Comment un émetteur-récepteur 100G atteint-il une capacité de transmission de 100 Gbit/s ?

Avec la demande des centres de données pour une vitesse de transmission plus élevée et une bande passante de plus grande capacité, l’Ethernet 100G représente désormais une proportion de plus en plus importante du marché. De plus en plus de centres de données commencent à développer la transmission de données Ethernet 100G. Selon le rapport d’IHS Infonetics, à l’heure actuelle, plus de 50 % des centres de données bénéficient des excellentes performances apportées par les émetteurs-récepteurs 100G. Savez-vous comment un émetteur-récepteur 100G atteint une capacité de transmission de 100 Gbit/s ? Cet article présentera différents types de QSFPTEK transceivers 100G en détail.

Principes de transmission des émetteurs-récepteurs 100G

QSFP28 100G SR4

QSFP28 SR4 Le module optique est un émetteur-récepteur full-duplex enfichable à chaud ; il est couramment utilisé pour transmettre des données Ethernet 100G sur une courte distance, et sa longueur d'onde de fonctionnement est de 850nm. Grâce à sa conception miniaturisée, la taille du QSFP28 SR4 est inférieure à celle de l'émetteur-récepteur 100G CFP/CXP. La consommation électrique du QSFP28 SR4 est généralement de 3.5W ou moins. Le QSFP28-100G-SR4 est normalisé par IEEE 802.3ba, conforme à la norme SFP28 MSA, SFF-8665, SFF-8636, RoHS, CPRI et eCPRI. Le principe de fonctionnement consiste à transmettre ou recevoir des données depuis quatre canaux indépendants. Ainsi, le débit de données individuel des quatre canaux est de 25Gbps, agrégé en un débit de données de 100G.

QSFP28 SR4 transmet des signaux optiques parallèles via l’extrémité émettrice. Il utilise la matrice de couches pour convertir les signaux électriques parallèles d’entrée en signaux optiques parallèles. Parallèlement, comme les signaux d’entrée sont des signaux parallèles, il est adapté à la fibre ruban multimode MTP/MPO pour une transmission parallèle. Une fois les signaux arrivés au terminal de réception, il convertit les signaux optiques en signaux électriques via la matrice PIN ; comme à l’extrémité émettrice, il s’agit également d’un signal électrique parallèle. La distance de transmission maximale atteint 70 m sur fibre OM3 et 100 m sur fibre OM4. Le module 100GBASE SR4 peut être connecté à un brin MMF 12 fibres MTP/MPO jusqu’à 100 m.

Figure 1 : Principe de fonctionnement du QSFP28 SR4

QSFP28 100G PSM4 

Le QSFP28 100G PSM4 est un module émetteur-récepteur optique enfichable à chaud, il se caractérise par une faible consommation d’énergie et une fonction de diagnostic numérique intégrée. La norme PSM4 MSA standardise le 100GBASE PSM4.La différence entre le module psm4 et sr4 est que psm4 fonctionne à 1310nm. En outre, la consommation d’énergie de psm4 est inférieure à 3.5w. Il est déployé pour la transmission longue distance monomode jusqu’à 500m via des connecteurs MTP/MPO à 12 fibres.

Le principe de fonctionnement de 100GBASE PSM4 est similaire à celui du module 100GBASE SR4. Il est également transmis par quatre canaux distincts. Le débit de transmission par canal est de 25Gbps. Les signaux d’entrée électriques sont convertis en signaux optiques parallèles en interne via le réseau Layer. Le signal optique parallèle est converti en signal électrique parallèle, ce qui diffère de QSFP28 SR4 en ce qu’il est utilisé pour la fibre monomode, tandis que QSFP28 SR4 est généralement utilisé pour la fibre multimode.

Figure 2 : principe de fonctionnement du QSFP28 PSM4

100GBASE CWDM4

Le QSFP28 CWDM4 est conçu pour la transmission de données Ethernet 100G, il est entièrement conforme aux protocoles QSFP MSA, CWDM4 MSA et IEEE P802.3bm. Le principe de fonctionnement du 100GBASE CWDM4 consiste à convertir les données électriques d’entrée en signaux optiques CWDM, avec quatre canaux indépendants de 25Gbps multiplexés en un seul canal de 100Gbps. Parallèlement, au niveau du terminal de réception, le QSFP28 CWDM4 démultiplexe un signal d’entrée optique de 100Gb/s en 4 données électriques de sortie indépendantes.

