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Fiche récapitulative sur les modules optiques Cisco 10GbE

10 Gigabit Ethernet

Autrefois technologie de pointe au charme « exotique », le standard 10 GbE est désormais couramment utilisé et déployé à grande échelle tant dans les environnements de datacenter que de campus.  Cependant, le 10 Gigabit Ethernet a connu un processus de développement relativement long pour parvenir à ce stade, et avec un grand nombre de plateformes et de modules 10GbE d'ancienne génération toujours en exploitation, de nombreux types de modules optiques différents sont encore utilisés aujourd'hui, tant sur les plateformes de production existantes que sur les nouvelles.

Types de modules

10 GIG Optics Module Types

De gauche à droite :

XENPAK - le module optique 10GbE enfichable d'origine. Présente des connecteurs fibre optique SC.

X2 - le successeur du XENPAK. Les modules optiques X2 n'ont jamais été très répandus sur le marché, Cisco étant le seul gros utilisateur de produits sur base X2.  Présente des connecteurs fibre optique SC.

XFP - le premier des modules optiques 10GbE de format compact.  Les modules optiques XFP ont été adoptés principalement dans les solutions de routage et ils sont toujours utilisés quasi exclusivement dans les routeurs.  Présente des connecteurs fibre optique LC.

SFP+ - module optique 10GbE basé sur le même format physique qu'un émetteur-récepteur Gigabit SFP. Pour cette raison, de nombreux commutateurs compacts 10GbE sur base SFP+ utilisent des ports 1G/10G, permettant de bénéficier d'une flexibilité accrue. Les optiques SFP+ sont de loin les plus couramment utilisés de tous les modules optiques compatibles 10 Gigabit.  Présente des connecteurs fibre optique LC.

Ces formats sont associés à de nombreux types de spécifications optiques et électriques, la seule exigence étant que les types de modules optiques correspondent. Il est parfaitement acceptable de connecter un module X2 à un SFP, ou un XENPAK à un SFP+, ou toute autre combinaison.

Standards optiques

Électrique/Cuivre

10GBase-CX1/10GBase-CU
10GBase-CX1, également dénommé « DAC » (Direct Attach Cable [Câblage à connexion directe]), correspond au standard cuivre SFP+. Ce standard se caractérise par une distance maximale de 10 m, même si Cisco propose actuellement des longueurs de câble limitées à 5 m. Il s'agit en fait d'un câble doté d'extrémités SFP+ et pas d'un module avec un câble à part.


Cisco 10GBase-CX1-SFP+ cable

Notez que le câble est intégré de façon permanente dans les extrémités SFP+. De ce fait, les deux équipements doivent être dotés de ports SFP+. Si cette intégration rend les câbles relativement difficiles à manier, les modules CX1 n'en sont pas moins utilisés en raison de leur coût très modique (150 à 200 USD par câble), leur très basse consommation (0,25 W par câble) et une augmentation négligeable du temps de latence.  En raison de ces caractéristiques, les DAC sont utilisés essentiellement pour la connectivité entre les serveurs et le commutateur « haut de baie » (ToR) ou pour les interconnexions entre équipements de la même baie.

10GBase-T/NBase-T
L'un des objectifs majeurs visés avec 10GbE était de développer un standard de connectivité applicable au câblage Ethernet standard et aux connecteurs de câble RJ45.  C'est ce qui a donné naissance au standard 10GBase-T, et les avancées technologiques réalisées ces dernières années ont permis de déployer des interfaces 10GBase-T avec la même densité que les produits sur base SFP+.  Comme pour le 10GBase-CU, la majorité des liaisons 10GBase-T sont déployées entre les serveurs et le commutateur « ToR ».

Fin 2014, une extension du standard 10GBase-T, appelée NBase-T, a été proposée, et la commutation NBase-T a fait son entrée sur le marché mi-2015.  La technologie NBase-T ajoute deux vitesses intermédiaires, 2,5 et 5 Gbit/s, à celles déjà prises en charge.  Les principaux facteurs qui sous-tendent le développement du standard NBase-T sont la compatibilité avec les installations de câblage Cat5e (2,5G max.) et Cat6 (5G max.) existantes à la distance maximale standard de 100 m, tout en assurant la prise en charge des débits de données au-delà de 1 Gbit/s pour les utilisateurs confirmés et les points d'accès sans fil 802.11ac (et au-delà). 

Du fait de la puissance nécessaire, il n'existe pas actuellement de modules SFP 10GBase-T ou NBase-T enfichables ; tous les produits commercialisés sont à interface fixe uniquement.

Fibre multimode

10GBase-SR
10GBase-SR est la spécification de fibre optique d'origine, qui est toujours de loin la plus utilisée. Comme ce standard utilise un mécanisme à laser solide unique à bas coût fonctionnant à 850 nm, il est aussi moins cher que les modules optiques disponibles pour une plateforme 10GbE. Cependant, le standard 10GBase-SR est très sensible au type de fibre. Le tableau ci-dessous présente les spécifications de câble et les distances maximales associées aux modules optiques SR.

