Enfrentando os desafios econômicos e de capacidade, em um cenário em evolução, nos datacenters da América Latina e Caribe

Por Andrés Madero, CTO da Infinera para América Latina e Caribe

Os datacenters na América Latina e no Caribe estão ampliando sua modularidade e natureza distribuída.

Porém, os datacenters não existem isoladamente. Como em outras partes do mundo, os datacenters exigem conectividade local, regional e às vezes submarina – conectividade óptica de alta velocidade – para vinculação com outros centros de dados, pessoas e aplicações que utilizam seus recursos de computação e armazenamento.

Enquanto indústria, como podemos evoluir e adaptar as soluções de interconexão de datacenters (DCI) para suportar as demandas crescentes de capacidade de expansão de datacenters em hiperescala, ao mesmo tempo em que também apoiamos a diversidade dos menores, modulares e distribuídos?

A resposta tem três partes: escolhas de plataformas ópticas modulares mais compactas, inovações em mecanismos ópticos coerentes, quer embutidos quer conectáveis, e maior espectro de transmissão por par de fibras. 

Resumindo, precisamos dimensionar corretamente a capacidade e o investimento em DCI para atender às demandas de transmissão dos datacenters desde o início, enquanto permitimos a expansão econômica e com eficiência energética com o passar do tempo.

Um chassi que atenda todos os ambientes

Embora a categoria DCI tenha começado com transponders pequenos, do tipo servidor, equipados com mecanismos ópticos coerentes, a indústria evoluiu rapidamente para plataformas modulares compactas mais flexíveis, com placas que podem ser misturadas e combinadas (mix-and-match) para suportar de modo prático qualquer funcionalidade desejada, como visto na Figura 1. 

Os chassis estão disponíveis em uma faixa ampla de profundidades, para suportar a implantação em diversos ambientes. Essas plataformas permitem misturar sistema de linha óptica e funcionalidade de transponder, e podem ser estendidas com conectividade entre múltiplos chassis, o que permite o fácil gerenciamento de elementos de rede simples com capacidade de expansão. Esse modelo de pagamento de acordo com o crescimento permite que os operadores expandam apenas quando necessário, equilibrando custo e consumo de alimentação com capacidade.

Figura 1: Plataforma DCI modular compacta com trenós “mix-and-match”

[Legenda: ARQUITETURA BASEADA EM TRENÓ - Conectáveis - SISTEMA EM UMA LÂMINA].

Movimentação na velocidade da luz

Com maior integração vertical, mecanismos ópticos coerentes com tecnologia líder estão evoluindo simultaneamente em duas direções: 1) conectáveis menores, e com menor potência, que podem atingir 1.000 km ou mais; e 2) mecanismos ópticos embutidos, baseados em placas e com tecnologia sofisticada de transmissão e recebimento, que maximiza o alcance de capacidade e a eficiência espectral.

Com capacidades crescentes em pequenos conectáveis 400G QSFP-DD, IP sobre DWDM (IPoDWDM) está começando a ser realizado com implantações diretas em roteadores e switches. Conectáveis básicos 400ZR suportam aplicativos DCI até 120 km, com configurações fixas e transmitindo apenas tráfego de Ethernet. Conectáveis 400G ZR+ mais avançados oferecem programabilidade aumentada, suporte para tráfico OTN e Ethernet e melhor desempenho óptico, para suportar conectividade metropolitana/regional e de longa distância. Conectáveis 400G XR suportam aplicações de alto desempenho de ponto a ponto, como ZR+, e implantações de ponto a multiponto, onde um conectável óptico 400G simples pode se comunicar simultaneamente com vários conectáveis 100G, em incrementos de 25 Gb/s.

Os mecanismos embutidos atuais, como ICE6 da Infinera, atingem 800 Gb/s por comprimento de onda em distâncias que se aproximam de 1.000 km, enquanto os mesmos mecanismos 800G podem entregar 600 Gb/s até 3.000 km e 400 Gb/s cobrindo quase todas as partes do mundo, incluindo trechos submarinos, que podem medir 10.000 km. Porém, mecanismos de 1.2 Tb/s por comprimento de onda e acima estão surgindo nos laboratórios de desenvolvimento e são ideais para soluções de conectividade DCI de longa distância.

Mecanismos embutidos também são ideais onde a fibra é escassa e alta eficiência espectral é necessária. Por exemplo, em situações em que um operador de datacenter está locando fibra, mecanismos ópticos embutidos podem reduzir custos operacionais ao maximizar a quantidade de transmissão de dados sobre um par simples de fibra, para evitar a locação de um segundo par de fibras ou enterrar novas fibras. O consumo de alimentação de mecanismos ópticos coerentes 800G atuais também melhora drasticamente, utilizando 89% menos alimentação por bit do que mecanismos similares 10 anos atrás.

Colocando mais pistas e automóveis na estrada

Na maior parte do mundo, as redes DWDM utilizaram apenas a banda C do espectro de fibra, porém, os operadores de escala web com datacenters de hiperescala foram os primeiros a adotar transmissão de banda C+L na mesma fibra. Assim como ao acrescentar pistas em uma estrada, a expansão do espectro utilizável em uma fibra permite entregar mais capacidade. 

Porém, nos últimos anos, os operadores focaram em obter ganhos de capacidade ao usar mecanismos ópticos espectralmente mais eficientes, com esquemas de modulação avançada. Uma vez que esses ganhos de eficiência diminuem com cada geração sucessiva, os avanços nos componentes dos sistemas de linhas ópticas, como amplificadores e switches seletivos de comprimento de onda (WSS) podem aumentar, com uma ótima relação custo-benefício, o espectro de transmissão de 4,8 THz para 6,1 THz, em bandas Super C e Super L, obtendo, com um pequeno custo incremental de infraestrutura de sistema de linha, um ganho de 27% no espectro incremental e na capacidade de transmissão por par de fibra. Embora ainda esteja em fase inicial, busque implantações de Super C e Super L em redes DCI futuras.

Figura 2: Expansão do espectro Super C e Super L

A construção de datacenters não apresenta sinais de abrandamento e, embora ainda sejam críticos e estejam em crescimento, os grandes datacenters de hiperescala estão dando lugar a um número crescente de sites menores, modulares e diversos. 

Essa mudança vai acelerar as implantações modulares compactas, com uma variedade de placas e chassis que atendem a diversos tipos de necessidades, uma coleção de mecanismos ópticos embutidos e conectáveis e um aumento do espectro de transmissão por fibra. 

Quando combinada, a arquitetura desta solução permite ter um preço de entrada baixo, consumo de alimentação reduzido e uma pegada pequena, bem como escalabilidade flexível para atender às demandas de capacidade futura.

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