Per quegli utenti che sono finalmente appena alla banda larga ad alta velocità, il mondo è decisamente cambiato: tutto è diventato più veloce, senza dubbio, ma i cambiamenti sono stati molto più profondi del semplice aumento di velocità. Gli utenti che si sono decisi per ultimi non l’avevano capito, ma le loro vite digitali erano essenzialmente bloccate nell’animazione sospesa. Quando finalmente sono passati a connessioni di capacità superiore, hanno scoperto che tutti i contenuti e i servizi digitali che usano erano diventati più ricchi, più dinamici, più personalizzati. La capacità di banda rende possibile tutto ciò. Ora, prendete questa sensazione e moltiplicatela per molti ordini di grandezza e potrete iniziare ad avvicinarvi a ciò che i fornitori di cloud, i fornitori di servizi di comunicazione (CSP) e le aziende potrebbero aspettarsi con una connettività a 400GbE (400 gigabit Ethernet). Aggiornando i data center e i collegamenti di trasporto della rete WAN (Wide Area Network) a 400GbE – il quadruplo della capacità dei collegamenti più grossi che la maggior parte delle aziende utilizza oggi – saranno in grado di fare cose che prima non erano possibili. Altrettanto importante, con la capacità di fornire 400GbE con solo 2,5 volte in più di consumo energetico rispetto a 100GbE, saranno in grado di soddisfare l’insaziabile bisogno dei propri clienti di contenuti e servizi digitali in modo molto più efficace.
Ma mentre i fornitori e gli analisti parlano di 400GbE da un po’ di tempo, non abbiamo ancora visto implementate su vasta scala soluzioni commerciali 400GbE. I vantaggi di 400GbE – o l’urgenza di adottarlo – sono stati troppo enfatizzati? La risposta è: assolutamente no. Gli enormi aumenti di capacità, densità ed efficienza energetica forniti da 400GbE sono molto richiesti e tale domanda non farà che aumentare. Il freno ruota attorno a fattori più prosaici. Innanzitutto, l’industria deve focalizzarsi su implementazioni standardizzate. Cosa ancora più importante, i moduli ottici collegabili 400GbE devono diventare disponibili a volumi e a costi ragionevoli. Fortunatamente, l’industria sta facendo progressi costanti in entrambe le aree.
La spinta verso 400GbE
Per comprendere la storia di 400GbE, dobbiamo iniziare con le aziende che lo richiedono a gran voce con urgenza: i cloud hyperscaler. Aziende come Google, Amazon, Facebook e simili hanno a che fare con una crescita esplosiva del traffico nei loro enormi data center. Facebook, ad esempio, genera 4 petabyte di nuovi dati ogni giorno. Le richieste a Google per le sue reti di data center raddoppiano ogni 12-15 mesi. Cercare di soddisfare queste richieste con collegamenti da 100 GbE è come cercare di pompare l’acqua di un estintore attraverso una decina di cannucce. Si può fare, ma serve davvero un’opzione migliore.
Gli hyperscaler sono solo la punta dell’iceberg. I CSP affrontano tendenze di crescita simili nelle proprie reti e i data center delle grandi aziende non sono da meno. Cosa sta guidando questa enorme crescita?
- Nuove applicazioni: A livello globale, stiamo assistendo a una crescita esplosiva delle applicazioni cloud e digitali, in particolare i video. I contenuti video HD e ultra-HD 4K consumano attualmente il 73% della larghezza di banda mondiale, e si ipotizza che supereranno l’82% entro il 2021. L’uso crescente di intelligenza artificiale e machine learning nei data center in cloud determina anche la necessità di aumenti sostanziali della capacità e della velocità.
- Backbone dei data center in evoluzione: Mentre gli hyperscaler adottano nuove architetture per stare al passo con queste esigenze, stanno aggiornando le connessioni server da 50 a 100 GbE. L’unico modo per supportare questo volume di traffico in maniera economicamente sostenibile è con 400GbE.
- Reti 5G emergenti: L’implementazione del 5G pone gli operatori mobili su una corsia preferenziale per i requisiti di rete che si avvicinano a quelli degli hyperscaler. Una varietà di casi d’uso del 5G imporrà la necessità di collegamenti più veloci: banda larga ad alta velocità, telemedicina, esperienze di realtà virtuale e molti altri. Tuttavia, solo il collegamento di siti di celle 5G richiederà enormi incrementi di capacità. Le massicce tecnologie di antenne MIMO (multiple input, multiple output) implicheranno che un sito di celle che aveva bisogno di quattro interfacce da 10 GbE per servire una densa area urbana potrebbe presto aver bisogno di 250 interfacce.
- Rapida crescita dei servizi digitali per Il lavoro da casa e da remoto: La pandemia da COVID-19 ha scatenato un imponente e improvviso picco di servizi digitali all’interno delle abitazioni private. Mentre sempre più persone lavorano da remoto in sicurezza, i servizi ad alta capacità che usano — videoconferenza, aree di lavoro da remoto, streaming video, giochi e altro — stanno avendo un profondo impatto sui modelli di traffico globale. Alcuni di questi cambiamenti avranno vita breve, mentre altri avranno effetti duraturi. Possiamo aspettarci che le tempistiche per il potenziamento della capacità delle reti residenziali saranno probabilmente accelerate.
