400ZR : Activez le 400G pour le DCI de prochaine génération

Pour faire face aux services en nuage à grande échelle et aux autres besoins croissants en matière de stockage et de traitement, les systèmes des centres de données sont devenus de plus en plus décentralisés et difficiles à gérer. Et les applications telles que l'intelligence artificielle (IA) ont un besoin urgent d'architectures réseau à faible latence et à large bande passante pour prendre en charge le grand nombre d'entrées/sorties (E/S) de machine à machine générées entre les serveurs.

Pour garantir les performances de base de ces applications, la propagation maximale des fibres entre ces centres de données distribués doit être limitée à environ 100 km. Par conséquent, ces centres de données doivent être connectés en groupements répartis. Afin d'assurer à la fois l'interconnexion des centres de données à large bande passante et à haute densité, le 400G ZR a été mis au point. Dans cet article, nous allons expliquer ce qu'est le 400ZR, comment il fonctionne et quelles sont les influences qu'il exerce.

Qu'est-ce que le 400ZR ?

400ZR, ou 400G ZR, est une norme qui rend possible la transmission de plusieurs charges utiles 400GE sur des liaisons DCI (Data Center Interconnect) jusqu'à 80 km en utilisant le multiplexage par répartition en longueur d'onde dense (DWDM) et une modulation d'ordre supérieur. Il vise à garantir une application abordable et à long terme basée sur une porteuse unique 400G utilisant un QAM 16 (Modulation d'Amplitude en Quadrature) à double polarisation (16 états) à environ 60 gigabauds (Gbauds). Développé par l'Optical Interconnect Forum (OIF), le projet 400ZR est essentiel pour faciliter la réduction du coût et de la complexité des interconnexions de centres de données à large bande passante et pour promouvoir l'interopérabilité entre les fabricants de modules optiques.

Figure 1 : Émetteur-récepteur 400G ZR dans un switch ou un routeur DCI

Comment fonctionne le 400ZR ?

400G ZR propose une solution technologique pour la transmission de données à haute capacité, qui peut être adaptée au port d’un switch 400GE. Cette solution utilise une conception unique de technologie optique cohérente avancée pour les petits modules à facteur de forme enfichable. Bien que le facteur de forme du produit ne soit pas spécifié dans l'accord de mise en œuvre, les sociétés ou groupes contribuant au 400ZR ont défini cette spécification pour s'adapter à la solution. Ces facteurs de forme définis séparément par les organismes MSA (Multi-Source Agreement) spécifient des émetteurs-récepteurs mécaniques compacts tels que QSFP-DD et OSFP, qui sont connectés et enfichables dans un emplacement compatible d'une plateforme. En d'autres termes, les solutions 400ZR compatibles qui arriveront sur le marché seront également interopérables puisque le OIF et les MSA sur les facteurs de forme sont des organisations industrielles. Et l'interopérabilité des solutions 400ZR offre le double avantage de simplifier la gestion et le déploiement de la chaîne d'approvisionnement.

400ZR+ pour une transmission optique à plus longue portée

Comme les autres types d'émetteurs-récepteurs 400G, la solution cohérente enfichable 400ZR peut prendre en charge l'interconnexion Ethernet 400G et l'interopérabilité multi-fournisseurs. Cependant, elle ne convient pas aux réseaux métropolitains-régionaux de la prochaine génération qui nécessitent une transmission sur 80 km avec une capacité de ligne de 400 Gb/s. Dans ces circonstances, le 400ZR+, ou 400G ZR+ est proposé. Le 400ZR+ devrait encore améliorer la modularité en prenant en charge plusieurs capacités de canaux différentes en fonction des exigences de couverture et de la compatibilité avec l'infrastructure optique métropolitaine installée. Avec 400ZR+, la distance de transmission et la capacité de la ligne peuvent être assurées.

Quelles seront les implications du 400ZR ?

Bien que la technologie 400ZR n'en soit encore qu'à ses débuts, une fois qu'elle sera déployée, elle aura un impact important sur de nombreuses industries dont les suivantes : centres de données hyperscale, campus distribués, zones métropolitaines et fournisseurs de télécommunications.

400ZR permet aux centres de données en nuage et hyperscale de s'adapter à la demande croissante de bande passante plus élevée

Le développement des DCI et 400ZR pourrait faciliter l'adaptation des centres de données en nuage et à grande échelle à la demande croissante de bande passante plus élevée sur le réseau. Cette technologie pourraient faire face à la croissance exponentielle d'applications telles que les services cloud, les appareils IoT et le streaming vidéo. À mesure que le temps passe, le ZR 400G contribuera davantage à la croissance constante des applications et des utilisateurs de l'ensemble du réseau.

Le 400ZR supportera les interconnexions dans les centres de données distribués

Comme mentionné ci-dessus, la technologie 400ZR prendra en charge les interconnexions à large bande nécessaires pour connecter les centres de données distribués. Grâce à cette connexion, les centres de données distribués peuvent communiquer entre eux, partager des données, équilibrer les charges de travail, fournir une sauvegarde et étendre la capacité du centre de données si nécessaire.

Le 400ZR permet aux entreprises de télécommunications d'assurer le backhaul du trafic résidentiel

La norme 400G ZR permettra aux entreprises de télécommunications de distribuer le trafic résidentiel. Lorsqu'il fonctionne à 200 Gb/s en utilisant des signaux de 64 Gbauds et une modulation QPSK, le 400ZR peut augmenter la portée des tronçons à fortes pertes. Pour les réseaux 5G, 400G ZR fournit un backhaul mobile en agrégeant plusieurs flux de 25 Gb/s. Le 400ZR contribue au développement des applications et des marchés émergents du 5G.

Le 400ZR+/400ZR- offrira une plus grande commodité sur la base du 400ZR

Parallèlement au mode 400G interopérable, l'émetteur-récepteur 400ZR devrait également prendre en charge d'autres modes afin d'accroître la gamme d'applications accessibles. Ces modes sont dénommés 400ZR + et 400ZR-. Le "+" indique que la consommation d'énergie du module dépasse les 15W requis par l'accord de mise en œuvre et certains dispositifs enfichables, ce qui permet au module d'utiliser une technologie de traitement des signaux plus puissante pour transmettre sur des distances de plusieurs centaines de kilomètres. Le "-" indique que le module prend en charge les modes à faible vitesse, tels que 300G, 200G et 100G, qui offrent plus de flexibilité aux opérateurs de réseau.

Est-ce que la 400ZR conservera sa popularité au cours des prochaines années ?

Selon la source de données ci-dessous de LightCounting, le 400ZR mènera la croissance des ventes de modules optiques en 2021-2024. La figure ci-dessous présente les données relatives aux livraisons de modules DWDM à haut débit (100G et plus) et à bas débit (10G et moins) vendus sur le marché. Il est clair que les modules utilisés dans le Cloud ou l'ICD présentent une tendance à la hausse en 2021-2024. Cela signifie que le 400ZR mènera la croissance annuelle à partir de 2022.

Avec la première implémentation de SerDes à 100 Gbps dans les puces de commutation attendue en 2021, le débit de données nécessaire passera à 800 Gbps d'ici un à deux ans pour l'interface optique. Puisque le facteur de forme OSFP a été défini pour permettre une interface 8x 100GE sans changer la définition de l'émetteur-récepteur. De même, en parallèle, l'optique cohérente côté ligne passera à la prise en charge du 16QAM 128GBaud dans un délai similaire, ce qui facilitera la migration du 400ZR actuel vers le 800ZR de nouvelle génération. Par conséquent, le 400ZR est crucial, quel que soit le développement actuel ou futur du réseau.