10. Ethernet

10.9. 100-Gbps Ethernet

El desarrollo de comunicaciones convergentes y unificadas, la evolución de granjas de servidores masivas y la expansión continua de aplicaciones VoIP, TVoIP y Web 2.0 han impulsado la necesidad de conmutadores Ethernet cada vez más rápidos. Los siguientes son impulsores del mercado para Ethernet de 100 Gbps.


Los medios físicos más comunes para 100GbE son:

Fibra Óptica:

  • 100GBASE-SR4: Utiliza fibra óptica multimodo  y opera en longitudes de onda de 850 nm, con una distancia máxima de hasta 100 metros (OM3) o 150 metros (OM4).
  • 100GBASE-LR4: Utiliza fibra óptica monomodo y opera en cuatro longitudes de onda (1295 nm - 1310 nm), con una distancia máxima de hasta 10 km.
  • 100GBASE-ER4: También utiliza fibra óptica monomodo, con una distancia máxima de hasta 40 km.
  • 100GBASE-PSM4 y 100GBASE-CWDM4: Utilizan fibra monomodo y se usan para enlaces de hasta 500 m (CWDM4 - Coarse Wavelength Division Multiplexing 4) o 2 km (PSM4 - Parallel Single Mode 4).
Cables de Par Trenzado:
  • 100GBASE-T: Aunque menos común, 100G Ethernet también puede implementarse sobre cables de par trenzado, como el cableado de categoría 8 (Cat 8), que puede alcanzar distancias de hasta 30 metros.

Multilanes distribution.

Se refiere al proceso de dividir un flujo de datos de alta velocidad (100 Gbps) en múltiples  "carriles" (lanes) de menor velocidad para permitir la transmisión a través de múltiples medios físicos. Esto facilita el diseño y la implementación de redes de alta velocidad.

Hay dos implementaciones de multilane distribution:

  1. Virtual Lanes (VLs).
  2. Physical Lanes (PLs).

1. Virtual Lanes (VLs)


Virtual Lanes es un mecanismo lógico utilizado en la capa de control de flujo (Flow Control Sublayer). Su objetivo principal es mejorar la gestión de tráfico y el control de congestión dentro de la red. Las VLs ayudan a segmentar y administrar el tráfico en una red Ethernet de alta velocidad sin estar directamente relacionadas con la estructura física de los carriles.

Características principales
  • Separación lógica: Las VLs permiten dividir el flujo de datos en múltiples "carriles" virtuales. Estos carriles no están relacionados con el medio físico, sino que son divisiones lógicas del flujo de datos. Esto facilita la gestión de diferentes tipos de tráfico con diferentes prioridades y requerimientos de calidad de servicio (QoS).
  • Control de flujo: Al dividir los datos en VLs, se puede controlar de forma independiente cada carril virtual, lo que permite aplicar mecanismos de control de flujo más eficientes, evitando congestiones en un carril sin afectar a los demás.
  • Usos comunes: Las VLs son útiles en contextos donde se necesita gestionar tráfico de diferentes tipos de aplicaciones (por ejemplo, almacenamiento, video y tráfico de baja latencia) que pueden requerir priorización.
Cada conexión se asigna a un VL específico. Por ejemplo, el tráfico crítico puede ser asignado a un VL con alta prioridad, mientras que el tráfico de baja prioridad se asigna a un VL diferente. A su vez, los paquetes que se envían a través del enlace se etiquetan con un identificador de VL, de modo que el hardware de la red pueda diferenciar entre los distintos flujos lógicos.

Los VL se multiplexan sobre el mismo enlace físico, lo cual significa que los datos de los distintos VL se intercalan para ser enviados a través del cable compartido. Esto se hace de manera que el rendimiento se optimice y se respeten las prioridades asignadas. En el dispositivo receptor, el tráfico se demultiplexa basándose en el identificador de VL para que cada flujo lógico se maneje de forma separada, como si estuviera en un canal dedicado.


2. Physical Lanes (PLs)

Physical Lanes se refiere a la división física del flujo de datos de alta velocidad en múltiples carriles para la transmisión a través del medio físico (fibra óptica, cobre, etc.).
  • Separación física: Los PLs son divisiones reales del flujo de datos en múltiples carriles físicos. Por ejemplo, en 100GbE, un flujo de 100 Gbps se puede dividir en 4 carriles de 25 Gbps o 10 carriles de 10 Gbps, dependiendo de la implementación.
  • Transmisión paralela: Cada uno de estos carriles físicos transmite los datos de forma simultánea a través de diferentes medios (fibras, pares de cobre, etc.). Luego, en el receptor, se vuelven a combinar para formar el flujo de datos original.
  • Sincronización y codificación: El uso de PLs requiere sincronización y mecanismos de codificación como 64b/66b para mantener la integridad de los datos y la sincronización temporal entre los carriles.

Diferencias clave entre Virtual Lanes y Physical Lanes

  • Propósito: Las VLs son divisiones lógicas diseñadas para mejorar el control de tráfico y la calidad de servicio, mientras que los PLs son divisiones físicas que facilitan la transmisión paralela de datos en el medio físico.
  • Nivel de operación: Las VLs operan en la capa de control de flujo y administración de tráfico (nivel lógico de la red), mientras que los PLs se implementan en la capa de la señalización física (nivel de hardware).
  • Control y priorización: Las VLs permiten controlar de forma independiente diferentes tipos de tráfico con diferentes prioridades, mientras que los PLs simplemente descomponen un flujo de datos de alta velocidad en varios carriles de menor velocidad para facilitar la transmisión.

Ambos tipos de "Multilane Distribution" juegan roles complementarios en la implementación y el funcionamiento eficiente de redes de alta velocidad como 100GbE.