Diamètre d'âme
(en microns)

Bande passante modale
(en MHz*km)

Distance max.

Remarques

62,5

160

26 m

Il s'agit de la fibre multimode standard.

62,5

200

33 m

 

50

400

66 m

 

50

500

82 m

 

50

2 000

300 m

Également appelée OM3 ou fibre optimisée 10GbE

 

En raison de ces limites de distance, il est vivement recommandé d'utiliser de la fibre optique OM3 ou de qualité supérieure pour les nouveaux déploiements de réseaux fibre multimode pour s'assurer que les réseaux 10GbE ne soient pas entravés par des problèmes de distance.

10GBase-LRM
Le standard 10GBase-LRM a été développé pour les déploiements qui utilisent des câbles à fibre multimode 62,5 microns classique de grande longueur qui ne peuvent pas être mis à niveau.  Un laser unique fonctionnant à 1 310 nm est utilisé en association avec un câble de conditionnement multimode spécial pour permettre d'atteindre une distance maximale de 220 m sur de la fibre de 62,5 microns de section.

Fibre monomode

10GBase-LR
Les liaisons 10GBase-LR peuvent atteindre 10 km sur fibre monomode. Comme il n'y a pas de distance minimale pour le standard LR, il convient également pour les liaisons courtes sur fibre monomode.

10GBase-ER
Les liaisons 10GBase-ER peuvent atteindre 40 km sur fibre monomode. En raison de la puissance du laser, une atténuation est indispensable pour les liaisons de moins de 20 km de longueur.

10GBase-ZR
La portée des modules optiques ZR peut aller jusqu'à 80 km sur fibre monomode. Du fait de la très haute puissance à l'émission, une atténuation importante est nécessaire pour les liaisons courtes. L'utilisation de modules optiques ZR doit être précédée d'un test de puissance optique (flux énergétique) sur les caractéristiques de fibre optique concernées pour assurer un déploiement sans problème. Il est intéressant de noter que le 10GBase-ZR n'est en fait pas un standard IEEE, même si la plupart des fournisseurs proposent une option ZR.

10G sur DWDM
Avec le 10GbE, il est possible d'avoir des modules optiques qui émettent à des longueurs d'onde DWDM (multiplexage en longueur d'onde dense), ce qui permet de simplifier les déploiements DWDM, d'autant que ces modules optiques ne nécessitent pas de répéteur matériel supplémentaire. Les dernières innovations dans les modules optiques 10GbE/DWDM incluent une capacité de syntonisation en bande C complète pour simplifier la mise en séquence et le dimensionnement des canaux DWDM, ainsi que des fonctions, telles que la correction d'erreurs sans voie de retour (FEC) et la prise en charge des interfaces OTN/G.709, intégrées directement dans le module optique.

40 et 100 Gigabit Ethernet

QSFP 28
Le module QSFP 28 est basé sur le même format physique que celui des émetteurs-récepteurs optiques QSFP+ pour 40GbE, mais il prend en charge quatre voies 25 Gbit/s, permettant un débit total de 100 Gbit/s.  Le QSFP 28 est en passe de devenir rapidement la norme pour les liaisons 100GbE sur fibre multimode, son format compact étant compatible avec la haute densité de ports requise par la commutation de datacenter, et l'utilisation d'assemblages optiques à 4 voies permettant de mettre à niveau n'importe quel système 40GBase-SR4 vers le 100GbE sans avoir à mettre à niveau les installations.

25 et 50 Gigabit Ethernet : les standards de demain

Dans les environnements de datacenter hautes performances, les besoins en performances réseau au niveau serveur poussent déjà la connectivité 10GbE à sa limite, notamment lorsque de nouvelles technologies telles que le stockage orienté objet et les réseaux de stockage SAN viennent compléter le tableau.  Les standards 25 et 50 Gigabit Ethernet, qui ont été créés pour pallier ces problèmes, arrivent maintenant sur le marché.  Ces standards sont basés sur les mêmes technologies que celles développées initialement pour les standards 100GBase-SR4 et LR4.  Une liaison 25GbE utilise une seule voie à 25 Gbit/s, tandis qu'une liaison 50GbE utilise une paire de voies à 25 Gbit/s.  Les premiers développements des standards 25 et 50GbE utilisent un module optique QSFP 28 avec des câbles de dérivation – pour le 25GbE, il s'agit des mêmes câbles que ceux utilisés pour convertir une interface 40GbE en quatre interfaces10GbE.  À terme, le standard 25GbE devrait être disponible au format SFP+, tandis que le 50GbE devrait conserver le format QSFP.