Guide complet 100GBASE-SR4 et 100GBASE-BiDi SR : comprendre les émetteurs-récepteurs QSFP28 SR

Les modules émetteurs-récepteurs QSFP28 100G sont à l’avant-garde de l’expansion rapide du cloud computing et des réseaux 5G, favorisant l’évolution des centres de données et créant une demande accrue de solutions d’interconnexion hautes performances. Ces composants représentent une part importante des coûts de déploiement des réseaux et sont indispensables dans les centres de données de toutes tailles. Dans les installations de petite et moyenne taille, plus de 90% des liaisons fibre se situent dans une plage de 100 mètres, tandis que dans les grands centres de données, plus de 70% des liaisons mesurent moins de 100 mètres, et plus de 80% ne dépassent pas 125 mètres. Par conséquent, le module multimode 100G—en particulier la variante multimode QSFP28 100G, qui prend en charge 100GBASE-SR BD et 100GBASE-SR4—est le choix privilégié pour ces applications.

Présentation de 100GBASE-SR4 et 100GBASE-SR BD

Le 100GBASE-SR4 est un module émetteur-récepteur multimode 100G largement adopté, qui utilise quatre canaux (4x25Gbps) pour transmettre et recevoir des signaux optiques, atteignant un débit de données combiné de 100Gbps. Connu sous le nom de "SR" pour courte portée, ce module est spécialement conçu pour les transmissions sur de courtes distances, offrant généralement une portée de 70 mètres sur OM3 ou de 100 mètres sur fibre multimode OM4. Conforme aux normes IEEE 802.3BA, le 100G QSFP28 SR4 fonctionne comme un émetteur-récepteur optique enfichable à chaud, full-duplex, opérant à une longueur d’onde centrale de 850nm. Sa popularité est due à la fourniture de quatre canaux indépendants d’émission et de réception, chacun prenant en charge un débit de 25Gbps, ce qui en fait une solution essentielle pour la transmission de données à haut débit et courte portée dans les réseaux Ethernet 100G. L’image suivante montre le principe de fonctionnement de l’émetteur-récepteur du module optique 100GBASE-SR4 :

Le 100GBASE-SR BD est l’équivalent bidirectionnel du 100GBASE-SR, utilisant deux signaux optiques dans des directions opposées sur la même fibre multimode avec des longueurs d’onde de 855nm/908nm. Cette configuration emploie deux voies de 50Gbps dans chaque direction, atteignant un débit de données agrégé de 100Gbps. Contrairement au 100G QSFP28 SR4, qui nécessite huit fibres optiques, le module 100G QSFP28 SR BiDi utilise la technologie WDM. Cela permet à chaque port LC de transmettre et de recevoir simultanément des signaux optiques de longueurs d’onde différentes sur une fibre multimode. Ces interfaces optiques bidirectionnelles VCSEL à double longueur d’onde fonctionnent avec PAM4 à 2 × 50-Gb/s sur des longueurs d’onde de 855nm/908nm. La portée opérationnelle du module s’étend jusqu’à 70 mètres avec une fibre OM3, 100 mètres avec une fibre OM4 et 150 mètres avec une fibre OM5, démontrant sa polyvalence dans les systèmes à fibre multimode. L’image suivante montre le principe de fonctionnement du 100G QSFP28 SR BiDi émetteur-récepteur de module optique :

La différence entre 100GBASE-SR4 et 100GBASE-BiDi SR

Nombre de fibres

Le transceiver 100GBASE-SR4 utilise 8 fibres, constituant la structure de câblage en fibre multimode courante pour l’Ethernet 100G à courte portée. Cette configuration nécessite quatre fibres d’émission et quatre fibres de réception, généralement employées dans un système de câblage MPO/MTP.

En revanche, les émetteurs-récepteurs 100GBASE-BiDi SR utilisent seulement 2 fibres pour la transmission bidirectionnelle des données, offrant une solution très rentable pour les mises à niveau des réseaux 100G. Indéniablement, 100GBASE-BiDi nécessite le déploiement du moins grand nombre de câbles fibre, ce qui le rend idéal pour les scénarios où la fibre multimode existante est sollicitée ou difficile à redéployer avec une nouvelle fibre.

Connecteur

L’émetteur-récepteur 100GBASE-BiDi SR utilise le connecteur de fibre optique duplex LC conventionnel, connu pour sa simplicité et sa facilité d’utilisation.

Les émetteurs-récepteurs 100GBASE-SR4 utilisent Connecteurs à fibre optique MPO/MTP, nécessitant spécifiquement un connecteur MPO/MTP à 8 ou 12 fibres.

Longueur d’onde

Pour 100GBASE-SR4, les signaux optiques d’émission et de réception fonctionnent tous deux à une longueur d’onde de 850nm, conformément aux optiques Ethernet traditionnelles. En revanche, 100GBASE-BiDi utilise des longueurs d’onde distinctes pour l’émission et la réception des signaux optiques au sein d’une seule fibre. La longueur d’onde d’émission typique est de 855nm, tandis que la longueur d’onde de réception est de 908nm. Par conséquent, les optiques 100GBASE-BiDi représentent une variante des optiques WDM (multiplexage en longueur d’onde).

Coût final

Le coût global comprend deux éléments essentiels : le coût des émetteurs-récepteurs 100G et du câblage fibre. Par conséquent, le prix final varie en fonction des coûts des différents émetteurs-récepteurs 100G et du câblage en fibre optique, les différentes solutions de déploiement entraînant des coûts totaux différents.

