La anhelado Terabit Ethernet está empezando a parecer una realidad.
Cerca, pero no todavía, está la Ethernet de 400 Gbit/s, que ya es una realidad. De hecho, la Ethernet de 400 Gbit/s ha sido probada en la 2019 European Conference on Optical Communication, por un gran proveedor de red.
Mientras que 100 Gigabit/s se está extendiendo por todas partes, con switches que agregan múltiples enlaces de 100 Gigabit con poderosos transceptores ópticos de factor pequeño, 400 Gigabit/s está empezando a dar la vuelta a la esquina. Los centros de datos a gran escala de los primeros usuarios, como Amazon, Google y Facebook, están empezando a adoptar el Ethernet de 400 Gigabits (400GbE).
Pero manténganse en sus asientos, porque probablemente todavía no veremos el terabit en un solo enlace. Al menos en los próximos años.
Entonces, ¿por qué tanto alboroto por las velocidades de Terabit Ethernet?
¿Qué es Terabit Ethernet?
Si un Terabit (1 Tb) es igual a 1000 Gigabits, entonces un Terabit Ethernet (TbE) es exactamente 1000 Gigabit Ethernet. Pero en el mundo Ethernet, el concepto de Terabit Ethernet está sentando las bases para alcanzar velocidades reales de Ethernet a 1000 Gigabit/s (1 TbE). La velocidad real de Terabit Ethernet todavía no está ocurriendo (como en 2019), pero es probable que comencemos a verla en un futuro próximo.
Por ahora, la gente se refiere a Terabit Ethernet (TbE) para velocidades de Ethernet superiores a 100 Gbps. Aunque 10GbE y 40GbE son más comunes, ya estamos empezando a ver 100GbE, especialmente en grandes centros de datos y empresas.
La Evolución: De 1GbE a 1000GbE
El Gigabit Ethernet (GbE) nació alrededor de 1999 y ahora es un estándar en cables Ethernet para redes domésticas a pequeña escala. Luego vinieron los estándares de velocidad más altos, como el 10GbE y 40GbE, que fueron definidos por el mismo estándar IEEE 802.3ba-2010 y son más comunes en los centros de datos.
Cuando llegó el estándar 100GbE, también llegó la “carrera” para alcanzar la Ethernet Terabit.
Ya en 2012, el IEEE P802.3bs Task Force empezó a trabajar en los estándares 200GbE y 400GbE, que son similares a la tecnología que hay detrás de 100 Gigabit Ethernet. Cuando se aprobaron los estándares 200GbE y 400GbE en 2017, los proveedores de redes ya ofrecían switches y transceptores que soportaban esas tecnologías. Se espera que estas dos tecnologías se vean a finales de 2020.
Según la Ethernet Alliance, se prevé que las velocidades superiores a 800 GbE, 1.0GbE e incluso 1.6GbE se conviertan en estándares después de un par de años a partir de ahora, posiblemente alrededor de 2025.
Los bloques de construcción del Terabit
Alcanzar el nivel de velocidades de Terabit Ethernet es cuestión de combinar los componentes adecuados. Cableado, puertos y dispositivos de red.
Desde el consenso de IEEE en 2012, ha habido un gran esfuerzo por parte de la industria de redes para desarrollar la tecnología adecuada para soportar Terabit Ethernet. Esta tecnología incluye conmutación de silicio, óptica integrada, nuevas interfaces ópticas/eléctricas, nuevos módulos como el QSFP-DD, y más.
Así que, por ahora, ¿qué se necesita para soportar las velocidades de Terabit Ethernet?
- Cableado
- Módulos ópticos
- Conmutación
Cableado
Debido a la economía, las instalaciones de cableado de cobre han sido el método preferido para ejecutar Ethernet. Los cables de cobre y sus interfaces siempre han sido considerablemente más baratos que la fibra óptica. De hecho, los cables de cobre actuales Cat6e y Cat7 pueden soportar 10GbE o incluso más y son menos costosos que la fibra óptica.
Pero ahora, la fibra óptica se está convirtiendo en la nueva norma en los centros de datos. Aunque el cobre sigue siendo más barato, las ventajas de utilizar fibra óptica sobre el cobre son sustancialmente mayores. Y una de las razones más importantes para elegir cables de fibra óptica, especialmente para Terabit Ethernet, es su ancho de banda.
