SDN y NFV ganando tracción:¿está lista su infraestructura?

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ContenidoResumen Ejecutivo 3

El interés de los Carriers genera una respuesta en toda la industria 3

La oficina central evoluciona para dar soporte a las implementaciones SDN/NFV 4

Los módulos más pequeños permiten una fibra multimodo de bajo costo 5

Alineación de soluciones de infraestructura con el mapa de ruta de la industria 5

Tres pasos para una estrategia de cableado de migración de alta velocidad para el módulo SDN / NFV 6

Paso 1: Tipo de Fibra 6

Paso 2: Número de fibras del conector MPO 7

Paso 3: Densidad y administración de fibra 7

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De acuerdo con un reciente informe IHS Markit, el 100% de los proveedores de servicios dicen que desplegarán las Virtualización de las Funciones de la Red (NFV) en algún momento; el 81 por ciento espera hacerlo en 20172. Para un número creciente de CSPs, NFV y redes definidas por software (SDN, por sus siglas en inglés) son claves de una nueva arquitectura de red: tecnologías que pueden ofrecer niveles más altos de automatización, despliegues de servicios más rápidos y ágiles, nuevas fuentes de ingresos y mayor eficiencia en términos de administración, operaciones y costo.

Muchas compañías ya han comprometido importantes recursos para virtualizar sus redes. Ese interés ha ido en cascada, incentivando a los proveedores, los organismos de normalización y los integradores. Pero el éxito dependerá en última instancia de las capacidades de los CSPs para reequipar sus instalaciones existentes para acomodar estas nuevas tecnología

Esto implica el desplazamiento de los flujos de datos de una orientación tradicional de tres niveles a una red de leaf-spine de alta densidad con un flujo este-oeste, todos desplegados en el borde de la red. Este módulo pod puede aprovechar los ahorros en costos de la óptica multimodo de bajo costo. En este entorno en rápido movimiento, la migración a velocidades más altas es común y, en algunos casos, frecuente. Una planificación cuidadosa desde el principio puede resultar en una infraestructura de cableado capaz de soportar múltiples migraciones.

Para realizar los ahorros, una serie de factores deben ser considerados, incluyendo cómo la infraestructura del pod escalará y las aplicaciones anticipadas que la red deberá soportar. Los planes de migración de los CSP también deben alinearse con el mapa de ruta Ethernet en evolución para asegurar el soporte de las aplicaciones y la compatibilidad del equipo.

Al desarrollar una estrategia sólida, el equipo de ingeniería de CSP debe responder a tres preguntas críticas::

1. ¿Qué tipo específico de fibras ópticas debe utilizarse?

2. ¿Cuál es el número óptimo de fibra para los cables troncales MPO para asegurar el mejor uso de fibra para aplicaciones anticipadas?

3. ¿Cómo maximizar la densidad de puertos de fibra y equipos mientras se mantiene la red manejable?

Al concentrarse en las cuestiones clave, los equipos de ingeniería de CSP podrán migrar mejor su oficina central (CO) más grande y discreta a un entorno altamente flexible, adaptable y rentable.

El interés de los carriers genera una respuesta en toda la industriaEl potencial de SDN y NFV para transformar radicalmente la capacidad de red, el servicio al cliente y la rentabilidad organizacional ha atraído la atención de proveedores de servicios de comunicaciones, OEMs, integradores de sistemas, desarrolladores de software de terceros, organismos de estándares e iniciativas de código abierto.

AT&T, por ejemplo, está por delante de lo previsto para virtualizar el 75 por ciento de sus funciones de red para 20203 y ha introducido su plataforma de software Open Network Automation Platform (ONAP). Deutsche Telekom está migrando muchas de sus redes legadas a un entorno totalmente IP, con vistas a su finalización completa para finales de 2018. En julio de 2016, Google se unió a la Oficina Central Reestructurada como un proyecto de Datacenter (CORD). Otros socios de CORD son AT&T, Cisco, Comcast, Fujitsu, Ciena, China Unicom, Intel, NEC, Nokia, NTT, Radisys, Samsung, SK Telecom y Verizon.

