Choisir le bon module optique 400g

 

La question du facteur de forme qui ne mourra pas

 

QSFP-DD ou OSFP. Tout le monde a des opinions. Les débats lors des conférences de l’OFC s’échauffent d’une manière qui surprend les nouveaux venus dans l’industrie.

Voici la réalité pratique : QSFP-DD a remporté le jeu du volume. La rétrocompatibilité avec l'infrastructure QSFP28 existante s'est révélée irrésistible pour les équipes d'approvisionnement qui avaient déjà investi massivement dans le câblage 100G et les châssis de commutateurs. Vous pouvez littéralement insérer un module QSFP28 dans un port QSFP-DD et cela fonctionne. Cette histoire de migration a vendu beaucoup de matériel.

Les partisans d'OSFP vous diront-correctement-que leur facteur de forme gère mieux les thermiques. Le volume physique supplémentaire (environ 50 % plus grand que QSFP-DD) permet des budgets d'alimentation de 15-20 W au lieu du plafond plus serré de 12 à 14 W contre lequel les modules QSFP-DD luttent. Lorsque vous proposez des optiques ZR cohérentes pour les applications métropolitaines DCI, cette marge est extrêmement importante.

Mais voici ce que personne ne mentionne dans les supports marketing : la plupart des déploiements d'entreprise n'ont pas besoin de ZR. Ils ont besoin de DR4 pour les pistes de 500 -feuilles-épine dorsale, peut-être de FR4 pour le bâtiment de 2 km-pour-créer des liens. À ces niveaux de puissance, QSFP-DD fonctionne bien. Les avantages thermiques de l’OSFP deviennent académiques.

 

Variantes de portée et problème de la soupe à l'alphabet

 

SR4, DR4, FR4, LR4, ER4, ZR-la convention de dénomination est techniquement logique une fois que vous la mémorisez, mais regarder un ingénieur junior essayer de spécifier une nomenclature pour la première fois est douloureux.

SR4 vous permet de parcourir 100 mètres en multimode. Utilise des VCSEL 850 nm, un connecteur MPO-12, fonctionne avec la fibre OM3/OM4 déjà présente dans votre plancher surélevé. Option la moins chère et de loin. C'est ce que vous déployez dans un seul bâtiment de centre de données lorsque vos distances-entre racks restent inférieures à 100 mètres.

DR4 s'étend jusqu'à 500 mètres sur un mode unique-utilisant des optiques parallèles-quatre fibres distinctes à 1 310 nm, chacune transportant 100 Gbit/s. Utilise toujours MPO-12 mais vous avez maintenant besoin d'une installation monomode-. L'endroit idéal pour la connectivité entre les feuilles et la colonne vertébrale dans les grandes installations.

FR4 et LR4 utilisent tous deux le multiplexage de longueur d'onde pour regrouper les quatre canaux sur une seule paire de fibres. FR4 atteint 2km, LR4 pousse à 10km. Connecteurs LC duplex. Ceux-ci coûtent plus cher car l’optique CWDM4 et le multiplexage/démultiplexage ajoutent de la complexité.

La confusion que je vois le plus souvent ? Quelqu'un spécifie DR4 alors qu'il avait réellement besoin de FR4 parce qu'il avait mal compté les brins de fibres. DR4 nécessite 8 fibres (4 TX, 4 RX). FR4 nécessite 2 fibres (1 TX, 1 RX). Si votre conduit inter-bâtiment ne dispose que d'un tronc à 12 brins et que vous prévoyez plusieurs liaisons 400G, le calcul ne fonctionne pas avec DR4.

Et puis il y a la question générale.

 

Modes Breakout : utiles jusqu'à ce qu'ils ne le soient plus

 

Un module 400 G-DR4 peut s'étendre jusqu'à 4 x 100 G-connexions DR. En théorie, cela offre une flexibilité de migration - achetez une infrastructure 400 G maintenant et utilisez-la en mode 4 x 100 G jusqu'à ce que les demandes de trafic justifient un fonctionnement complet en 400 G.

Le discours marketing semble génial. La réalité devient plus compliquée.

