CommScope: ‘Behoefte aan netwerkcapaciteit groeit ongekend snel’

Of het nu gaat om de sterke groei in SaaS of de minstens zo forse toename in het gebruik van AI en machine learning, bij steeds meer organisaties groeit de behoefte aan bandbreedte fors. Tegelijkertijd stelt men ook steeds hogere eisen aan latency. Logisch dus dat datacenterbeheerders nadrukkelijk naar de toekomst van hun structured cabling-infrastructuur kijken, vertellen Rogier den Boer en Barend van de Lagemaat van CommScope. Wie vandaag investeert in 100G, doet er verstandig aan om rekening te houden met migratie naar 400G en - over enkele jaren - zelfs naar 800G. CommScope schreef er een eBook over.

Structured cabling wordt bij steeds meer organisaties maatwerk op basis van standaard componenten. Afhankelijk van de inschatting die een klant maakt proberen we een infrastructuur te ontwerpen die zo goed mogelijk op die behoeften inspeelt. Het is best wel opmerkelijk om te zien dat de toekomstige behoeften lang niet altijd zo gemakkelijk in kaart te brengen is. We zien bij bijvoorbeeld productiebedrijven dat zij in hoog tempo digitaliseren waardoor zij in korte tijd een enorme groei in bandbreedtebehoefte zien. In andere sectoren zien we dat de opkomst van AI en machine learning zo snel gaat dat bovendien steeds hogere eisen aan latency worden gesteld.

Toekomst van structured cabling

We spraken Rogier den Boer en Barend van de Lagemaat naar aanleiding van een eBook dat CommScope heeft geschreven over de toekomst van structured cabling. Waar veel datacenters nu met 40G en 100G bezig zijn, gaat het in dit document over de toekomst. Het eBook ‘What’s Next for the Data Center; 400G and Beyond’ (zie ook kader) gaat ook al in op 800G. Wie met de implementatie van 100G aan de slag is, moet zich natuurlijk nu al voorbereiden op de volgende generaties. “Het is inderdaad een vraag die we ons steeds vaker gesteld wordt”, vertelt Den Boer.

‘In het datacenter is capaciteit een kwestie van checks & balances tussen servers, switches en connectiviteit’, schrijft James Young van CommScope in het eerder genoemde eBook. Elk pusht de ander om sneller en goedkoper te zijn. Switch-technologie was jarenlang de belangrijkste drijfveer. Met de introductie van Broadcom's StrataXGS Tomahawk 3 switches kunnen datacenterbeheerders nu de switching- en routing-snelheden verhogen tot 12,8 Tbps en hun kosten per poort met 75 procent verlagen. De beperkende factor leek de CPU te worden, maar eerder dit jaar introduceerde NVIDIA zijn nieuwe Ampere-chip voor servers. Processors die bij gaming worden gebruikt, blijken perfect te zijn voor het afhandelen van de training en op inferenties gebaseerde verwerking die nodig is voor kunstmatige intelligentie (AI) en machine learning (ML).

Bottleneck verschuift naar netwerk

Met switches en servers die op schema liggen om 400G en 800G te ondersteunen, verschuift de druk naar de fysieke laag om het netwerk in evenwicht te houden. IEEE 802.3bs, goedgekeurd in 2017, maakte de weg vrij voor 200G en 400G Ethernet. De IEEE heeft echter pas onlangs zijn bandbreedtebeoordeling voor 800G en meer afgerond. Gezien de tijd die nodig is om nieuwe standaarden te ontwikkelen en toe te passen, kunnen we al achterop raken. Fabrikanten van bekabeling en optische apparatuur zetten zich in om het momentum gaande te houden, aangezien de industrie ernaar streeft de lopende overgangen van 400G naar 800G, 1,2 Tb en verder te ondersteunen.

Hoe wordt hierop ingespeeld? ‘Serverconfiguraties en bekabelingsarchitecturen evolueren’, schrijft Young. ‘Aggregatie-switches gaan van de bovenkant van het rack (TOR) naar het midden van de rij (MOR) en worden verbonden met de switch-fabric via een gestructureerd patchpaneel voor bekabeling. Als u nu naar hogere snelheden wilt migreren, hoeft u alleen maar de server-patchkabels te vervangen in plaats van de langere switch-to-switch-verbindingen. Dit ontwerp elimineert ook de noodzaak om 192 actieve optische kabels (AOC's) tussen de switch en servers te installeren en te beheren’.

Form factor van transceivers

Nieuwe ontwerpen in insteekbare optische modules geven netwerkontwerpers extra tools, aangevoerd door 400G-ondersteunende QSFP-DD en OSFP. Beide form factoren hebben bieden  acht 50G PAM4’s. Wanneer geïmplementeerd in een configuratie met 32 ​​poorten maken de QSFP-DD- en OSFP-modules 12,8 Tbps mogelijk in een 1RU-apparaat. De OSFP- en de QSFP-DD form factor ondersteunen de huidige 400G optische modules en de volgende generatie 800G optische modules. Met behulp van 800G-optica behalen switches 25,6 Tbps per 1U.

Er zijn ook meer connectoropties om 400G MMF-modules met kort bereik te ondersteunen. De 400GBASE-SR8-standaard maakt een MPO-connector met 24 vezels mogelijk (voor oudere toepassingen) of een MPO-connector met één rij 16 vezels. De vroege favoriet voor serverconnectiviteit voor cloud is de MPO16 met één rij. Een andere optie, 400GBASE-SR4.2, maakt gebruik van een enkele rij MPO 12 met bidirectionele signalering, handig voor switch-to-switch-verbindingen. IEEE802.3 400GbaseSR4.2 is de eerste IEEE-standaard die bidirectionele signalering op MMF gebruikt en introduceert OM5 multimode-bekabeling. OM5-glasvezel breidt de ondersteuning voor meerdere golflengten uit voor toepassingen zoals BiDi, waardoor netwerkontwerpers 50 procent meer afstand krijgen dan met OM4.

Gaan we snel genoeg?

Analisten voorspellen dat 800G-optische technologie binnen de twee jaar nodig zijn. Daarom werd in september 2019 een 800G pluggable MSA gevormd om nieuwe toepassingen te ontwikkelen, waaronder een goedkope 8x100G SR multimode-module voor 60 tot 100 meter. Het doel is om een goedkope 800G SR8-oplossing te leveren waarmee datacenters goedkope servertoepassingen kunnen ondersteunen. De MSA zou het verhogen van de switch radix en het verminderen van het aantal servers per rack ondersteunen.

Ondertussen werkt de IEEE 802.3db-taskforce aan goedkope VCSEL-oplossingen voor 100G per golflengte en heeft ze de haalbaarheid aangetoond van het bereiken van 100 meter boven OM4 MMF. Dit zou serververbindingen kunnen transformeren van in-rack DAC naar MOR/EOR high-radix-switches.

“Het goede nieuws is dat er tussen de normalisatie-instellingen en de industrie belangrijke en veelbelovende ontwikkelingen gaande zijn die datacenters naar 400G en 800G kunnen brengen”, zegt Den Boer. “Het wegnemen van de technologische hindernissen is echter slechts een deel van de uitdaging. De andere is timing. Omdat vernieuwingscycli elke twee tot drie jaar worden uitgevoerd en nieuwe technologieën steeds sneller beschikbaar komen, wordt het voor operators moeilijker om hun overgangen goed te timen.”

Meer weten?

Het eBook ‘What’s Next for the Data Center; 400G and Beyond’ kan hier gedownload worden.