“Un creciente grupo de operadores de nivel uno es líder en la implementación de NFV y SDN. Este grupo está impulsando una cantidad significativa de desarrollo en el ecosistema de NFV y SDN y está presionando a la comunidad de proveedores para que se adapte rápidamente a este nuevo enfoque arquitectónico de las redes”—Chris Antlitz, analista senior de TBR telecom

El interés demostrado por los principales operadores ha servido de catalizador, lo que impulsó un esfuerzo concertado de los organismos de normalización y proveedores para desarrollar un ecosistema SDN / NFV más robusto y más profundo capaz de soportar despliegues más grandes y más ambiciosos.

Mientras que las iniciativas de la industria y los anuncios con respecto a los planes de los carriers de adoptar más SDN / NFV reciben la mayor atención, un desafío más práctico -y tal vez más importante- es desarrollar la arquitectura de capa física que permite a los carriers maximizar los beneficios de SDN / NFV.

Resumen Ejecutivo

Alrededor del mundo, el apetito insaciable de los suscriptores por el contenido inalámbrico y datos móviles está empujando a las redes de proveedores de servicios de comunicación (CSP) al punto de ruptura. El tráfico de datos móviles ha crecido 4,000 veces en los últimos 10 años y casi 400 millones de veces en los últimos 15 años1.

Al mismo tiempo, la brecha entre la demanda de ancho de banda inalámbrico y los ingresos continúa creciendo, al igual que la competencia de los servicios over-the-top (OTT) y los nuevos competidores. Para superar estos desafíos, los CSP están reconsiderando todo, empezando por el diseño y dimensionamiento de su infraestructura de red.

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La Oficina Central evoluciona para dar soporte a las implementaciones de SDN/NFV Para soportar los requerimientos de baja latencia y alta velocidad de un entorno de computación/cloud altamente virtualizado, los CSP están comenzando a cambiar a una arquitectura de red spine/ leaf de dos capas desplegada en pods cercanos al borde. Dichos despliegues se conocen a menudo como una Oficina Central Re-diseñada como un Datacenter (CORD). Pero, ya sea que se despliegue como parte de una oficina de conmutación de telefonía móvil (MTSO), concentrador de red de acceso por radio centralizado (CRAN), o data center regional, estos pods son en realidad parte de una oficina central.

Figura 1 muestra un ejemplo conceptual de una estructura de pod SDN / NFV con una arquitectura spine/leaf de dos capas.

El pod SDN/NFV pod puede ser desplegado en un área dedicada y conectado vía fibra a otras partes de la oficina central. La figura 2 ilusrta una oficina central “evolucionada”.

Figur1 1: Arquitectura Spine/leaf

Spine Spine

Spine switches

Enlaces ethernetLeaf switches

Spine Spine

Leaf Leaf Leaf Leaf Leaf Leaf

Dispositivos Edge

Figura 2: pod SDN/NFV dentro de una oficina central

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Figura 3: El mapa de ruta de Ethernet (fuente, Ethernet Alliance)

Los pods más pequeños permiten una fibra multimodo de bajo costoLa arquitectura de spine/leaf está optimizada para el tráfico este-oeste en un pod NFV, pero también requiere que los equipos de ingeniería de CSP reconsideren la topología de su infraestructura de fibra. Mientras que la infraestructura tradicional de la oficina central presenta fibra monomodo (SMF), los pods SDN / NFV más pequeños tienen distancias de enlace más cortas, haciéndolos más adecuados para transceptores ópticos MMF de bajo costo que utilizan la tecnología de transmisión de longitud de onda corta. Operando alrededor de 850 nm, estos transceptores están diseñados para longitudes de canal de cableado de hasta 150 metros para aplicaciones Ethernet superiores a 10 Gbps. Están diseñados alrededor de la tecnología de Superficie de Cavidad Vertical Emisora de Láseres (VCSEL) que es mucho menos costosa que los láseres usados para transceptores monomodo

La diferencia de costos relativa entre la tecnología multimodo y la tecnología monomodo se ilustra en el Cuadro 1. Como lo muestra la siguiente gráfica, el despliegue de redes de pod usando tecnología de

Costo Relativo

100G-LR4 SMF100G-PSM4 SMF

100G-SR4 MMF40G-LR SMF

40G-BD MMF40G-SR4 MMF

10G-LR SMF10G-SR MMF

0 50 100 150 200

transmisión basada en multimodo resulta en un costo mucho menor comparado con una red monomodo pura, una enorme ventaja de CapEx, especialmente en configuraciones de alta densidad de 100G que consisten en una gran cantidad de servidores y switchhes dentro del pod.