Breakout nécessite des configurations de fibre spécifiques. Votre dérivation DR4-à-4x100G-DR nécessite 8 fibres du côté 400G se répartissant en quatre paires duplex du côté 100G. Ce n'est pas un cordon de brassage que vous avez dans le tiroir à câbles. C'est un montage personnalisé, souvent avec un breakout MPO-12 vers 4xLC, et vous feriez mieux de commander la bonne polarité sinon vous passerez une soirée avec un traceur de fibre et beaucoup de frustration.

 

 

PAM4 a tout changé (pas toujours pour le mieux)

 

L'optique pré-400G utilisait la modulation NRZ. Deux niveaux de signal. Simple. Fiable. Le laser est allumé ou éteint, haut ou bas. Les diagrammes oculaires semblaient propres.

Le 400G a apporté PAM4 : quatre niveaux de signal codant deux bits par symbole. Vous obtenez le double du débit de données sans doubler le débit de symboles. Solution brillante à un problème de physique.

Sauf que PAM4 a fondamentalement modifié les caractéristiques d'erreur des liaisons optiques.

Avec NRZ, vous aviez environ 9,5 dB de marge de bruit entre les niveaux de signal. Avec PAM4, cela tombe à environ 4,8 dB. La pénalité théorique SNR est d'environ 10 dB-calculée comme 20×log₁₀(1/3) si vous voulez des calculs précis. Ce n'est pas une différence subtile. Cela représente une réduction spectaculaire de l’immunité au bruit.

C'est pourquoi la correction d'erreur directe est devenue obligatoire pour 400G. Pas facultatif. Non « recommandé pour les distances plus longues ». Obligatoire.

La surcharge FEC ajoute une latence-ciblant environ 100 nanosecondes dans les spécifications 802.3-et consomme la bande passante supplémentaire qui pousse les débits de ligne réels à 425 Gbit/s au lieu de 400. Plus important encore, cela signifie que votre liaison 400G fonctionne toujours avec un taux d'erreur binaire FEC différent de-avant zéro-qui est corrigé à zéro. après-FEC.

Le Pre-FEC BER d'environ 2,4 × 10⁻⁴ est considéré comme acceptable pour DR4. Cela aurait été catastrophique pour une liaison 100G. Pour 400G avec Reed-Solomon FEC, ça va. Le taux de perte de trame post-FEC atteint toujours l'objectif de 10⁻¹².

Mais voici ce qui surprend les gens : lorsque la FEC ne peut pas suivre le rythme-lorsque les erreurs pré-fEC dépassent ce que l'algorithme de correction peut gérer-l'échec n'est pas gracieux. Le lien ne se dégrade pas lentement. Il tombe d'une falaise. Un instant, tout semble bien dans le tableau de bord de surveillance, l'instant d'après, vous constatez des erreurs de trame non corrigibles et une perte de paquets.

Des connecteurs sales qu'un lien 100G tolérerait ? Ils tueront un lien 400G. Fibre marginale avec une atténuation légèrement élevée ? Même histoire. La correction d'erreur masque les problèmes jusqu'à ce que tout d'un coup, ce ne soit plus le cas.

 

Cauchemars thermiques

 

Un commutateur 400G à 32 ports entièrement équipé de modules FR4 génère 320 à 384 W de chaleur uniquement à partir des émetteurs-récepteurs. C'est avant de compter le switch ASIC, les alimentations, les ventilateurs. La puissance totale du système peut approcher 1 500 à 2 000 W dans un châssis 1RU.

Les calculs de densité de rack qui ont fonctionné pour les déploiements 100G doivent être complètement révisés.

Les modules eux-mêmes ont des plages de températures de fonctionnement -généralement de 0 degré à 70 degrés pour les produits de qualité commerciale. Cela semble raisonnable jusqu'à ce que vous réalisiez que la "température du module" est mesurée au niveau du boîtier et que le boîtier se trouve dans le flux d'air fourni par votre commutateur. Dans un châssis entièrement équipé avec les ports situés au-dessus et en dessous occupés par des modules tout aussi chauds, ce flux d'air n'est pas excellent.

J'ai vu des déploiements où les modules au centre de la façade sont 8 à 10 degrés plus chauds que les modules sur les bords. Même environnement ambiant, même charge de trafic, conditions thermiques radicalement différentes basées uniquement sur la position physique.