Superare gli ostacoli
Questi fattori si aggiungono a enormi nuove opportunità di guadagno per i fornitori di cloud, CSP e per le imprese. Per capitalizzare, tuttavia, hanno bisogno di più densità e scala, con una migliore efficienza energetica, a costi inferiori. 400GbE ha senso per le reti di data center, per i DCI (data center interconnect) e anche per le reti core e di trasporto del fornitore di servizi. Quindi perché non se ne vedono di più in giro?
In primo luogo, ci vuole del tempo prima che i fornitori si allineino ai Multi-Source Agreement (MSA) sugli standard ottici, che richiedono quindi test approfonditi. Può essere un processo lungo e complesso, ma il risultato finale è spesso estremamente vantaggioso per l’intero ecosistema. Si consideri, ad esempio, il ricetrasmettitore ottico a doppia densità QSFP56-DD, che aumenta la larghezza di banda e la densità dei ricetrasmettitori ottici di molte volte rispetto alla generazione precedente. Questo nuovo fattore abilita anche DWDM ed Ethernet con lo stesso ingombro fisico e offre retro-compatibilità con altri formati QSFP. Sono in corso questi tipi di processi MSA su 400 GbE e possiamo aspettarci un aumento dei moduli ottici di qualità che verranno resi disponibili nei prossimi sei mesi.
Il rallentamento più grande è dovuto al budget. I clienti hanno bisogno di soluzioni da 400 GbE che possano essere implementate a un prezzo accettabile. E mentre i produttori di apparecchiature di rete e i produttori ASIC hanno costantemente ridotto i costi per bit, i costi per i moduli ottici non hanno tenuto il passo. Un decennio fa, i moduli ottici 10GbE rappresentavano circa il 10% del costo dell’hardware di rete del data center; oggi ne costituiscono più della metà.
I processi di produzione di massa, l’automazione e le economie di scala – che consentono ai semiconduttori di essere più convenienti a ogni nuovo modello – devono arrivare alla rete ottica. L’industria ci sta arrivando, lentamente. E, poiché gli hyperscaler iniziano a implementare i moduli ottici 400GbE su larga scala (probabilmente entro la fine di quest’anno), i prezzi dovrebbero iniziare a scendere per tutti.
Guardando avanti
Mentre ci avviciniamo alla fattibilità commerciale su larga scala di 400 GbE, aspettiamoci importanti progressi in campo ottico per quest’anno. Lo sviluppo continuo della fotonica al silicio, ad esempio, favorirà la convergenza del trasporto ottico con routing e switching, offrendo funzionalità ricetrasmettibili collegabili su piattaforme di configurazione fisse o direttamente su schede di linea per piattaforme modulari. Anche all’orizzonte: 400ZR, che può trasformare l’economia dei casi d’utilizzo di WAN, metro e DCI estendendo la portata di Ethernet ad alta velocità e moduli ottici relativi fino a 120 chilometri. Mentre ci prepariamo per questi progressi e aspettiamo che l’economia a 400 GbE possa far fronte alla richiesta, ecco alcune considerazioni da fare:
- Aperti e interoperabili, senza blocco. Preferire piattaforme basate su tecnologie a standard aperti, con interoperabilità multi-vendor. Ciò consente di risparmiare nel lungo periodo in termini di spese principali e flessibilità operativa.
- Prepararsi a 400GbE. Mentre si effettuano cicli di aggiornamento della rete, è consigliabile ricercare la configurazione fissa o le soluzioni modulari che supportano le interfacce QSFP56-DD per i servizi 400GbE, così da poter effettuare la migrazione in modo rapido e semplice, ad esempio sostituendo un elemento collegabile con un altro.
- Sicurezza in linea. Per molte aziende tutto il traffico che lascia il data center deve essere crittografato. Meglio cercare soluzioni da 400 GbE in grado di fornire la crittografia MACsec in linea, di modo che non sia necessario utilizzare componenti separati che aumentano il consumo di energia e i costi, riducendo al contempo le prestazioni.
- Telemetria su scala. Per gestire e monitorare la rete in fase di ampliamento, servono apparecchiature di rete in grado di scalare anche le funzionalità di telemetria. Ciò significa supportare milioni di contatori e molti milioni di operazioni di filtro al secondo.
In ogni caso, se vi state scontrando con le limitazioni della capacità di rete, è tempo di pensare seriamente a 400GbE. Ci stiamo avvicinando rapidamente al punto di non ritorno nel quale le soluzioni commerciali diventano praticabili. Se avete intenzione di offrire l’ultima generazione di servizi e applicazioni digitali, o semplicemente di supportare quelli attuali in modo più efficace, dovrete assicurarvi di essere posizionati correttamente per poter crescere e competere.
A cura di Alessandro Salesi, Senior System Engineer, Juniper Networks Italia
