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Votre guide pour les dispositifs optiques 40 GbE et 100 GbE

Lorsque l'IEEE a présenté la norme Ethernet 802.3ba en juin 2010, c'était en réponse aux demandes croissantes de bande passante que rencontraient les centres de données, pavant la voie pour l'introduction d'opérations Ethernet 40 GbE et 100 GbE. Deux ans plus tard, les utilisateurs de cette technologie sont toujours relativement isolés, mais leur nombre ne cesse de croître, car les opérateurs réseau ont besoin des taux de données les plus élevés en une seule connexion. Si vous commencez à penser à l'avenir de votre réseau, il peut être difficile de comprendre tous les composants optiques 40 GbE et 100 GbE. Curvature a créé une brève présentation des types de dispositifs optiques actuels et des facteurs de forme 40 GbE et 100 GbE pour aider à la planification des besoins futurs de haute performance Ethernet.

Types de modules

QSFP

Les dispositifs optiques de facteur de forme QSFP constituent la manière primaire de fournir des débits de 40 GbE. Des versions 100 GbE commencent à présent à être disponibles. Elles présentent des connecteurs MPO pour les dispositifs optiques multimode, ou des connecteurs LC pour les dispositifs optiques en mode simple.

QSFP transmetteurs optiqueshttps://www.curvature.com/sites/default/files/uploads/qsfp_optic_1.png

CFP

Les dispositifs optiques de facteur de forme CFP sont disponibles en version 40 GbE et 100 GbE. Ils présentent des connecteurs MPO pour les dispositifs optiques multimode, ou des connecteurs SC pour les dispositifs optiques en mode simple.

CFPhttps://www.curvature.com/sites/default/files/cfp.jpg

CFP2

Le CFP2 est une évolution du facteur de forme CFP existant. Il utilise les progrès de fabrication et de dispositifs optiques qui permettent de réduire la taille du module à approximativement la moitié du CFP d'origine, ce qui offre une densité d'interface élevée.

CPAK

Le CPAK est un facteur de forme propriétaire de Cisco développé pour offrir un dispositif optique de 100 GbE plus puissant et qui nécessite moins de place que les modules CFP et CFP2, tout particulièrement pour les dispositifs optiques de portée plus lointaine, tels qu'avec la technologie 100GBase-LR4.

Convertisseurs et câbles de dérivation

La plupart des ports 40 GbE sont capables de fonctionner en mode 4 x 10 GbE, ce qui permet des déploiements simples de médias mélangés Ces ports peuvent également fournir l'option de densité de port ultra élevée de 10 GbE (par exemple, un Nexus 3016 peut être configuré pour présenter 64 ports de 10 GbE au total, ce qui est largement plus que ce qui peut loger dans une unité de rack lorsqu'ils sont présentés en tant que ports SFP+). En ce qui concerne les systèmes basés QSFP, il faut utiliser un câble d'attachement direct spécial avec un 1 câble QSFP d'un côté et 4 câbles SDP de l'autre, ou un dispositif optique SR4 et un MPO personnalisé vers 8 câbles LC. Pour les produits Cisco qui utilisent du 40 GbE basé sur le CFP, tels qu'avec les pièces duWS-X6904-40G, Cisco fabrique le convertisseur CVR-CFP-4SFP10G qui transforme l'emplacement CFP en quatre emplacements SFP+.

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https://www.curvature.com/sites/default/files/qsfp_cable.jpg

cable mpohttps://www.curvature.com/sites/default/files/mpo_cable.jpg

QSFP vers 4 x SFP + câble d'attache direct

MPO vers 8 x câbles LC

Câbles d'attache directs
Comme avec les dispositifs optiques 10 GbE, il existe des câbles d'attache en cuivre pour des dispositifs optiques 40 GbE et 100 GbE lorsque du câblage de courte distance (dans le même rack) est nécessaire.  Des câbles passifs sont disponibles en longueur de 1/3/5 mètres. Des câbles actifs sont également disponibles pour de plus longs câblages.

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Dispositifs optiques multimode

Considérations de câblage
Les normes de dispositifs optiques multimode actuelles pour des dispositifs optiques de 40 GbE et 100 GbE utilisent plusieurs lasers de 10 GbE, émettant des transmissions simultanément sur plusieurs fils de fibre afin d'atteindre des taux de données élevés. En raison de la nature à voies multiples de ces dispositifs optiques, les dispositifs optiques multimode 40 GbE et 100 GbE utilisent un câble de fibre de type différent, plus connu sous le nom de câblage MPO ou MTP. Un câble MPO/MTP présente 12 fils séparés de fibre multimode dans un câble à ruban simple. Tout comme avec les dispositifs optiques 10 GbE sur des fibres multimode, une qualité OM3 ou OM4 MMF est nécessaire pour couvrir de longues distances (jusqu'à 150 m).

connecteur MPO

Technologie 40GBase-SR4
Les dispositifs optiques de technologie 40GBase-SR4 utilisent un câble de ruban MPO pour la réception et pour la transmission, alors que le SR4 utilise quatre fils pour la transmission et quatre fils pour la réception. La distance maximale dépend du type de fibre multimode utilisé.