Alineación de soluciones de infraestructura con el mapa de ruta de la industria Una clave durante la fase de planificación es entender la trayectoria proyectada y la línea de tiempo del mapa de ruta Ethernet de la industria, luego mapear eso en contra de las necesidades y requerimientos anticipados de la infraestructura del pod. Significa saber cómo la infraestructura tendrá que escalar. ¿Crecerá la capacidad agregando más racks (rack-scale) o agregando nuevos pods (pod-scale)? El equipo de ingeniería de CSP debe considerar la ruta de migración de alta velocidad para la empresa. ¿Qué velocidades y ópticas futuras pueden ser necesarias? Los requisitos actuales pueden dictar enlaces 10G, 40G y 100G, mientras que la próxima actualización puede requerir enlaces de 25G, 50G, 200G y 400G.

También es esencial tener una comprensión sólida de la hoja de ruta Ethernet de la industria para la óptica multimodo. ¿Cómo van a evolucionar las normas para el cableado, las velocidades de los canales y los conectores y cómo afectará a los anchos de banda y el número de fibra disponible para soportar su infraestructura de pod en el futuro? La Figura 3 proporciona una instantánea del mapa de ruta Ethernet más reciente, desarrollado por Ethernet Alliance para intentar mantenerse por delante de la explosión de ancho de banda. Los estándares actuales se desarrollan en los comités IEEE 802.3. Como se muestra, el trabajo está en marcha en 50, 200 y 400G. Se prevé que el trabajo continúe en el rango de terabit.

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Tres pasos para una estrategia de cableado de migración de alta velocidad para pods SDN / NFVDebido a la naturaleza altamente dinámica de las aplicaciones y requisitos dentro del pod CSP, la mejor solución de cableado de infraestructura es la que puede soportar las diversas aplicaciones, 10 GbE a 400 GbE, y tecnologías que incluyen dos fibras, fibras paralelas y SWDM. Esto sugiere una arquitectura abierta basada en normas que soporta el mayor número de opciones de configuraciones de fibra y óptica multimodo.

La infraestructura de hoy también debe ser rápida y eficiente de desplegar para acelerar el tiempo de activación. Esto requiere el uso de sistemas de cableado preterminados modulares y conectores multifibra MPO siempre que sea posible. Estas soluciones han sido probadas a lo largo del tiempo para acortar el tiempo de implementación, reducir los costos y mejorar la vida de los sistemas MMF heredados en los data centers. Para desarrollar la mejor estrategia para la migración a largo plazo en el pod SDN / NFV, los diseñadores de infraestructura CSP deben tomar varias decisiones importantes. Estos consideran el tipo de fibra, el conteo de fibra del conector MPO y las soluciones para desarrollar la densidad y la gestión de la fibra.

Paso 1: Tipo de Fibra

Como se mencionó antes, la tecnología SWDM ofrece una oportunidad importante para incrementar la velocidad de datos, mientras que reduce el número total de fibras. Para aprovechar esta capacidad, sin embargo, las transmisiones deben comenzar a 850 nm y aumentar con un espaciamiento de 30 nm entre longitudes de onda. Para SWDM4, esto se traduce en longitudes de onda de 850/880/910/940 nm. Como se muestra en la Figura 6, ni la fibra OM3 ni la OM4 se especifican para la transmisión en una longitud de onda máxima de 850 nm. Para dar cabida a las longitudes de onda más grandes, se ha desarrollado una nueva fibra - la fibra multimodo de banda ancha OM5 - para soportar la transmisión de 880, 910 y 940 nm. En 2016, ANSI y TIA adoptaron la norma ANSI / TIA-492AAAE para OM5. La norma