Por ahora, los centros de datos tradicionales están utilizando las velocidades Ethernet de 10 Gb y 40 Gb a través de cableado óptico de fibra multimodo (MMF) o de fibra monomodo (SMF). Pero la fibra óptica puede superar con creces las velocidades de 100 Gbit/s, algo que no es posible con los estándares de cobre actuales.
Módulos ópticos
Los módulos ópticos son probablemente uno de los componentes más importantes de la tecnología Terabit Ethernet, especialmente factores de forma como QSFP28, QSFP-DD, OSFP y CFP8. Estos pequeños factores de forma son conectables, de bajo consumo e interoperables con diferentes proveedores.
Hoy en día, el pequeño factor QSFP28 está comenzando a ser ampliamente adoptado. El equipo de red que soporta los 100Gb a menudo viene con la QSFP28.
El nuevo QSFP-DD (Quad Small Form Factor Pluggable Double Density), en particular, es un nuevo módulo óptico que opera en modulación PAM4 de 50 Gb/s sobre fibra óptica. Este módulo es capaz de soportar 200 Gb/s e incluso 400 Gb/s de ancho de banda agregado.
Conmutación
Los cables y los módulos de interfaz no son los únicos actores clave que ayudarán a alcanzar las velocidades de Terabit Ethernet. En el centro de cualquier tecnología Ethernet deben estar los dispositivos de interconexión, tales como conmutadores o routers. Para poder soportar 100GbE o incluso 400GbE, la inteligencia en el equipo de red también necesita ser actualizada.
Algunos dispositivos de red necesitarán tener ópticas a nivel de placa o ASICs correctos para manejar las velocidades de Terabit Ethernet.
Un ejemplo excelente de un dispositivo de red de alto rendimiento que soporta una velocidad de conexión de 100 GbE es el NCA-6210 de Lanner. Este dispositivo utiliza la tecnología de hardware Intel Integrated QuickAssist, que acelera las cargas de trabajo críticas.
El dispositivo también viene con ocho ranuras para módulos que admiten interfaces de cobre o fibra de hasta 100G.
Ethernet vs inalámbrico
Con las muchas ventajas que ofrecen las tecnologías inalámbricas, como la movilidad, la seguridad y las velocidades, muchos centros de datos empresariales siguen prefiriendo las redes cableadas como su principal método de conexión.
Aunque la tecnología inalámbrica es impresionante, la Ethernet no desaparecerá pronto. El ancho de banda de alta capacidad, el rendimiento y la seguridad que ofrece Ethernet por cable no tienen rival. Y el Terabit es la prueba.
Por supuesto, la tecnología inalámbrica será fundamental para muchas de las nuevas tecnologías, como IoT y la movilidad. Además de eso, la 5G y la computación de borde ayudarán a impulsar esas tecnologías al quitar una gran carga de la red central y acercar la inteligencia al usuario final. Pero el tráfico deberá seguir distribuyéndose en los centros de datos. Internet sigue necesitando la infraestructura básica para interconectar los centros de datos y conectar sus componentes internos.
Terabit Ethernet estará en el corazón de estos centros de datos de próxima generación y también será fundamental para los avances en las redes en la nube.
Otros avances como los nuevos módulos ópticos como QSFP28 y QSFP-DD, fotónica a nivel de placa, despliegues de fibra y equipos de red modernos darán paso a anchos de banda más rápidos. Los nuevos estándares de comunicación, tales como Flexible Ethernet (FlexE), cifrado de enlaces de Media Access Control Security (MACsec), también ayudará a mejorar el ancho de banda y permitirá el uso de Terabit Ethernet.
Palabras finales
Por ahora, todavía no hay ningún estándar que permita 1 Terabit/s sobre Ethernet sobre un solo cable óptico (o longitud de onda).
Pero la promesa de alcanzar el terabit Ethernet está más cerca de lo que parece. Agregar un par de 100GbE en un switch de varios puertos puede llegar a través de 1 Terabit/s sobre Ethernet.
