Guide approfondi des applications 400G

Avec les systèmes ouverts, l’intelligence artificielle (IA), l’apprentissage automatique et le stockage Cloud qui entraînent une forte croissance du trafic, le cœur 100G commence à être mis en difficulté par le flux de trafic en constante augmentation. Le 400G, avec ses caractéristiques de faible latence et de large bande passante, répond au besoin urgent d’applications à haute efficacité, haute densité et faible consommation d’énergie telles que la 5G, la vidéo 4K et la réalité virtuelle (VR).

Facteurs déterminants du déploiement 400G

La 400G se développe à grande vitesse, portée par la croissance explosive du trafic réseau due aux applications à très large bande passante. Il s’agit généralement des centres de données cloud, de l’usage commercial de la 5G, de la vidéo et de la promotion de la normalisation des produits 400G.

Centres de données cloud et hyperscale

Selon Equinix, la bande passante mondiale d’interconnexion augmentera à un TCAC de 45 % de 2019 à 2023 et atteindra plus de 16300 Tbpas d’ici 2023. L’un des facteurs clés qui stimulent cette tendance est la croissance rapide du trafic de cloud computing. Les centres de données migrent vers le cloud et davantage de centres de données cloud et hyperscale sont en construction. Qu’il s’agisse de mettre à niveau des centres de données existants ou de reconstruire de nouveaux centres de données, le déploiement de la 400G avec une bande passante élevée et une faible latence est indispensable.

Utilisation commerciale de la 5G

La 5G intègre la technologie d’informatique en périphérie dans son architecture de transmission, ce qui permet aux ressources cloud telles que le calcul, le stockage et le réseau d’être plus proches des utilisateurs. Avec le 400G, l’informatique en périphérie peut bénéficier d’une bande passante et de niveaux de sécurité plus élevés pour accéder à davantage d’appareils finaux ainsi que gérer et protéger les données.

Demande croissante de trafic vidéo

La vidéo est le média de divertissement le plus populaire, représentant 80% de l’ensemble du trafic Internet. Cette tendance est devenue encore plus évidente après que la pandémie chronique 19 a ravagé le monde depuis 2020. De plus en plus de professionnels travaillent à domicile (WFH) et s’appuient sur les vidéos pour collaborer, notamment les réunions vidéo, les affichages virtuels en ligne et les cours en ligne. Avec la propagation virale du streaming en direct et des célébrités d’Internet, un nombre considérable de travailleurs indépendants et de chômeurs réalisent des vidéos pour le loisir ou pour gagner de l’argent. Les exigences de qualité d’image plus élevée ont favorisé l’adoption de vidéos HD 8K et même 16K, ce qui exerce une pression sur l’infrastructure réseau pour migrer vers un cœur 400Gb/s pour les flux vidéo 50G/100G.

Ethernet 400G et normalisation des produits

Depuis l’approbation de l’Ethernet 400G fin 2017, le marché a vu le déploiement de solutions de réseaux optiques 400G avec la normalisation, la commercialisation et le développement à grande échelle. Des fournisseurs de systèmes de marque tels que Cisco, Arista et Mellanox ont pris les devants dans la naissance des équipements de réseau 400G. En 2017, Mellanox a présenté Spectrum-2 commutateurs ouverts ; En 2008, Cisco et Arista lancent respectivement les commutateurs 400G séries N9000/N3400 et 400G 7060X4 commutateurs de la série. 

De même, la solution de connectivité 400G connaît également un essor, notamment les émetteurs-récepteurs 400G et les câbles haut débit 400G (400G DAC, 400G AOC). Les émetteurs-récepteurs 400G adoptent principalement trois types de formats — QSFP-DD, OSFP et CFP8. Grâce à ses avantages en matière de large rétrocompatibilité, de taille plus compacte et de consommation d’énergie plus faible, QSFP-DD devient le format 400G le plus populaire.

Outre QSFP-DD, d’autres technologies tendance qui favorisent l’adoption dominante du 400G sont RoCE, SmartNIC et 400G ZR/ZR+.

QSFP-DD

Le facteur décisif qui permet au QSFP-DD de se distinguer des autres formats compatibles 400G est sa rétrocompatibilité avec tous les émetteurs-récepteurs basés sur QSFP, notamment QSFP+, QSFP28 et QSFP56. Cette fonctionnalité confère au QSFP-DD une bonne interopérabilité pour s’adapter aux réseaux hérités 40G/100G/200G. En outre, la consommation électrique est un facteur clé lorsque l’on prend en compte le refroidissement du système et les dépenses d’exploitation. En valeur théorique, la consommation électrique maximale de l’émetteur-récepteur QSFP-DD est de 12W, ce qui est inférieur aux 15W de l’OSFP. Troisièmement, le QSFP-DD est plus petit que l’OSFP, ce qui offrira une densité de bande passante par port plus élevée.