Les émetteurs-récepteurs 100GBASE-SR4 offrent le prix le plus économique et représentent le format le plus répandu pour les émetteurs-récepteurs 100G QSFP28. Ils sont bien adaptés aux déploiements en centre de données avec des exigences de courte portée et des considérations de coût. Cependant, il est important de noter que les optiques 100GBASE-SR4 nécessitent 8 câbles à fibre optique, ce qui rend le déploiement difficile pour des distances un peu plus longues. Cette option est recommandée lorsque les ressources en fibre sont abondantes et que la distance de déploiement reste dans des limites gérables.

En revanche, 100GBASE-BiDi offre une solution Ethernet 100G polyvalente et rentable, ne nécessitant que deux câbles à fibre optique pour les courtes portées et s’intégrant facilement aux infrastructures existantes. Malgré le prix plus élevé des émetteurs-récepteurs 100GBASE-BiDi SR par rapport à 100GBASE-SR4, cette option est optimale pour les mises à niveau du réseau lorsque l’infrastructure existante est sous pression.

En résumé, compte tenu des ressources en fibre et des coûts de câblage, le câblage 100GBASE-SR BD ne nécessite qu’un quart des ressources en fibre requises par 100GBASE-SR4, ce qui permet de réaliser d’importantes économies de dépenses d’investissement. Cependant, le coût plus élevé des modules 100GBASE-SR BD compense ces économies. Par conséquent, lors de l’évaluation du coût global module optique + fibre, le choix de 100GBASE-SR BD ne se traduit pas nécessairement par des coûts inférieurs à ceux de l’utilisation de 100GBASE-SR4.

Construction du câblage de centre de données avec 100G QSFP28 BiDi SR1.2

L’augmentation des charges de travail critiques, telles que l’intelligence artificielle (IA) et l’apprentissage automatique, intensifie les exigences en matière de calcul et de trafic dans les infrastructures de centres de données. Cela nécessite de passer à des connexions plus denses et plus rapides au sein des zones d’interconnexion, des dorsales et entre les commutateurs en haut de rangée/rack et les serveurs des centres de données. La mise à niveau de 10G vers 40G ou 100G implique traditionnellement de convertir le câblage duplex LC en câblage MPO, ce qui entraîne une augmentation des coûts d’exploitation. La simplification du câblage et la réduction des dépenses d’investissement peuvent être obtenues grâce à la solution BiDi, illustrée par le module optique 100G QSFP28 BiDi SR1.2.

À l’instar de son module 40G SR BD, le 100G QSFP28 BiDi SR1.2 permet aux opérateurs de centres de données de réutiliser leur infrastructure fibre LC duplex existante lors de la mise à niveau de 10G SR ou 40G BiDi vers 100G. Cela facilite une mise à niveau flexible et progressive des appareils réseau au sein du centre de données.

Le 100G QSFP28 BiDi SR1.2 est un module optique BiDi Quad Small Form-factor Pluggable (QSFP28), prenant en charge 100Gbps et conforme aux normes IEEE802.3bm 100GBASE-SR4. Employant une fibre optique multimode LC duplex double cœur, le module utilise une modulation NRZ 4×25G du côté électrique, convertie en modulation PAM4 2x50Gbps du côté optique. Il en résulte une bande passante totale de 100Gb, avec la technologie PAM4 prenant en charge la transmission de signaux à des débits de données de 50Gb et des débits de 25Gbaud.

Architecture Spine-Leaf 400G vers 100G

Le déploiement de 400Gbps SR4.2 dans la couche spine, le backbone du réseau, facilite la connexion au nœud leaf via un modèle breakout. Par ailleurs, l’utilisation de QSFP-100G-SR1.2 BiDi dans les nœuds spine et leaf offre une option pour mettre à niveau les nœuds spine vers 400G, afin de répondre aux besoins croissants en bande passante.

Connectivité commutateur-serveur

En tirant parti de la flexibilité des émetteurs-récepteurs enfichables par rapport aux câbles préassemblés, les opérateurs peuvent opter pour QSFP-100G-SR1.2 BiDi pour la connectivité top-of-rack vers les serveurs ou déployer 400G dans le top-of-rack (TOR) et connecter en aval aux serveurs à l’aide de 1 x QDD-400G-SR4.2 vers 4 x QSFP-100G-SR1.2 dans un modèle breakout.

Conclusion

En conclusion, le choix entre 100GBASE-SR BD et 100GBASE-SR4 dépend de facteurs tels que le coût et les considérations d'infrastructure. Malgré le coût global d'application plus élevé du 100GBASE-SR BD, il est souvent privilégié en raison de sa capacité à mettre à niveau de manière transparente les réseaux 10G/25G, en utilisant l'infrastructure fibre multimode duplex LC existante. Les avantages du 100GBASE-SR BiDi, notamment la réduction des coûts, les mises à niveau fluides et la préparation du réseau pour l'avenir, en font un choix stratégique. À l'inverse, l'intérêt du 100GBASE-SR4 réside dans sa capacité à connecter un seul port 100G à jusqu'à quatre ports 25G, ainsi que dans son prix total inférieur, répondant à des exigences réseau spécifiques et à des contraintes budgétaires. QSFPTEK peut fournir des émetteurs-récepteurs à fibre optique 100GBASE-SR BD et 100GBASE-SR4 de bonne qualité avec une garantie de 5 ans. N'hésitez pas à nous contacter via [email protected]