Migrazione a un data center a 40 Gbps con la tecnologia bidirezionale QSFP di Cisco

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1 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 Cisco e/o i relativi affiliati. Tutti i diritti riservati. Il presente documento contiene informazioni pubbliche di Cisco. Pagina 1 di 7

2 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) 2013 Cisco e/o i relativi affiliati. Tutti i diritti riservati. Il presente documento contiene informazioni pubbliche di Cisco. Pagina 2 di 7

3 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 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 Cisco e/o i relativi affiliati. Tutti i diritti riservati. Il presente documento contiene informazioni pubbliche di Cisco. Pagina 3 di 7

4 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) $ $ $ Cisco QSFP BiDi (288 connettori da 2 fibre) (in USD) $ 0 $ 0 $ 0 Risparmio (in USD) $ $ $ 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) $ $ $ Cisco QSFP BiDi (288 connettori da 2 fibre) (in USD) $ $ $ Risparmio (in USD) $ $ $ 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 2013 Cisco e/o i relativi affiliati. Tutti i diritti riservati. Il presente documento contiene informazioni pubbliche di Cisco. Pagina 4 di 7

5 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 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 SR Cisco e/o i relativi affiliati. Tutti i diritti riservati. Il presente documento contiene informazioni pubbliche di Cisco. Pagina 5 di 7

6 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 Cablaggio trunk a 12 fibre MPO-MPO (90m) (solo 8 fibre necessarie per QSFP SR4) Prezzo unitario (listino prezzi del produttore in USD) Quantità $ ,67 $ Modulo trunk a 12 fibre MPO-MPO $ 525 0,67 $ 350 Jumper a 12 fibre MPO $ 340 2,00 $ 680 Prezzo proporzionale della fibra per 100 di collegamento a 40 Gbps Prezzo estrapolato della fibra per 384 collegamenti da 100 m a 40 Gbps Prezzo esteso (listino prezzi del produttore in USD) $ $ 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 Cablaggio trunk a 12 fibre MPO-MPO (90m) (solo 2 fibre necessarie per QSFP BiDi) Prezzo unitario (listino prezzi del produttore in USD) Quantità $ ,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 Prezzo estrapolato della fibra per 100 m di collegamento 40 Gigabit Ethernet Prezzo esteso (listino prezzi del produttore in USD) $ 545 $ 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 Cisco e/o i relativi affiliati. Tutti i diritti riservati. Il presente documento contiene informazioni pubbliche di Cisco. Pagina 6 di 7

7 Per ulteriori informazioni Per ulteriori informazioni sul ricetrasmettitore Cisco BiDi a 40 Gbps, collegarsi all'indirizzo Stampato negli Stati Uniti C / Cisco e/o i relativi affiliati. Tutti i diritti riservati. Il presente documento contiene informazioni pubbliche di Cisco. Pagina 7 di 7