Comparación total de Ancho de Banda

Equi

vale

nte

en A

ncho

de

Band

a

Longitud de onda (nm)

850880

910940

OM5 (WBMMF)OM4

OM3 no especificado

no especificado

Figura 6: Comparación de Ancho de Banda Conceptual

El aumento de las velocidades de los canales también está impulsando la evolución del número de fibras. Históricamente, la transmisión dúplex, en la que se utiliza una fibra para transmitir y otra para recibir, se ha utilizado para enviar datos a través de fibra. En 2010, la introducción de la óptica paralela permitió la transmisión-envío y recepción a través de múltiples fibras. Las primeras aplicaciones ópticas paralelas soportaron 40G y 100G. Para la aplicación 100G, la señal se dividió en cuatro señales 25G, también conocidas como velocidad quad, transmitidas en cuatro fibras diferentes y luego recombinadas para crear una señal 100G en el extremo lejano del enlace. Esta técnica se utiliza ahora para permitir velocidades más altasen la fibra multimodo, que se ha convertido en el tipo de fibra predominante desplegado en los data centers La Figura 4 muestra la evolución de las aplicaciones Ethernet utilizando diferentes conteos de fibra.

Figura 4: La evolución de las aplicaciones de Ethernet (fuente Ethernet Alliance)

λ1λ2λ3λ4

λ1λ2λ3λ4

MU

X

DEM

UX

OM5 WBMMF

Figura 5: Tecnología SWDM usando cuatro longitudes de onda

10T

2000

Velocidad Ethernet Velocidad en desarrollo Velocidades futuras posibles

Highly Parallel Speeds(ej., CFP)

Quad Speeds(ej., QSFP)

Serial Speeds(ej., SFP)

2010 2020 Estándares Completados

Hacia velocidades Terabit

2030

1T400G200G100G

50G25G10G

Otro desarrollo reciente, el multiplexado corta por división de longitud de onda (SWDM), mejoró aún más la capacidad de transmitir velocidades más altas sobre fibra multimodo. Como se muestra en la Figura 5, SWDM permite la transmisión simultánea de múltiples longitudes de onda sobre la misma fibra para reducir en gran medida el número de fibras necesarias para soportar aplicaciones de alta velocidad. 100G-SWDM4, por ejemplo, puede transmitir cuatro longitudes de onda individuales de Ethernet de 25 GB, utilizando sólo dos fibras -una para enviar y otra para recibir- en lugar de las ocho fibras requeridas para la óptica tradicional paralela. En 2015, se formó la Alianza SWDM para apoyar el desarrollo de óptica multimodo rentable y de alta velocidad.Está compuesta por fabricantes de transceptores ópticos, electrónica de red y fabricantes de cableado, cuyos esfuerzos se basan en tecnologías de multiplexación por división de longitud de onda (WDM) probadas, como las que se encuentran en aplicaciones de centro de datos de corto alcance.

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Figura 10: Ejemplo de un panel de fibra de ultra-densidad para montaje en rackbien diseñado

• Fácil acceso a cada conector individual

• Ruteo adeacuado de los cordones de parcheo hacia loslados del gabinete

• Administración simplificada del tamaño del conjunto decables de parcheo

Figura 9: Conectores MPO-24, MPO-12 y MPO-8

Paso 3: Densidad de Fibra y Manejo

Más allá de la capacidad de terminar un alto número de fibras por rack en un panel de parcheo, hay varios aspectos técnicos adicionales que deben tenerse en cuenta cuando se trata de la planificación para alta densidad. Actualmente, un conteo de fibra de 144 fibras por unidad de bastidor es la norma de facto en el cableado del data center. El desafío consiste en garantizar que las fibras apretadas permanezcan accesibles, bien manejadas y protegidas a fin de maximizar:

Los paneles de parcheo de alta o ultra alta densidad con una gestión bien diseñada para los cordones de parcheo frontales proporcionarán el acceso sin obstrucciones necesario para activaciones más rápidas mientras se reduce el tiempo medio de resolución (MTTR). Compruebe la seguridad de la fibra dentro del cassette, ya que garantizará que el servicio de las conexiones de fibra existentes no se vea comprometido durante el mantenimiento o las actualizaciones.

