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Technologie et Tendances 25G/50G/100G

Mis à jour depuis le 20 déc, 2023 by
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Les technologies 10G et 40G sont désormais parvenues à un stade optimal et occupent un vaste segment du marché depuis les dix dernières années. Ces dernières années, les technologies 25G/50G/100G ont attiré l'attention et sont en voie de devenir prépondérantes dans les futurs déploiements de réseaux. Les nouvelles technologies Ethernet sont créées pour répondre aux demandes et aux évolutions du marché, et pas uniquement pour atteindre des vitesses plus élevées. Cet article présente quelques technologies 25G/50G/100G importantes afin de mieux comprendre les aspects associés à leur mise en œuvre.

 

Technologie 25G

Destinée aux centres de données en nuage, la norme 25G a été officiellement approuvée en 2016, plusieurs années après les normes 10G, 40G et 100G. Le principal avantage de la norme 25G est sa technologie SerDes, qui convertit les données série en interfaces parallèles et vice versa. Cela permet de réduire le nombre de broches et de connexions d'E/S.

SerDes lanes.png

Figure 1 : Voies SerDes sur Différents Modèles Gigabit Ethernet

La plupart des switchs utilisent des SerDes avec une fréquence d'horloge d'environ 10 GHz, ce qui permet un taux de transfert de 10 Gb. Ces dernières années, la technologie SerDes a progressé jusqu'à 25 GHz. Cette évolution se traduit par des différences d'efficacité et de coûts entre le déploiement du 10G/40G et celui du 25G. En utilisant une voie SerDes à 25 GHz, le 25G prend en charge une seule voie à 25 Gbps, ce qui représente 2,5 fois la performance de la bande passante du 10G en utilisant une voie à 10 GHz. Lors du passage du 10G au 25G, le recâblage n'est pas nécessaire car les commutateurs 25G peuvent utiliser les mêmes fibres LC que le 10G. En outre, le 25G est capable de fournir une densité de ports de commutation quatre fois supérieure à celle du 40G, qui nécessite 4 voies 10GHz. Ainsi, la migration 10G-40G-100G est inévitablement prohibitive en termes de coûts, moins évolutive et moins efficace.

25 vs 40.pngFigure 2 : Technologie 25G et 40G

 

Technologie 50G

La norme 25G stimule l'anticipation de taux de transmission plus élevés dans l'industrie, et la norme 50G a donc été lancée en 2018 avec la même architecture que la norme 400G/200G pour fournir la prochaine solution à grande vitesse pour les connexions entre serveurs et centres de données. Un déploiement 50G peut réutiliser les dispositifs 25G dans le réseau 100G existant afin de réduire les coûts. Pour cette raison, le coût du 50G peut être deux fois moins élevé que celui du 40G, mais la performance peut augmenter de 25 %. La technologie la plus importante pour atteindre les hautes performances du 50G est la PAM4 (modulation d'amplitude d'impulsion à quatre niveaux).

100 switch to 50G server.png

Figure 3 : Connexion entre un Switch 100G et un Serveur 50G

50G atteint 53,125 Gbit/s après codage FEC, ce qui est impossible à transmettre sur une interface électrique tout en conservant l'intégrité du signal. C'est pourquoi PAM4 est adopté pour mapper des paires de bits en un seul symbole, ce qui permet d'obtenir un débit global de 26,5625 Gbaud pour 50 Gbit/s par voie. La PAM4 est largement utilisée dans les interconnexions de signaux à grande vitesse, car elle offre une efficacité de transmission supérieure à un coût inférieur à celui de la technologie NRZ (non-return-to-zero). Le PAM4 à 50 Gbaud ouvre la voie au 100G via une architecture 1*2*50 Gbaud qui ne nécessite qu'un seul laser mais qui permet de multiplier par dix le taux de transmission de 10G à 100G.

50GBase-LR.png

Figure 4 : Architecture PMD 50GBASE-LR Utilisant PAM4

 

Technologie 100G

Afin de répondre aux demandes de transmission à grande vitesse et à longue portée, la première norme 100G a été approuvée en 2010 et des changements considérables ont été apportés au cours des années suivantes. La norme 100G remplace la norme 40G dans les centres de données grâce à l'amélioration des normes, à l'unification des solutions techniques et au développement de l'industrie. Cela est principalement dû au taux de transmission plus élevé et à la distance plus longue rendus possibles par l'utilisation de la technologie DWDM.

