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Analyse détaillée de l'Ethernet 40G

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Sheldon

Publié le 13 décembre 2019
2020-11-29 01:43:43
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"Plus la bande passante est élevée, mieux c'est" a toujours représenté le désir des entreprises et des individus. Apparemment, les réseaux Ethernet 10 Gigabit ne peuvent plus satisfaire les applications réseau qui sont en pleine expansion. Sous une telle évolution, l'Ethernet 40G et 100G sont arrivés presque en même temps. Comme le marché du 100G est encore trop peu développé et rempli d'incertitudes, l'Ethernet 40G a été la solution préférée dans la plupart des réseaux d'entreprise pour la mise à niveau de leurs réseaux 10G traditionnels. Dans cet article, nous allons examiner de plus près le réseau 40GbE afin de connaître son développement et ses résultats satisfaisants.

Description générale de l'Ethernet 40G

En 2007, l'Ethernet 40G (40GbE) a été proposé pour la première fois comme projet d'Ethernet à plus haut débit par le groupe de travail IEEE 802.3ba. Plus tard en 2010, l'Ethernet 40G a été officiellement approuvé comme norme IEEE 802.3ba. La norme permet de transmettre des trames Ethernet à un débit de 40 Gbit/s. En même temps, il traite des spécifications de la couche physique pour la communication à travers les fonds de panier, le câblage en cuivre, la fibre multimode et la fibre monomode. Avec le développement de l'Ethernet 40G, de nombreuses normes supplémentaires ont été créées pour compléter la norme 802.3ba, telles que les normes 802.3bg-2011, 802.3bj-2014 et 802.3bm-2015. Dans le tableau suivant, les spécifications des normes IEEE 40GbE principales disponibles ont été répertoriés pour votre référence.

Norme IEEE Date Description
802.3ba 2010-06 40 Gbit/s sur 1 m de fond de panier et jusqu'à 10 m de câble en cuivre, 100 m de MMF et 10 km de SMF
802.3bg 2011-03 Fournit un PMD 40Gbit/s qui est optiquement compatible avec les interfaces clients SMF 40Gbit/s existantes (OTU3/STM-256/OC-768/40G POS)
802.3bm 2015-02 Ethernet 40G pour fibre optique
802.3bq 2016-06 40GBASE-T pour un câblage à 4 paires torsadées équilibrées avec 2 connecteurs sur des distances de 30m

Applications basées sur Ethernet 40G

En utilisant Ethernet 40 Gigabit dans la couche réseau, cela implique généralement une paire d'émetteurs-récepteurs QSFP+ connectés par un câble, comme le câble à fibre optique OM4 ou OM3. Les émetteurs-récepteurs 40GbE, en revanche, sont branchés soit sur des serveurs de réseau, soit sur divers composants tels que des commutateurs 40Gb. Parmi toutes les applications 40G, les câbles 40GbE, les émetteurs-récepteurs 40GbE et les commutateurs 40GbE sont considérés comme les trois applications principales des réseaux utilisant l'Ethernet 40G.

Câbles de raccordement 40G

Actuellement, les lignes de raccordement 40G se composent de câbles de raccordement au réseau Ethernet 40G et de câbles optiques QSFP+. Lorsqu'il s'agit d'un réseau en cuivre 40GbE, celui-ci est souvent refusé par de nombreuses entreprises en raison de son coût plus élevé et de sa faible évolutivité par rapport à un réseau en cuivre 10GbE. Seul le câble de cuivre Cat8 peut être utilisé pour connecter le réseau 40GBASE-T. Le choix du câble patch 40G varie en fonction du réseau optique 40G. Il existe des câbles à fibre optique 40G (comme les câbles Harness MTP-LC), des câbles Trunk (comme les câbles de Trunk MPO) et des câbles de raccordement en fibre (OM3/OM4/SMF). Dans la plupart des cas, ces câbles sont utilisés de différentes manières par les entreprises pour obtenir une transmission de 40G à 40G ou même une migration de 10G à 40G.

