Guide de référence : Câblage MTP/MPO pour réseaux 400G

Introduit fin 2018 et début 2019, le commutateur 400G est entré sur le marché et beaucoup s'attendaient à ce que le 400G soit réellement adopté en 2020. L'analyste du marché des centres de données Dell'Oro prévoit que les livraisons de ports de commutation 400G devraient atteindre 15 millions d'ici 2023. Suivant cette tendance, de nombreux fournisseurs se sont engagés à proposer divers émetteurs-récepteurs 400G et des solutions de câblage MTP/MPO pour répondre au réseau 400G haute performance. Cet article se consacre sur le câblage MTP/MPO 400G et présente certains scénarios d'application.

Aperçu sur l'optique 400G et les câbles MTP

Avec l'émergence du 400GbE, de nombreux types d'émetteurs-récepteurs optiques 400G sont apparus, tels que 400G-SR8, 400G-DR4, 400G-FR4, 400G-FR8, 400G-LR8, et 400G-SR16, etc. Parmi eux, les émetteurs-récepteurs 400G-SR8, 400G-DR4 et 400G-FR4 dans les facteurs de forme QSFP-DD et OSFP ont été largement mis en évidence et sont déjà commercialisés sur le marché par les vendeurs d'émetteurs-récepteurs optiques.

Normalisés par la Task Force IEEE P802.3cm, les émetteurs-récepteurs 400G-SR8 QSFP-DD/OSFP sont conçus pour assurer une transmission à courte portée rentable en adoptant des câbles MTP multimodes parallèles à 16 fibres. Conformément au protocole IEEE 802.3bs, les émetteurs-récepteurs 400G-DR4 QSFP-DD/OSFP adoptent des câbles MTP monomodes parallèles à 8 ou 12 fibres, qui peuvent atteindre une portée de 500 m. Contrairement aux deux précédentes, l'interface 400G-FR4 n'utilise que 4 lasers au lieu de 8 pour les multiplexer dans une fibre dans chaque direction. Les modules 400G-FR4 QSFP-DD/OSFP sont normalisés par le MSA 100GLambda pour assurer une transmission longue distance avec des câbles LC monomodes à deux fibres.

Le câblage MTP est principalement utilisé avec les émetteurs-récepteurs optiques 400G-DR4 et 400G-SR8 dans les réseaux 400G, et peuvent être subdivisés en câbles MTP de type 8 fibres, 12 fibres, 16 fibres SMF et MMF.

Figure 1 : SR8-vs-DR4-vs-DR8

Solution de câblage MTP pour scénarios d'application de réseau 400G typiques

Dans les centres de données 400G, il y a principalement quatre scénarios de câblage : 400G-400G, 400G-4x100G, 400G-2x200G, et 400G-5x80G. En combinaison avec les modules 400G mentionnés ci-dessus et les câbles de raccordement correspondants, une connexion directe ou une interconnexion sans faille sera obtenue. Dans cette section, nous allons examiner les solutions de câblage MTP à connexion directe pour les quatre scénarios.

Connexion directe 400G-400G

400G-DR4 OSFP/QSFP-DD à 400G-DR4 OSFP/QSFP-DD

Le terme "DR4"-"DR" signifie une portée de 500m en utilisant une fibre monomode et "4" implique qu'il y a 4 canaux optiques de 100 Gbps. Comme un canal optique requiert deux fibres, un câble MTP à 8 ou 12 fibres peut être utilisé pour le module 400G-DR4 afin d'obtenir une connexion directe. Dans le câblage MTP à 8 fibres, l'utilisation des fibres est de 100%, tandis que dans le câblage MTP à 12 fibres, quatre fibres restent inutilisées. Prenez le module QSFP-DD 400G comme exemple, l'image suivante présente le câblage MTP pour une connexion directe 400G DR4.

Figure 2 : Scénario 1 de connexion directe 400G-400G

400G-SR8 OSFP/QSFP-DD à 400G-SR8 OSFP/QSFP-DD

Le terme "SR" représente une portée de 100m en adoptant des fibres multimodes et "8" implique qu'il existe 8 canaux optiques fonctionnant chacun à 50Gbps. Normalement, les modules 400G-SR8 utilisent des câbles MTP à 16 fibres avec une utilisation à 100% des fibres pour la connexion directe. Les utilisateurs principaux des émetteurs-récepteurs 400G-SR8 pourraient être des fournisseurs de services de nuage à très grande échelle en Amérique du Nord et en Chine.

Figure 3 : Scénario 2 de connexion directe 400G-400G

Connexion directe 400G-2x200G

400G-SR8 OFSP/QSFP-DD à 2x200G-SR4 QSFP

Dans les réseaux fédérateurs et certains réseaux métropolitains plus complexes, la technologie à double porteuse (2x200G) est adoptée pour comprimer l'espacement des canaux au lieu d'une technologie à porteuse unique de 400G. En prolongeant la distance de transmission et en améliorant l'efficacité spectrale, la connexion directe 400G-2x200G peut contribuer au déploiement de réseaux fédérateurs 400G avec un minimum de ressources en bande passante.

Dans ce cas, des câbles de conversion MTP munis de connecteurs MTP aux deux extrémités sont nécessaires. Avec ce type de câble, un module OFSP/QSFP-DD de 400G et deux modules QSFP56 de 200G peuvent être directement connectés.

Figure 4 : Scénario de connexion directe 400G-2x200G

Connexion directe 400G-4x100G

400G-DR4 OSFP/QSFP-DD à 4x100G-DR QSFP

L'architecture du 400G-4x100G utilise 4 longueurs d'onde à 100Gbps. Cependant, la technologie 100G actuelle est basée sur une conception 4x25G et ne peut pas être portée à 400G. La technologie PAM4 est adoptée pour atteindre 100Gbps par canal, puis atteindre une vitesse globale de 400Gbps par agrégation de 4x100G. Les câbles MTP permettent de diviser une bande passante de 400G en plusieurs flux de données de 100G ou 40G.

Dans le scénario d'une migration de 400G à 4x100G, les éléments suivants doivent être pris en compte : Une cassette MTP-LC à 8 fibres intégrée dans un boîtier à montage en rack est adoptée pour réaliser la transmission du MTP vers le LC. Un câble trunk MTP/MPO à 8 fibres et quatre câbles patch LC duplex sont connectés à chaque extrémité.

Figure 5 : Scénario de connexion directe 400G-4x100G

Connexion directe 400G-8x50G

400G-SR8 OFSP/QSFP-DD à 8x50G-SR SFP

Le rapide développement du 400G a favorisé le marché moins populaire du 50G dans une certaine mesure, car le 50GbE fournit les moyens d'adapter sa technologie au réseau 400G (8x50G). Huit voies 50G peuvent prendre en charge la liaison optique de l'agrégation 40Gbps via la modulation PAN.

Pour cet exemple de scénario, la cassette MTP est au milieu pour connecter le câble de conversion MTP 16 fibres et les jarretières duplex LC ensemble pour obtenir une connexion directe 400G-8x50G.

Figure 6 : Scénario de connexion directe 400G-8x50G

Mise à l'échelle du système de câblage MTP pour réseaux 400G

Le 400G est de plus en plus omniprésent dans les environnements de réseau haute performance et haute densité. Avec la popularisation des réseaux 400G, le câblage MTP a été largement utilisé dans les centres de données comme solution de câblage dominante.

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