 

Dispositif de Support Physique (PMD) 40 G 100 G

Fibre optique multimode 

< 100 m avec fibre OM3

40GBase-SR4:

Fibres en ruban 

850 nm 

4 × 10 Gbps

100GBase-SR10 

Fibres en ruban

850 nm 

10 × 10 Gbps

Fibre optique monomode 

> 10 km

40GBase-LR4:

CWDM 20nm (Espacement des canaux) 

1310 nm 

4 Longueurs d'onde × 10 Gbps

100GBase-LR4: 

LAN-WDM 4.5 nm 

1310 nm 

4 Wavelengths × 25 Gbps

Fibre optique monomode 

> 40 km

 

100Gbase-ER4: 

LAN-WDM 4.5 nm 

1310 nm 

4 Longueurs d'onde × 25 Gbps

Fibre optique monomode, 

non normalisé

 

non normalisé 

Espacement des canaux 8 nm 

1550 nm 

10 Longueurs d'onde × 10 Gbps

Tableau 1 : 100G vs 40G

 

La technologie DWDM 100G permet une transmission à haute capacité sur une seule longueur d'onde sur de plus longues distances et est particulièrement utilisée pour les communications optiques à haut débit. Les émetteurs-récepteurs optiques DWDM cohérents CFP/CFP2/CFP4 sont destinés aux réseaux métropolitains (MAN) ou aux interconnexions de centres de données (DCI) de 100G jusqu'à 80 km ou aux liaisons longue distance de plus de 1000 km, transportant de multiples services 10G/40G/100G pour répondre à la demande croissante de largeurs de bande élevées. En outre, l'utilisation d'un transpondeur/muxpondeur DWDM 100G permet d'éviter la refonte de l'architecture du réseau tout en assurant la capacité de transport et une transition en douceur entre 10G, 40G et 100G, puisqu'il multiplexe des services multiprotocoles et multidébits.

100G transmission.pngFigure 5 : Transmission 100G avec Transpondeur/Multipondeur DWDM

 

Rapport entre 25G/50G/100G

Les réseaux 25G/50G/100G sont désormais largement utilisés dans les centres de données en nuage, et leur intégration permet de réaliser la mise à niveau du réseau 10G-25G-50G-100G. Avant l'émergence du 25G et du 50G, la voie de migration traditionnelle était le 10G-40G-100G, qui est plus coûteux mais moins efficace. En revanche, la mise à niveau de 25G à 100G peut être une solution plus rentable. Sur la base du 25G, ce chemin de migration peut être réalisé par des voies SerDes 4x25G ou 2x50G en tirant parti des nouvelles architectures leaf et spine. Elle améliore l'efficacité et les performances, et permet d'économiser à la fois sur les coûts initiaux et sur les dépenses courantes en utilisant les câbles existants. Dans l'ensemble, la voie de migration 25G-50G-100G est moins coûteuse et utilise pleinement les ports des commutateurs. Elle prépare également les futures mises à niveau vers le 200G et le 400G.

Pour en savoir plus sur la comparaison des voies de migration 10G-40G-100G et 10G-25G-100G, veuillez consulter l'article suivant : Mise à Niveau du Réseau 10G-25G-100G : Une Stratégie Indispensable pour les Centres de Données du Futur.

25G-100G leaf-spine.png

Figure 6 : Architecture Leaf-Spine 25G-100G

 

Conclusion

Ces technologies émergentes 25G/50G/100G se sont adaptées à la diversité des besoins du marché et sont à leur tour à la pointe de l'industrie. Ces technologies présentent toutes des avantages en termes de coûts et de performances par rapport aux technologies 10G et 40G. Si la demande est constante, le développement des technologies progressera également sans cesse. Les administrateurs de réseaux sont toujours à la recherche d'un équilibre entre la rapidité et la réutilisation des technologies pour parvenir à une solution rentable. Il faudra attendre pour en connaître l'avenir.

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