsenti vastanutest kavatsevad kasutusele võtta OM3 / OM4 multimode valguskaablid 40GbE rakenduste jaoks ning 41 protsenti kavatsevad kasutada samu kaableid 100GbE linkidel. Vaid 11 protsenti vastanutest kavatsevad kasutusele võtta vaskkaablid nii 40- kui 100-GbE rakendustel.

Miks on 24-kiuline süsteem parim üleminekuvorm?

Kuna 40- ja 100GbE ühenduste kasutuselevõtt on juba reaalsus või vähemalt lähitulevik, siis paljud andmekeskuste juhid püüavad kindlaks teha, milline füüsilise kihi lahendus toetab tänast 10GbE ühendust, pakkudes samas kõige paremat ja tõhusamat üleminekut 40- ja 100-GbE ühendustele. Kuigi paljud lahendused turul soovitavad andmekeskustes kasutada 12-kiulisi multimode magistraalkaableid, soovitab TE Connectivity võtta kasutusele standarditel põhinevad 24-kiulised magistraalkaablid.
24-kiulise magistraalkaabli kasutamine aktiivseadmete vahel on kõige mõistlikum meetod. Antud stsenaariumi korral ühendatakse 24-kiulised magistraalkaablid koos 24-kiuliste MPO'dega mõlemas otsas, otse switchi ja seadmete vahele. 10GbE rakenduste korral saab ära kasutada kõik 24 kiudu, tekitades kokku 12 linki, millest igaühe edastuskiirus on 10 Gb/sekundis. Üks 40GbE link nõuab 8 kiudu (4 edastavad signaali ja 4 võtavad vastu), seega 24-kiulise magistraalkaabliga saab kasutusele võtta jällegi kõik 24 kiudu, saades kokku kolm 40GbE linki. 100GbE lingi puhul, mis nõuab 20 kiudu, saab kasutusele võtta ühe 100GbE lingi. Kõik taandub paremale investeeringutasuvusele, et vähendada tuleviku tegevuskulude ja kapitali kulu.

Maksimaalne kiudude kasutamine
Nagu eespool mainitud, kasutab 40GbE link ära 8 kiudu. Kasutades 12-kiulisi magistraalkaableid jäävad 4 kiudu igast kaablist kasutamata. Näiteks kolme 40GbE lingi puhul, kasutades kolme 12-kiulist magistraalkaablit, on kadu kokku 12 kasutamata kiudu ehk 33%!
Aga kasutades 24-kiulisi magistraalkaableid, saab kasutusele võtta kõik kiud ja seeläbi kasutada investeeringuid täies mahus.
100GbE lingi puhul, mis nõuab 20 kiudu, on kaod nii 12- kui 24-kiulise magistraalkaabli puhul 4 kiudu. Kuid täiendavad eelised teistes parameetrites, millest on juttu allpool, näitavad, et 12-kiulised magistraalkaablid ei ole soovitatav konfiguratsioon 100GbE ühendustele.

Vähendatud kaablikogused
Teine kasu, kasutades 24-kiulisi magistraalkaableid, on väiksem kaablikogus juba niigi pungil täis kaabliteedel. Piisav ruum on eriti kriitiline andmekeskustes, kus ülekoormatud kaabliteed teevad kaablite halduse järjest keerulisemaks ning takistavad piisava õhuvoolu juurdepääsu, olles seeläbi takistuseks jahutusele ja suurendades energiavajadust. TE 24-kiulised magistraalkaablid (läbimõõt 3,8 mm) on ainult vähesel määral suuremad 12-kiulistest magistraalkaablitest (läbimõõt 3,0 mm). Seega 24-kiulised magistraalkaablid annavad kaks korda rohkem kiude, kuid võtavad vaid 21% rohkem ruumi. Kui 40GbE rakenduste puhul kasutada ühe 24-kiulise magistraalkaabli asemel kolme 12-kiulist magistraalkaablit, siis võtab see sama koguse linkide puhul umbes 1,5 korda rohkem ruumi.

Suurem kiudude tihedus ühiku kohta
Kuna 24-kiuga MPO kassetid võtavad paneelis samapalju ruumi kui 12-kiulised MPO kassetid, siis pakuvad nad suuremat kiudude tihedust ühe seadmekapi ühiku kohta. Tänapäeval, kus kesksed tuumikseadmed (core switches) võtavad seadmekapist suurusjärgus ühe kolmandiku, on optiliste paneelide tihedus väga kriitiline.
TE lahenduse puhul on võimalik ühendada näiteks iga MPO pordi taha 24-kiuline magistraalkaabel, mis läbi tagakülje ühendatakse otse seadmetega. MPO pordi esiküljelt saab väljavõtteid teha näiteks hüdrakaabli abil, mille erinevad konnektorid ühendatakse switchi eraldi portidesse. Hüdrakaableid on näiteks selliseid, kus ühes otsas on 24-kiuline MPO konnektor ning teises otsas kas siis 12 DPX LC konnektorit (10GbE) või 12-kiuline MPO konnektor (40GbE) või 24-kiuline MPO konnektor (100GbE). Maksimaalselt on võimalik ühele 1U valguskaabli paneelile ühendada kokku 4 kassetti, igaühes 8 MPO porti, mille kaudu on võimalik teha kuni 384 10GbE ühendust, 96 40GbE ühendust või 32 100GbE ühendust. Tabel näitab, milliseid erinevaid tihedusvõimalusi antud süsteem pakub.

Rakendus Hydra-kaabli konfiguratsioon 24-kiuliste MPO portide arv 1U pordi tihedus 4U pordi tihedus
10-GbE 1x24 MPO > 12xDPX LC 32 384 1536
40-GbE 1x24 MPO > 2x12 MPO 32 96 384
100-GbE 1x24 MPO > 1x24 MPO 32 32 128

Lihtsam ja tasuvam üleminek
24-kiuga magistraalkaablite süsteem pakub andmekeskustele kõige lihtsamat ja tasuvamat meetodit üleminekul 10GbE-lt 40- ja 100GbE-le, pakkudes tulevikukindlust ja valmisolekut järgneva kolme põlvkonna aktiivseadmete puhul.
Kuna 24-kiuga magistraalkaablid toetavad kõiki kolme rakendust, siis puudub vajadus magistraalkaabeldust uuendada. See ühtlasi tähendab, et andmekeskuste üleminek suurematele kiirustele on väga lihtne ja võtab vähem aega - kaablite infrastruktuuri täiustamine nõuab vaid uue kasseti, hüdrakaabli või patchkaabli väljavahetamist.
Kasutatud Kam Patel (TE Connectivity) artiklit

Tõlkis ja toimetas Taavi Tombak

Click to view Facebook tab