1 Cisco VNI Mobile Forecast (2015–2020); Cisco Systems Inc.; February 3, 20162 Most Service Providers Will Deploy NFV by 2017; IHS Markit, research report; August 23, 2016 3 AT&T Outlines 5G Goals, Surpasses 2016 Virtualization Goal; SDX Central; January 4, 2017

soporta 28 Gigabits por longitud de onda y al menos 100 Gigabits por fibra sobre 100 metros. También especifica fibra multimodo OM5 como el medio estándar para la tecnología multimodo de banda ancha. La fibra multimodo OM5 es totalmente compatible con OM4 y admite tecnologías de alta velocidad heredadas, así como aplicaciones basadas en SWDM. Basado en las normas actuales, OM5 soporta aplicaciones de fibra de 10G a 100G actualmente, y está preparado para soportar mucho más a medida que las tecnologías ópticas continúan evolucionando, convirtiéndolo en la mejor opción para una infraestructura de cableado de futuro en un pod SDN / NFV.

Paso 2: El número de fibras del conector MPO

La figura 9 muestra los tres recuentos de fibra comunes usados con los conectores MPO hoy en día. Para los despliegues CSP de entornos SDN / NFV y nube/computación, los cables troncales que usan la conectividad MPO-24 ofrecen el mejor valor de fibra dúplex y paralelo y flexibilidad de migración. Para el diseño dúplex de costo inicial más bajo, MPO-24 ULL (ultra baja pérdida por sus siglas en inglés) proporciona un MPO para limpiar, probar y administrar comparado con dos para el MPO-12, o tres para el MPO-8. Para los CSPs que están planeando migrar a altas velocidades pero están pero están indecisos cuando se trata de paralelo frente a dúplex, el MPO-24 proporciona múltiples puertos - MPO-8, MPO-12 o MPO-24 - y/o dúplex en paralelo a través de un único puerto MPO- 24 troncal.

Compruebe el sistema de guía de fibra para asegurar un enrutamiento sin impedimentos a través de los lados del panel y que el radio de curvatura esté bien dentro de las especificaciones de aplicación. Un ejemplo de un panel de fibra bien diseñado, que soporta tanto la conectividad de ultra alta densidad como la facilidad de uso, se muestra en la figura 10.

A largo plazo, las demandas de la red CSP seguirán creciendo, mientras que las expectativas de los clientes con respecto al acceso más rápido, más personalizado y omnipresente a los contenidos y servicios también aumentarán. NFV y SDN dan a los operadores la flexibilidad, velocidad y capacidad de gestión para mantenerse al día. Sin embargo, para darse cuenta de los beneficios, los equipos de ingeniería de CSP deben repensar su tradicional diseño y arquitectura de la oficina central. Esto ya está ocurriendo a medida que mueven sus recursos de virtualización y computación en nube/computación al borde y en pods compactos diseñados para aprovechar el aumento del rendimiento y la latencia reducida de las redes de spine/leaf.

En este entorno recientemente rediseñado, la infraestructura de la capa física dentro del pod es crítica. Los avances acelerados en normas, uso de fibra y tecnología óptica están convergiendo para crear una oportunidad significativa para que los CSP mejoren su rendimiento de datos, desempeño de latencia y rentabilidad.

Específicamente, el mayor número de opciones parece estar en el diseño y despliegue de enlaces 40G a 200 / 400G. Es importante que los equipos de CSP consideren cuidadosamente todas las opciones antes de establecer una estrategia de migración y diseños de enlaces. Pero por los resultados valen la pena el esfuerzo. El equipo SDN / NFV dentro del pod puede necesitar ser actualizado cada dos o tres años. Sin embargo, con una planificación cuidadosa, la infraestructura de capa física puede admitir múltiples actualizaciones, lo que ahorra tiempo y costos de sustitución de la planta de cables con cada actualización. En última instancia, esto resultará en una infraestructura más sensible, robusta y eficiente capaz de soportar la creciente demanda de más datos, contenido y disponibilidad.

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