Cómo aumentar la velocidad y eficiencia en los centros de datos

El conector de E/S debe ofrecer la máxima flexibilidad en la elección del tipo de cable necesario para cada aplicación. Por ejemplo, supongamos que hay un bastidor de servidores que se conectan a un conmutador de la parte superior del bastidor. La mayoría de estas conexiones son bastante cortas, generalmente de tres metros o menos, por lo que es menos costoso usar cable de cobre. Pero algunas conexiones pueden ser más largas y requerir cable óptico. Mediante el uso de un conector de factor de forma conectable como SFP+, SFP28, QSFP+ o QSFP28, el fabricante ofrece al operador del centro de datos la posibilidad de elegir el cable adecuado para satisfacer necesidades específicas.

Según las tendencias de la industria, la interconexión de un servidor puede ser de 1 Gb/s, pero en algunas de las aplicaciones más exigentes, los servidores ahora admiten 10 Gb/s o incluso 40 Gb/s. Las conexiones de 40 Gb/s han existido durante un par de años, pero la última tendencia es ir a una solución de 25 Gb/s. La solución de 40 Gb/s implementa cuatro carriles de datos a 10 Gb/s cada uno, por lo que el fabricante puede construir equipos "inteligentes" que pueden tomar los datos, dividirlos en cuatro carriles y luego volver a ensamblar el flujo en 40 Gb/s. Por el contrario, 25 Gb/s utiliza un solo carril, por lo que tiene una menor sobrecarga y facilita la implementación en el servidor y el conmutador.

Cuando toma un conjunto de cable de cobre y lo reemplaza con un módulo óptico, la señal se convierte de eléctrica a óptica, por lo que el módulo ahora está disipando energía. Esto puede ser menos crítico en un servidor donde solo hay una o dos interconexiones, pero es un factor importante en un conmutador donde puede haber hasta 48 interconexiones. La gestión térmica adquiere una importancia crítica porque ahora el equipo tiene 48 pequeños calentadores que se suman al calor ya generado por los componentes internos.

Con las interconexiones ópticas, los fabricantes necesitan optimizar para un nuevo conjunto de dinámica, y necesitan módulos ópticos que disipen menos energía y conectores de E/S que puedan ayudar a gestionar esa carga térmica.

En los interruptores, los conectores deben ser lo más pequeños posible para proporcionar la mayor densidad de E/S y, al mismo tiempo, acomodar módulos ópticos con las cargas térmicas mencionadas anteriormente. Los clientes desean 24, 48 o incluso más conexiones en un chasis 1RU. Una de las respuestas de la industria son los nuevos conectores SFP-DD, OSFP y QSFP-DD. Los MSA (acuerdo de múltiples fuentes) de la industria han definido recientemente estos nuevos estándares de conectores para permitir no solo una mayor densidad, sino también una mejor gestión térmica, lo que permite hasta 12 Tbit/s en un chasis de 1RU.

Aunque los estándares dictan el rendimiento general de un canal de interconexión (pérdida de host + conector + conjunto de cable, etc.), los fabricantes de conectores también diferencian sus productos al ofrecer un rendimiento mejorado de integridad de la señal. Por ejemplo, un conector o conjunto de cable de mejor rendimiento proporciona más margen de diseño al diseñador del equipo para permitir alcances de canal más largos o materiales de PCB de menor costo. Los conectores se envían hoy con múltiples pares de 25 Gb/s para aplicaciones de 25, 100 y 400 Gb/s, y también están en desarrollo o se envían ahora con pares de 50 Gb/s.

Como el equipo necesita soportar densidades más altas de rendimiento de E/S, su placa base común también debe soportar la creciente velocidad de datos agregada. Con una tarjeta de línea que admita 24 o 48 puertos de 100 Gigabits, se necesita un conector de placa base común con la capacidad suficiente. Los fabricantes de equipos necesitan conectores de placa base común de próxima generación que admitan 10, 25, 50 Gb/s y más allá del ancho de banda por par diferencial.

De hecho, la placa base común es lo primero en lo que piensan los diseñadores de equipos. Van a vender este equipo a grandes proveedores de red, que quieren que el equipo dure tantos años como sea posible. Si pueden diseñar un chasis de placa base común para que pueda admitir una tarjeta de línea de primera generación a 10 Gb/s, y una tarjeta de línea de segunda generación puede conectarse al mismo chasis a 25 Gb/s, luego 50 Gb/s, luego 100 Gb/s, el mismo equipo se puede retener en ese centro de datos durante mucho tiempo, solo las tarjetas de línea deben reemplazarse.

El ingeniero de desarrollo de equipos también se centra en la arquitectura de entrega de energía. Como se discutió, un mayor ancho de banda y una mayor densidad de E/S conducen a mayores requisitos de energía. Los proveedores de conectores habilitan estas arquitecturas de alimentación con sistemas de conectores de alimentación de mayor densidad y menor pérdida (caída de voltaje) para arquitecturas de suministro de energía cableadas, de barra colectora, placa base común o cableada.

Nathan Tracy tiene más de 30 años de experiencia en desarrollo de tecnología, marketing, ventas y desarrollo de negocios para TE Connectivity. Actualmente, es tecnólogo en el equipo de arquitectura de sistemas y gerente de normas de la industria, impulsando actividades estándares y trabajando con clientes clave en nuevas arquitecturas de sistemas para el mercado de comunicaciones de datos.