 

Longueur d'onde (en nm)

Type de câble

Diamètre du noyau (en microns)

Bande passante modale (en km MHz*)

Distance du câble

Technologie 40GBase-SR4

850

MMF

50,0
50,0
50,0

2 000 (OM3)
4 700 (OM4)

30 m
100 m
150 m


 

Technologie 100GBase-SR10
Les dispositifs optiques de technologie 100GBase-SR10 utilisent des câbles MPO de 24 fils : dix pour la transmission et dix pour la réception. Les distances maximales sont identiques, comme exposé ci-dessous, car chaque voie individuelle utilise le même type de laser que le 40GBase-SR4.

 

Longueur d'onde (en nm)

Type de câble

Diamètre du noyau (en microns)

Bande passante modale (en km MHz*)

Distance du câble

Technologie 100GBase-SR10

850

MMF

50,0
50,0

2 000 (OM3)
4 700 (OM4)

100 m
150 m

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Technologie 100GBase-SR4

Les dispositifs optiques de technologie 100GBase-SR4 utilisent quatre fibres pour la transmission et quatre fibres pour la réception, chacune des voies fournissant 25 GbE de débit. La technologie 100GBase-SR4, comme la technologie 40GBase-SR4, utilise 12 fibres de câble MPO avec quatre fils pour la transmission et quatre fils pour la réception, ce qui permet aux assemblages de fibres 40GBase-SR4 existants d'être réutilisés lorsque l'on a besoin de performances plus élevées. Cette norme d'interface a été introduite avec les offres QSFP 100 GbE qui arrivent à présent sur le marché afin de rendre toute mise à niveau 40 GbE et 100 GbE aussi transparente que possible.

 

Dispositifs optiques en mode simple

Technologie 40GBase-LR4
Les dispositifs optiques 40GBase-LR4 utilisent la même technologie que les dispositifs optiques SR4, à une exception. Au lieu d'utiliser un seul fil de fibre pour chacune des voies, on utilise la technologie WDM pour multiplexer les quatre voies de transmission sur un fil unique de fibre et quatre voies de réception sur un autre fil unique de fibre, ce qui permet d'utiliser toute installation de fibre en mode simple. Grâce à cela, des connexions LC standards (pour les modules QSFP) ou SC (pour les modules CFP) sont utilisées, ce qui permet une mise à niveau facile depuis une connexion 10 GbE.

 

Puissance de transmission (en dBm)

Puissance de réception (en dBm)

Longueur d'onde de transmission et de réception (en nm)

 

Max.

Min.

Max.

Min.

Distance du câble

40GBASE-LR4 1310 nm SMF

2,3 par voie

-7 par voie

2,3 par voie

-13,7 par voie

Quatre voies
1271, 1291, 1311, 1331

10 km

Technologie 40GBase-FR
Le 40GBase-FR est une technologie à laser unique parfaitement adaptée aux environnements dans lesquels les dispositifs optiques à voies multiples ne sont pas une option envisageable en raison de la qualité de la fibre ou de la nature des données qui sont envoyées. Il existe des algorithmes d'équilibrage de charge pour les dispositifs optiques à voies multiples qui ne fonctionnent pas toujours de manière optimale. Cependant la distance est quelque peu limitée en comparaison au LR4.

 

Puissance de transmission (en dBm)

Puissance de réception (en dBm)

Longueur d'onde de transmission et de réception (en nm)

 

Max.

Min.

Max.

Min.

Distance du câble

40GBase-FR

3,0

0,0

3,0

-6,0

De 1530 à 1565

2km

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Technologie 100GBase-LR4
Comme la technologie 40GBase-LR4, le 100GBase-LR4 est un dispositif optique à voies multiples. Cependant le taux de données de chacune des voies est augmenté à 25 GbE pour atteindre un taux de données intégral de 100 GbE.

 

Puissance de transmission (en dBm)

Puissance de réception (en dBm)

Longueur d'onde de transmission et de réception (en nm)

 

Max.

Min.

Max.

Min.

Distance du câble

100GBase-LR4

4,5 par voie

-4,3 par voie

4,5 par voie

-10,6 par voie

Quatre voies :
1 295,6 nm, 1 300,1 nm
1 304,6 nm, 1 309,1 nm

10 km