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Au fil du temps, les centres de données du monde entier sont témoins d'un flux rapide d'informations numériques dont le volume ne cesse de croître. L'essor de la virtualisation des serveurs et des applications de cloud computing, conjugué à la tendance à la convergence des réseaux, propulse les réseaux de centres de données actuels vers des vitesses et des performances sans précédent. Ces dernières années, l'Ethernet 100 Mbit/s a été remplacé par l'Ethernet 1 Gbit/s, puis par l'Ethernet 10 Gbit/s. Avec l'arrivée des technologies 40 GbE et 100 GbE sur le marché, certaines entreprises peuvent mettre en œuvre des architectures réseau à commutation directe et à faible débit, offrant ainsi une bande passante plus importante, réduisant ainsi la latence du trafic et répondant aux besoins informatiques sans fil.
Pour garantir des performances réseau 40 GbE optimales, un équipement est essentiel : un émetteur-récepteur QSFP+ (Quad Small Form-factor Plable Plus) 40 G. Cet émetteur-récepteur QSFP+ connecte la carte mère d'un périphérique réseau (commutateur, routeur, convertisseur de média ou autre) à un câble à fibre optique, offrant ainsi une bande passante suffisante pour des matrices de commutation entièrement non bloquantes.
Principe de fonctionnement du QSFP+ 40G
L'émetteur-récepteur QSFP+ 40G est un module échangeable à chaud, intégrant 4 voies de données indépendantes de 10 Gbit/s dans chaque direction pour une bande passante agrégée de 40 Gbit/s. Les modules QSFP+ offrent aux clients une large gamme d'options de connectivité haute densité à 40 Gbit/s pour les centres de données, les réseaux de calcul haute performance, les couches cœur et distribution d'entreprise, et les applications de transport des fournisseurs de services. La norme IEEE 802.3ba relative à la couche physique pour le QSFP+ 40G, publiée en 2010, spécifie les solutions de câblage fibre optique et cuivre, telles que 40GBASE-SR4, 40GBASE-LR4 et 40GBASE-CR4.
Types de ports QSFP+ 40G
Les types de ports émetteurs-récepteurs QSFP+ couramment utilisés sont 40GBASE-SR4 et 40GBASE-LR4.
40GBASE-SR4
La variante 40GBASE-SR4, dépendante du support physique (PMD), définit une interconnexion optique parallèle à 4 voies pour une liaison jusqu'à 100 m sur fibre multimode OM3 (MMF) et 150 m sur fibre multimode OM4. Elle établit des liaisons optiques 40G à haut débit sur 12 fibres parallèles, terminées par des connecteurs femelles multifibres MPO/MTP. Quatre des douze fibres sont utilisées pour la réception, les quatre autres pour la transmission, les quatre fibres du milieu étant inutilisées. Chacune des quatre voies fonctionne à un débit de 10,3125 Gbit/s, soit le même débit série que celui défini pour les liaisons Ethernet 10 Gbit/s dans la norme IEEE 802.3ae, ratifiée en 2002.
Le PMD 40GBASE-SR4 répond aux besoins actuels d'interconnexions 40 Gbit/s dans les centres de données et exploite la technologie VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 850 nm, moins coûteuse et largement déployée dans le secteur des réseaux. Comme chacune des quatre voies du 40GBASE-SR4 fonctionne au même débit série qu'une liaison Ethernet 10 Gbit/s, les fournisseurs de matériel de commutation peuvent utiliser le 40GBASE-SR4 comme quatre interconnexions Ethernet 10 Gbit/s distinctes. Cependant, la norme 40GBASE-SR4 n'est pas rétrocompatible avec la norme d'interconnexion courte portée 10 GbE existante.
Pour résoudre ce problème, des émetteurs-récepteurs QSFP BiDi ont été lancés sur le marché. Un émetteur-récepteur QSFP BiDi (par exemple, le Cisco QSFP-40G-SR-BD) transmet un trafic full duplex à 40 Gbit/s sur un câble MMF OM3 ou OM4 à double connecteur LC. Il permet de réutiliser l'infrastructure fibre optique à 10 Gbit/s. Autrement dit, il permet aux opérateurs de centres de données de passer à une connectivité à 40 Gbit/s sans modifier leur ancienne infrastructure fibre optique à 10 Gbit/s.
40GBASE-LR4
La norme 40GBASE-LR4 propose deux options de liaison : le multiplexage par répartition en longueur d'onde (CWDM) et la fibre monomode parallèle (PSM). Ce passage traite principalement de la première option.
Le QSFP+ CWDM 40GBASE-LR4 utilise un connecteur LC duplex comme interface optique, capable de prendre en charge des distances de transmission allant jusqu'à 10 km sur fibre monomode (SMF). Il convertit quatre canaux d'entrée de données électriques 10G en quatre signaux optiques CWDM grâce à un réseau laser à rétroaction distribuée (DFB) à quatre longueurs d'onde, puis les multiplexe en un seul canal pour la transmission optique 40G, se propageant depuis le module émetteur depuis la SMF. Inversement, le module récepteur accepte les signaux optiques CWDM 40G en entrée et les démultiplexe en quatre canaux 10G individuels de longueurs d'onde différentes. Les longueurs d'onde centrales des quatre canaux CWDM sont 1271, 1291, 1311 et 1331 nm, conformément à la grille de longueurs d'onde CWDM définie dans la norme UIT-T G694.2. Chaque canal de longueur d'onde est collecté par une photodiode discrète et transmis sous forme de données électriques après avoir été amplifié par un amplificateur de transimpédance (TIA).
Types de câbles pour 40G QSFP+
L'IEEE a défini les normes 40GBASE-SR4 et 40GBASE-LR4 pour la transmission 40G longue et courte distance. Comme indiqué précédemment, cette dernière est destinée à la transmission 40G sur fibre optique (SMF) longue distance jusqu'à 10 km, tandis que la première est destinée à la transmission 40G courte distance sur fibre optique (MMF) (souvent avec un connecteur MPO 12 fibres) : OM3 (jusqu'à 100 mètres) et OM4 (jusqu'à 150 mètres). Les normes OM3 et OM4, généralement de couleur turquoise, sont des solutions économiques reconnues pour la transmission 40G courte distance, avec une perte d'insertion plus faible et une bande passante plus élevée. Par ailleurs, les convertisseurs DAC (DAC) sont parfois utilisés comme solutions de câblage 40G, disponibles en versions QSFP+ vers QSFP+ DAC et QSFP vers SFP+.
Conclusion
Les émetteurs-récepteurs QSFP+ 40G prennent en charge l'Ethernet 40GBASE, offrant une grande flexibilité dans le choix des interfaces et une bande passante élevée pour les centres de données. Pour des performances 40GbE optimales, Fiber-Mart propose divers émetteurs-récepteurs QSFP+ économiques, entièrement compatibles avec les grandes marques telles que Cisco, Juniper, Brocade, etc. Outre ces modules 40G, des émetteurs-récepteurs SFP sont également proposés, comme le Cisco GLC-T, un SFP 1000BASE-T compatible Cisco. Tous ces produits sont rigoureusement contrôlés pour garantir leur qualité et leur compatibilité. Si vous recherchez un tel module pour votre réseau, Fiber-Mart peut vous aider.
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