Émetteurs-récepteurs optiques 40G

Hormis les normes relatives au 40GbE établies par l'IEEE et la MSA (Multi-source Agreement), il existe deux grands types de modules 40GbE sur le marché : Module QSFP+ (Quad Small Form-Factor Pluggable Plus) et module CFP (C Form-Factor Pluggable). Le module QSFP+ est capable de fournir quatre voies de transmission et quatre voies de réception pour prendre en charge les applications Ethernet 40G pour la fibre multimode et la monomode. Bien que le module CFP ait une taille supérieure à celle d'un émetteur-récepteur QSFP+, il est souvent utilisé dans un réseau Ethernet 100G, mais supporte également le 40GbE. Les deux types de modules sont dotés de nombreux types d'interfaces différents. Avec le développement des réseaux, des modules 40G avec de nouvelles interfaces et normes apparaissent régulièrement. Nous listons ci-dessous les types d'interface principaux. Pour plus d’information sur les modules QSFP+ et CFP et leurs types d'interface, vous pouvez vous rendre sur l’article : Module émetteur-récepteur 40G : Module QSFP+ et module CFP.

Interface Norme Connecteur Module Longueur d’onde Distance Maximale
40GBASE-CR4 (DAC) 802.3ba QSFP+ QSFP+ N/A 10 m (twisted-pair copper cable)
40GBASE-SR4 MTP/MPO CFP/QSFP+ 850 nm 300 m (OM3) 400 m (OM4)
40GBASE-eSR4 proprietary (non IEEE) QSFP+
40GBASE-SR-BiDi LC 832-918 nm 100 m (OM3) 150 m (OM4)
40GBASE-LR4 802.3ba CFP/QSFP+ 1310 nm 10 km (SMF)
40GBASE-ER4 802.3bm QSFP+ 40 km (SMF)
40GBASE-LX4/LM4 proprietary (non IEEE) 150 m (OM3/OM4) 2 km (SMF)
40GBASE-PLR4 MTP/MPO 10 km (SMF)

Traditionnellement, la solution qui consiste à combiner des émetteurs-récepteurs 40G et des câbles de raccordement 40G pour obtenir une distribution 40G est couramment utilisée en raison de sa flexibilité. Cependant, face une demande croissante de vitesse, les réseaux à haute densité marquent leurs préférences pour le 40G DAC (Direct Attach Cable) et le 40G AOC (Active Optical Cable) qui sont pré-terminés avec un émetteur-récepteur QSFP+ sur une ou deux extrémités. En particulier pour les utilisateurs de centres de données, les transmissions à courte distance prennent la majeure partie de la connectivité des réseaux de centre de données. Le 40G DAC et 40G AOC sont stables et rentables, ce qui permet également d’effectuer une transmission 40G ou 4x10G avec une faible consommation d'énergie et une simple maintenance.

Commutateurs Ethernet 40G

Bien que le réseau 10G - prévu par la plupart des experts en informatique - conservera encore longtemps un rôle dominant sur le marché Ethernet, la migration vers un réseau Ethernet 40G ou même plus rapide est destinée aux utilisateurs en entreprise pour rester compétitifs par rapport aux autres. Étant donné que la plupart des utilisateurs utilisent encore un réseau 1G ou 10G, un commutateur capable de gérer plusieurs vitesses est privilégié. Par conséquent, la plupart des fournisseurs de commutateurs proposent des commutateurs à vitesses multiples pouvant supporter 10/25/40/100GbE afin de répondre aux besoins actuels et futurs des utilisateurs. Ainsi, un commutateur Ethernet 40G dispose généralement d'un ensemble de ports hybrides SFP+, SFP28, QSFP+ et QSFP28. Ils sont couramment utilisés dans les applications de centres de données comme commutateurs de couches de noyau ou de spine/aggregation.

Conclusion

Même si l'Ethernet 40G a subi une croissance, la voie vers la prochaine génération de réseau Ethernet (25G/40G/100G) fait toujours l'objet de débats. Quelle que soit la solution adoptée, elle sera utilisée pour l’amélioration du réseau. La plus performante sera la meilleure.