Il transmet généralement les données via une fibre monomode jusqu’à 2km ; il existe quatre principales plages de longueurs d’onde, L0: 1271nm(1264.5-1277.5nm), L1: 1291nm(1284.5-1297.5nm), L2: 1311nm(1304.5-1317.5nm), L3: 1331nm(1324.5-1337.5nm), et sa consommation électrique ne dépasse pas 3.5W. Il utilise un connecteur LC conforme aux normes de l’industrie pour multiplexer et coupler quatre signaux optiques de quatre longueurs d’onde vers la fibre monomode.

Figure 3 : Principe de fonctionnement du QSFP28 CWDM4

100GBASE-LR4

Le QSFP28 LR4 L’émetteur-récepteur est entièrement conforme à IEEE802.3ba et conçu pour être enfichable à chaud, en duplex intégral, avec quatre canaux de transmission internes. Il s’applique à la transmission longue distance Ethernet 100G et la transmission maximale va jusqu’à 10km. La plage de longueurs d’onde de fonctionnement est de 1295 à 1310nm.  Le 100GBASE LR4 répond aux exigences constantes du calcul haute performance et des centres de données à très grande échelle.

Un émetteur-récepteur 100GBASE LR4 peut convertir quatre canaux indépendants de signaux électriques à 25Gbps en signaux optiques de quatre canaux indépendants. Ensuite, le module QSFP28 LR4 multiplexe le signal optique en un seul canal pour une connexion de liaison optique 100G. Au terminal de réception, le module convertit séparément le signal d’entrée optique en signal optique LAN WDM à quatre canaux, puis il convertit le signal optique en quatre canaux de sortie de signaux électriques.

Figure 4: Principe de fonctionnement du QSFP28 LR4

QSFP28 ER4 

Le 100GBASE ER4 l’émetteur-récepteur optique est entièrement conforme au QSFP MSA, à l’IEEE 802.3ba 100GBASE-ER4 Lite et au protocole standard OTU4. Le QSFP28 ER4 est utilisé pour transmettre le signal monomode grâce à la technologie de multiplexage dense en longueur d’onde. Ce module optique est conçu pour les câbles à fibre optique monomode et sa longueur d’onde de fonctionnement est de 1310nm ; la consommation électrique maximale du QSFP28 ER4 est de 4.5W. En utilisant un amplificateur optique à semi-conducteur (SOA) pour amplifier le signal optique avant son entrée dans le photodétecteur PIN, la distance de transmission de l’ER4 a été considérablement améliorée ; la distance de transmission maximale peut atteindre 40km.

La longueur d’onde de fonctionnement de l’émetteur-récepteur optique 100GBASE ER4 est la longueur d’onde LAN WDM (1295 nm, 1300 nm, 1305 nm, 1310 nm). Le 100GBASE ER4 peut multiplexer quatre longueurs d’onde de signaux optiques ; il est généralement connecté à la fibre monomode via un connecteur LC conforme aux normes de l’industrie. En outre, avec un WDM MUX, les signaux de longueur d’onde peuvent être agrégés sur une fibre SMF pour former une transmission de signal optique 100G. Côté récepteur, l’amplificateur optique à semi-conducteur peut aider le module à amplifier les signaux avant qu’un démultiplexeur WDM ne les sépare en quatre canaux de transmission de données indépendants.

Figure 5 : principe de fonctionnement du QSFP28 ER4

Conclusion

Après avoir présenté ces différents modules optiques 100G, je pense que vous connaissez déjà le principe de fonctionnement de ces différents modules et la manière dont ils atteignent un débit de transmission de 100G. QSFPTEK propose divers modules optiques 100G compatibles. De plus, QSFPTEK propose des émetteurs-récepteurs 100G avec des formats QSFP28, permettant des solutions de connectivité Ethernet 100G économiques, haute densité et à faible consommation pour les centres de données, les couches de distribution et les applications des fournisseurs de services. Contactez notre service client pour obtenir un devis via [email protected].