Comment migrer vers le 400G avec des optiques QSFPTEK 100G Single Lambda

​À mesure que les volumes de données explosent et que de nouvelles technologies émergent, l’Ethernet 100G devient de plus en plus répandu dans les déploiements de réseaux à haut débit. Les technologies 100G traditionnelles comme SR4, LR4, CWDM4 et PSM4 utilisent quatre canaux NRZ de 25Gbps, ce qui entraîne des coûts élevés qui mettent les opérateurs au défi. Pour résoudre ce problème, le groupe 100G Lambda Multi-Source Agreement (MSA) a introduit une technologie 100G à longueur d’onde unique visant à réduire les dépenses tout en garantissant la compatibilité avec les futures normes 400G. Cette avancée exploite la signalisation PAM4 pour transmettre des données 100G sur une seule longueur d’onde, simplifiant l’architecture optique et réduisant la complexité des composants. Explorons la norme 100G Lambda afin de comprendre son rôle dans les architectures de réseaux 100G actuelles et son potentiel pour soutenir l’évolution vers les réseaux 400G de nouvelle génération.

Explication de la technologie 100G Single Lambda

Single Lambda est une technologie d’accès 100G qui utilise un signal de longueur d’onde PAM4 (modulation d’amplitude d’impulsion à quatre niveaux) unique de 50 GBaud pour atteindre un débit de données de 100 Gbps. Cette méthode emploie un DSP (Digital Signal Processor) pour convertir quatre signaux électriques 25G en un seul canal 100G.​ Auparavant, la plupart des modules optiques 100G QSFP28 utilisaient quatre canaux NRZ (Non-Return to Zero) de 25 Gbps pour atteindre un débit de données agrégé de 100 Gbps. En revanche, la modulation PAM4 double la capacité de données par rapport à NRZ. Plus précisément, un signal PAM4 de 50 GBaud transmet 100 Gbps, tandis qu’un signal NRZ de 25 GBaud transmet 25 Gbps.

Pourquoi Adopter Lambda unique pour 100Gbps ?

Réduire le coût des composants optiques

Actuellement, les normes les plus répandues pour le déploiement du 100GbE sont 100GBASE-LR4 MSA, 100GBASE-CWDM4 MSA et 100GBASE-PSM4 MSA. Les opérateurs réseau utilisent des modules QSFP28 LR4, CWDM4 ou PSM4 pour permettre 100 Gbit/s, ce qui est obtenu en multiplexant 4 longueurs d’onde de 25 Gbit/s dans une seule fibre. Cependant, le traitement du signal est assez complexe pour intégrer quatre signaux 25G dans une liaison 100G. Cette complexité entraîne directement des composants optiques coûteux.

Source de l’image : Cisco.com

Plus précisément, la conception de QSFP28 LR4, CWDM4 et PSM4 sont plus complexes que les optiques Single Lambda. Les composants de construction simplifiée de l’émetteur-récepteur Single Lambda réduisent considérablement le coût de 40 % ou plus.

Optiques LR4, CWDM4 et PSM4 : l’émetteur utilise la récupération d’horloge et de données (CDR) dans chacune des interfaces électriques, le pilote laser (LD) & le laser et même le Mux ; le récepteur utilise la CDR et un amplificateur à transimpédance (TIA) + amplificateur linéaire (LA) & photodiode PIN dans chacune des interfaces électriques et même le Demux. 

Optiques Single Lambda : l’émetteur utilise uniquement un DSP avec CDR, une seule LD & un laser ; le récepteur utilise uniquement un DSP avec CDR et un seul TIA + LA & une photodiode PIN. En revanche, les optiques 100G Single Lambda n’utilisent qu’une seule longueur d’onde, évitant ainsi les contraintes de multiplexage et de démultiplexage, le contrôle strict des longueurs d’onde et le coûteux conditionnement hermétique.

Répondre à la future norme 400G

Le réseau encombré pousse à un débit de données plus élevé de 400G. Le 100G Lambda MSA a tenu compte de cette tendance en concevant des optiques 100G à lambda unique compatibles avec le 400G. Autrement dit, le format QSFP-DD est rétrocompatible avec d’autres formats QSFP, y compris QSFP28. De plus, le QSFP28 100G à lambda unique utilise la même modulation PAM4 à 50 Gbauds que celle utilisée par le QSFP-DD 400G. Par exemple, le QSFP-DD 400G-LR4 utilise 4 canaux de 100 Gbps pour atteindre un débit total de 400 Gbps, ce qui peut être relié à quatre QSFP28 100G-LR4 à lambda unique pour une solution de dérivation 400G vers 100G. 

