En este artículo, analizamos las fuerzas que impulsan la computación en nube de telecomunicaciones y exploramos los desafíos de adoptar esta tecnología. A continuación, examinamos cómo Lanner resuelve estos desafíos con dispositivos de clase portadora 2U capaces de un rendimiento de 400 Gbps, y consideramos cómo las últimas tecnologías Intel® – incluyendo procesadores, chipsets, controladores Ethernet y conmutadores – impulsan esta solución. Por último, mostramos cómo el software de comunicaciones preintegrado simplifica el desarrollo y acelera el tiempo de lanzamiento al mercado.
La oportunidad de la nube de telecomunicaciones
Con el cloud computing transformando casi todas las industrias, los proveedores de telecomunicaciones tienen una oportunidad única. No sólo pueden utilizar la computación en nube para mejorar sus operaciones existentes, sino que también pueden asumir nuevos roles como proveedores de nube. Con sus bien establecidos negocios basados en redes, presencias locales, relaciones con clientes y experiencia en agregadores, los proveedores de telecomunicaciones tienen muchas ventajas sobre otros proveedores de cloud.
El paso a las redes definidas por software (SDN) es un factor clave para la computación en nube de telecomunicaciones. SDN permite a los proveedores de telecomunicaciones desplegar funciones de red virtualizadas (VNF) cuando y donde se necesiten para lanzar nuevos servicios, crear nuevos negocios con socios de ecosistema y mejorar las operaciones de red. Las aplicaciones sensibles a la latencia se pueden alojar localmente, mientras que las aplicaciones menos sensibles se pueden centralizar para mejorar la rentabilidad. En resumen, SDN permite programar, gestionar y optimizar la red de forma más dinámica y a mayor escala.
Para tener éxito en este nuevo contexto, los operadores están pasando de las “cajas de pizza” que proporcionan una funcionalidad limitada. El costo, la complejidad y la escalabilidad de estos dispositivos no se adaptan a los centros de datos de red. En cambio, necesitan una solución que consolide las funciones en el menor número posible de dispositivos. La plataforma Lanner Hybrid Telecommunications Computing Architecture (Lanner HybridTCA*) fue diseñada teniendo en cuenta estas necesidades. Inicialmente lanzada hace cinco años y actualizada con la última tecnología Intel®, esta innovadora plataforma de clase portadora integra el plano de control y el plano de datos en un único dispositivo 2U, ofreciendo un rendimiento de hasta 400 Gbps. Como se muestra en la Figura 1, HybridTCA emplea un diseño modular fácil de configurar.
Como su nombre indica, HybridTCA se basa en la tecnología AdvancedTCA* (ATCA*). Lo que los distingue es la flexibilidad de HybridTCA. Los estándares AdvancedTCA limitan cada tarjeta a 200 W. Con HybridTCA, todo es personalizable. Por ejemplo, cada placa de la plataforma de comunicación HCP-72i2 HybridTCA* puede admitir hasta cuatro CPU con un presupuesto térmico de 130 W para cada CPU. HybridTCA es también hasta un 70 por ciento más pequeño y hasta un 70 por ciento más eficiente energéticamente que los electrodomésticos tradicionales. De hecho, un diseño 2U HybridTCA puede superar a un diseño 5U ATCA.
La arquitectura del HybridTCA se centra en el plano medio. Esta tarjeta conecta los otros elementos entre sí, haciendo innecesarias las conexiones por cable. En la parte trasera, la unidad Back Blade Unit (BBU) puede alojar dos cuchillas de procesamiento. Utilizando la familia de productos más reciente del procesador Intel® Xeon® E5-2600 v3, cada tarjeta puede alojar configuraciones de doble zócalo con 24 núcleos para un total de 48 núcleos en dos BBU. La interconexión entre estas dos tarjetas pasa por el puerto Non-Transparent Bridge (NTB) en las CPUs, logrando un ancho de banda superior a 30 Gbps. Debido a que la arquitectura puede soportar hasta cuatro CPUs por BBU, el sistema puede expandirse a un mayor número de núcleos en el futuro.
La unidad FBU (Front Blade Unit) admite hasta tres blades de interfaz Ethernet intercambiables que pueden configurarse con hasta 36 puertos de red Gigabit Ethernet (GbE) o 24 puertos de red GbE de 10x en una serie de pequeñas combinaciones de formato enchufable (SFP) o de cobre. La unidad de almacenamiento frontal admite hasta tres unidades de disco duro (HDD) de 3,5″ o seis unidades de disco duro de 2,5″ o unidades de estado sólido (SSD). Debajo del área de almacenamiento se encuentran los puertos USB y serie y el puerto de gestión de la interfaz de gestión de plataforma inteligente (IPMI).
El HybridTCA cuenta con unidades de alimentación redundante de 1600 W, y todos los ventiladores del sistema se colocan en cada BBU para facilitar el servicio. A través de la certificación FIPS/NEBS, las capacidades de hot plug y hot swap, las fuentes de alimentación y ventiladores redundantes, y la rica capacidad de gestión IPMI, las plataformas Lanner HybridTCA ofrecen altos niveles de fiabilidad, disponibilidad y facilidad de servicio.