RoCE

RDMA sur Ethernet convergé (RoCE) est un protocole réseau qui permet l’accès direct à la mémoire à distance via Ethernet. RDMA présente l’avantage initial, par rapport aux autres interfaces de programmation, d’une latence plus faible, d’une faible utilisation du CPU et d’une bande passante élevée, ce qui correspond exactement aux exigences des applications 400G.

SmartNIC

La carte d’interface réseau intelligente (SmartNIC) est un accélérateur programmable, essentiel pour améliorer l’efficacité des réseaux de centres de données. La SmartNIC moderne fournit un port 200G/400G pour la connectivité.

400G ZR/ZR+

400G ZR fournit une solution pour transmettre les charges utiles 400 Gigabit Ethernet sur une liaison DCI jusqu'à 80km en utilisant le DWDM et une modulation d'ordre élevé. 400G ZR+ étend la portée au-delà de 80km. Ces optiques cohérentes visent à répondre à la complexité de l'interopérabilité avec différents fournisseurs et les réseaux hérités 100G/200G dans les réseaux modernes hautement convergés. Le module 400G ZR/ZR+ connaît une tendance à une large adoption dans les centres de données hyperscale, les campus distribués et les réseaux métropolitains, ainsi que dans les applications des opérateurs Telecom.

Scénarios d’application des émetteurs-récepteurs 400G

La solution 400G vise à répondre à la croissance continue du trafic chez les fournisseurs de services de communication, les fournisseurs de cloud hyperscale, les grands fournisseurs de télécommunications, les grands centres de données et les entreprises.

Nous récapitulons les solutions de connexion les plus populaires avec des émetteurs-récepteurs 400G. Pensez à mesurer la distance entre les deux extrémités afin de déterminer quelles optiques utiliser.

Interconnexion commutateur ToR-serveur

Dans la salle des serveurs, les commutateurs ToR sont souvent placés en haut du rack (ToR), au milieu du rack (MoR) ou en bas du rack (BoR), où les serveurs sont situés dans le même rack. Dans une configuration ToR typique, la distance entre le commutateur et le serveur est limitée à 7 mètres en mode passif. 

Le câble DAC 400G QSFP-DD est souvent disponible pour une longueur maximale de 3 mètres, recommandé pour une utilisation dans une interconnexion commutateur ToR-serveur dans un rayon de 2,5 mètres.

Le câble AOC 400G QSFP-DD peut prendre en charge une liaison jusqu’à 100 m, idéal pour l’interconnexion commutateur ToR-serveur dans un rayon de 30 mètres.

Interconnexion de commutateurs Spine-Leaf

Dans une topologie leaf-spine, plusieurs commutateurs leaf seront connectés à un commutateur spine. Dans une architecture spine-leaf moderne à 2 niveaux, les commutateurs Leaf sont des commutateurs ToR. Ces commutateurs leaf/ToR sont des commutateurs d’accès qui agrègent le trafic provenant des serveurs et sont reliés au cœur de la couche spine. La distance spine-leaf est généralement inférieure à 500 mètres. 

Les modules 400GBASE-SR8 QSFP-DD  sont utilisés dans un rayon de 100 mètres de l’interconnexion des commutateurs spine-leaf. Ils peuvent transporter des données 400G sur 100 m via des fibres multimodes OM4 MTP/MPO-16.

Pour une connexion de commutateur spine-to-leaf au-delà de 100 mètres, les opérateurs réseau déploient souvent 400G DR4 Les émetteurs-récepteurs QSFP-DD, qui peuvent transmettre des données 400G sur 500m via des fibres monomodes MTP/MPO-12.

Interconnexion de centres de données 400G (DCI)

Pour permettre aux utilisateurs finaux d'accéder aux données et aux services cloud, le DCI connecte deux centres de données ou plus entre eux. La distance entre deux centres de données Ethernet 400G varie de courte à moyenne à longue.

Pour le DCI dans un rayon de 2 km, déployez 400G FR4 émetteurs-récepteurs QSFP-DD et fibres monomodes OS2.

Pour le DCI dans un rayon de 10km, déployez des transceivers 400GBASE-LR8 QSFP-DD et des fibres monomodes OS2.

Pour le DCI dans un rayon de 40km, déployez des émetteurs-récepteurs 400GBASE-ER8 QSFP-DD et des fibres monomodes OS2.

Pour le DCI dans un rayon de 120km, déployez des transceivers cohérents 400GBASE-ZR CSFP2 et des fibres monomodes OS2.

QSFPTEK lance des produits 400GBASE pour sécuriser votre connectivité haut débit, notamment des émetteurs-récepteurs 400G QSFP-DD, 400G DAC et 400G AOC. Contact [email protected] pour obtenir un devis.