Source de l’image : Cisco.com

Introduction à l’émetteur-récepteur Single Lambda 100G

Selon les réseaux Cisco, le Optiques Single Lambda 100G incluent 100G DR, 100G FR et 100G LR. Les trois QSFP28 sont conformes aux spécifications 100G Lambda MSA et sont fournis avec connecteurs LC duplex. Pour indiquer le nombre de canaux de longueur d’onde, les optiques Single Lambda sont également appelées 100G DR1 QSFP28, 100G FR1 QSFP28 et 100G LR1 QSFP28. 

100GBASE-DR Single Lambda QSFP28

QSFP-100G-DR-S L’émetteur-récepteur à lambda unique est conforme à la spécification IEEE 100BASE-DR. Il prend en charge une liaison jusqu’à 500m sur fibre monomode (SMF) OS2 duplex à une longueur d’onde de 1310nm. Le QSFP28 100GBASE-DR est principalement utilisé pour l’interconnexion de centres de données (DCI) spine-leaf à courte portée, où la plupart des liaisons optiques sont inférieures à 100m. Une autre restriction est une tolérance moindre à la perte d’insertion d’un nombre limité de panneaux de brassage.

100GBASE-FR à longueur d'onde unique QSFP28

100G Single Lambda MSA introduit ensuite le QSFP-100G-FR-S pour étendre la liaison fibre à une portée de 2 km. Le 100G-FR est conforme à la spécification IEEE 100BASE-FR, prenant en charge une liaison jusqu’à 2 km sur OS2 SMF duplex à une longueur d’onde de 1310 nm. Le 100GBASE-FR QSFP28 permet des liaisons DCI plus longues et laisse davantage de marge pour les applications présentant une perte de liaison plus élevée.

100GBASE-LR Single Lambda QSFP28

Le troisième modèle est le QSFP-100G-LR-S. Via une fibre SMF OS2 duplex à 1310nm, le 100G LR atteint une liaison jusqu’à 10km. Le QSFP28 LR apporte une portée longue distance de 10km à la série d’optiques 100G Single Lambda, étendant la capacité d’interconnexion au-delà de deux bâtiments, même dans des villes proches. Il est idéal pour le déploiement de nouveaux réseaux, pour l’interconnexion du commutateur central vers le commutateur central/d’agrégation dans le réseau de campus.

Migrez en toute transparence vers le 400G avec des optiques 100G Single Lambda

Étant donné que les modules single lambda 100G DR, 100G FR et 100G LR sont conçus au format QSFP28. Il est compatible avec le format QSFP-DD qui s’applique à l’Ethernet 400G. En conséquence, il est recommandé d’adopter des optiques 100G Single Lambda dans la conception de réseaux 400G. L’avantage est qu’elles permettent de connecter un nouveau site 400G à un site 100G existant avec 4 liaisons. Vous n’avez donc besoin d’apporter des hôtes 400G qu’à un seul site, sans avoir à mettre à niveau l’architecture 100G existante, tout en bénéficiant d’un accès à une liaison 400G.

Par exemple, en utilisant QSFPTEK 100G DR QSFP28, vous pouvez obtenir un Solution breakout 400G vers 4x 100G. Connectez un nouveau commutateur ToR 400G à un commutateur 100G existant avec quatre liaisons distinctes. 

Côté gauche : Insérez un module 400G QSFP-DD DR4 dans le port 400G du commutateur ToR 

Site droit : branchez quatre modules 100G QSFP28 DR dans quatre ports de commutateur 100G 

Lien : utilisez un breakout MTP vers 4 LC duplex OS2 SMF pour connecter les deux sites

Conclusion

Afin de réduire les coûts de déploiement du 100G, le 100G Lambda MSA a défini une norme permettant d’atteindre 100 Gbps sur une seule longueur d’onde, réduisant considérablement la complexité optique. En outre, il anticipe les futurs réseaux à haut débit, en intégrant la compatibilité 400G aux optiques Single Lambda 100G. 100G Single Lambda QSFP28 est une solution pérenne pour une migration fluide du 100G vers le 400G.

QSFPTEK propose des optiques 100G Single Lambda, notamment QSFP-100G-DR-S, QSFP-100G-FR-S et QSFP-100G-LR-S ; ainsi que des émetteurs-récepteurs 400G QSFP-DD. Une solution breakout complète 400G vers 4x 100G est également fournie. Si vous avez des questions, n’hésitez pas à contacter [email protected].