La modularidad facilita la configuración. Por ejemplo, para crear un conmutador SDN de gama alta, la plataforma podría integrar un conmutador BBU basado en el conmutador Intel® Ethernet FM6000 con una tarjeta de control BBU basada en la familia de productos del procesador Intel Xeon E5-2600 v3. Para la virtualización de funciones de red (NFV), podría consolidar aceleradores a través de FBUs para mejorar el rendimiento. La plataforma también es adecuada para el almacenamiento definido por software. Para satisfacer las necesidades de estas aplicaciones, Lanner creó el FX-3710 que se muestra en la Figura 2. Este dispositivo de almacenamiento en nube para montar en rack 3U integra dos BBU basadas en la familia de procesadores Intel Xeon E5-2600 v3 con hasta 20 bahías para unidades de disco duro SATA/SAS de 2,5″ y seis ranuras PCI Express* (PCIe*) orientadas hacia adelante para ofrecer una capacidad de almacenamiento impresionante.
Bajo la capucha
Para hacer del HCP-72i2 una potente plataforma de rendimiento de clase portadora, Lanner se basa en las últimas tecnologías Intel:
- Intel® Xeon® Processor E5-2600 v3 product family – Basados en la microarquitectura Haswell de Intel, estos nuevos procesadores proporcionan cachés más grandes y hasta un 20 por ciento más de núcleos que la generación anterior. En combinación con mejoras de hardware como Intel® Advanced Vector Extensions (Intel® AVX) 2.0, estas mejoras ofrecen un rendimiento hasta 2,2 veces superior al de la generación anterior.
- Intel® Communications Chipset 89xx Series – Diseñado para cargas de trabajo de comunicaciones, este chipset incluye la tecnología Intel® QuickAssist para aumentar la eficiencia de las cargas de trabajo mediante la descarga de operaciones criptográficas, de compresión y de paquetes de computación intensiva. Lanner soporta este chipset en sus blades de red FBU.
- Intel® Ethernet Controller XL710 Series –Este controlador de próxima generación ofrece conectividad probada de 10 GbE y 40 GbE, además de extender la tecnología de virtualización Intel® (Intel® VT) más allá del chipset para ofrecer innovaciones y desempeño de virtualización de E/S líderes en la industria. Estos controladores Ethernet están disponibles en los blades FBU.
- Intel® Ethernet Switch FM6000 Series –Este conmutador Ethernet de 10/40 Gbps de velocidad de cable totalmente integrado proporciona una forma práctica de realizar la transición a un protocolo de tipo OpenFlow basado en el procesamiento de flujo, a la vez que es compatible con los protocolos de conmutación y enrutamiento tradicionales. Soporta conmutación de baja latencia de 10/40 GbE con características como el procesamiento flexible de cabeceras de trama para entornos SDN. Este interruptor está disponible en una BBU o FBU.
- Data Plane Development Kit (DPDK) – Este conjunto de librerías y controladores para el procesamiento rápido de paquetes se ejecuta en el entorno de espacio de usuario Linux*, ayudando en la gestión de memoria, búferes, colas y clasificaciones de flujo. Los experimentos de Lanner muestran que usando DPDK, el reenvío de paquetes puede alcanzar la velocidad de línea incluso con paquetes pequeños de 64 bytes. Este desempeño transforma a los procesadores Intel® en una excelente arquitectura de red. La combinación del DPDK y la tecnología Intel® QuickAssist elimina la necesidad de procesadores de red especializados en dispositivos de red, y permite a Lanner HybridTCA manejar todo el control, datos, administración y computación usando procesadores Intel.
Lanner HybridTCA también integra la plataforma de red inteligente Wind River*. Este software optimizado basado en Linux* se basa en DPDK para permitir la aceleración de aplicaciones, la inspección profunda de paquetes (DPI) y el análisis de flujo en un único sistema (Figura 3). Al incluir todos los componentes necesarios para consolidar las aplicaciones de planos de gestión y planos de datos, la plataforma puede ahorrar a los equipos de desarrollo varios años de ingeniería construyendo y probando un sistema. (Al igual que Lanner, Wind River es miembro asociado de Intel® Internet of Things Solutions Alliance.
Casos de Uso
La plataforma HybridTCA se puede utilizar en una amplia gama de aplicaciones de centros de datos. Por ejemplo, podría utilizarse como un aparato de alta disponibilidad (HA). Como se ilustra en la Figura 4, todos los puertos Ethernet en el frente están conectados a ambas tarjetas a través de un conmutador PCIe. Cada par de puertos Ethernet puede ser asignado a cualquiera de las placas por software. Por defecto, cada placa controla la mitad de los puertos y cada placa tiene su propio sistema operativo (SO). Ambas tarjetas se sincronizan a través de dos puertos SFP+ de 10 GbE en el área de gestión. Si un host falla, el otro se hará cargo y controlará todo el tráfico.
La plataforma también puede ser utilizada como una máquina DPI para proporcionar funcionalidades tales como control de políticas y cobro, calidad de experiencia (QoE) y análisis de suscriptores. La gestión de paquetes y el cálculo pueden separarse en las dos placas, y todos los paquetes procedentes de una placa pueden pasar a otra a través de la NTB para lograr la máxima eficiencia.
A Solución versátil
Ya en uso en telecomunicaciones para la entrega de aplicaciones, balanceo de carga y seguridad de centros de datos de alta gama, la plataforma Lanner HybridTCA demuestra la versatilidad de la última tecnología Intel. Además, el diseño modular de la plataforma puede adaptarse a una amplia gama de usos, lo que ayuda a los proveedores de servicios a mantenerse al día con los rápidos cambios de los mercados. Combinando las mejores características de las capacidades del centro de datos y de la infraestructura de telecomunicaciones, la plataforma HybridTCA es un excelente complemento para las necesidades de la nube de telecomunicaciones.