La conception du dissipateur thermique à ailettes d'OSFP est utile ici. Les ailettes augmentent la surface de refroidissement par convection, et l'OSFP MSA spécifie les exigences de débit d'air auxquelles les concepteurs de commutateurs doivent répondre. QSFP-DD s'appuie davantage sur la conception thermique du fournisseur de commutateurs, dont la qualité varie considérablement.

Certains déploiements de clusters AI/ML sont passés au refroidissement liquide précisément pour cette raison. Les boucles de refroidissement directes-vers-les puces ou les configurations à immersion totale éliminent entièrement les contraintes de flux d'air. Mais il s’agit d’une décision fondamentale en matière d’infrastructure, et non d’un problème que l’on résout en choisissant différentes optiques.

 

 

La question des-émetteurs-récepteurs tiers

 

Les émetteurs-récepteurs OEM de Cisco ou Juniper coûtent trois à cinq fois plus cher que les modules tiers-équivalents. Parfois plus. La différence de prix est suffisamment importante pour apparaître dans les discussions sur les achats, même dans les organisations qui standardisent généralement sur un seul fournisseur.

Les tiers-fonctionnent correctement la plupart du temps. Les spécifications MSA existent précisément pour permettre l'interopérabilité multi-fournisseurs. Un module QSFP-DD conforme est un module QSFP-DD conforme, quel que soit le logo qui apparaît sur l'étiquette.

Le plus souvent.

Les cas extrêmes vous feront remettre en question cette confiance. Changez les mises à jour du micrologiciel qui signalent soudainement les optiques tierces-fonctionnant-comme non prises en charge. Données DOM/DDM mal renseignées car le mappage EEPROM ne correspond pas tout à fait à ce que le commutateur attend. Des interruptions de liaison intermittentes qui ne se produisent qu'avec certaines combinaisons de fournisseurs selon des modèles de trafic spécifiques.

La situation de support aggrave l’incertitude technique. Appelez Cisco TAC avec un problème de liaison et ils vous poseront des questions sur vos optiques. Si vous exécutez des modules-tiers, la conversation s'arrête souvent là. « Remplacez par des émetteurs-récepteurs pris en charge et rappelez si le problème persiste » est une réponse frustrante mais tout à fait prévisible.

Ma recommandation, quelle que soit sa valeur : faites appel à des tiers-en laboratoire, soyez très prudent en production. Les économies de coûts de 70 à 80 % semblent moins intéressantes lorsque vous effectuez un dépannage à 2 heures du matin et que vous ne pouvez pas exclure l'optique comme variable.

 

Ce qui compte réellement dans la sélection

 

Après tous les détails techniques, la sélection des modules se résume généralement à quelques questions pratiques :

Quelle distance faut-il réellement parcourir ? Soyez précis. Mesurez les parcours de fibre. Ajoutez une marge pour les patchs et les épissures. Choisissez ensuite le type de module le moins cher qui respecte cette distance avec de la place disponible.

Quelle plante à fibres existe ? Le multimode dans le bâtiment, le mode unique-entre les bâtiments est le modèle courant. Ne combattez pas votre infrastructure existante à moins d'avoir des raisons impérieuses.

Quelle est votre plateforme de commutation ? Le type de port est probablement déjà décidé. QSFP-DD pour la plupart des déploiements d'entreprise, OSFP pour certaines applications hyperscaler et télécoms.

Dans quelle mesure faites-vous confiance à votre câblage ? 400G est moins indulgent que 100G. Si votre câblage structuré est une vieille fibre douteuse, des terminaisons suspectes, des correctifs qui ont été reconnectés des dizaines de fois, vous attendez à des problèmes. Nettoyez tout. Testez tout. Le wattmètre optique et la lunette d'inspection ne sont plus facultatifs.

 

 

Avez-vous besoin de flexibilité ? Si oui, tenez-en compte dès le départ dans la sélection du module et la conception du câblage. La modernisation des capacités de dérivation est coûteuse et perturbatrice.

Les versions AI/ML progressent déjà vers 800G. Certaines organisations se demandent si la 400G est un objectif de déploiement judicieux ou si elles doivent attendre. Il n’y a pas de réponse universelle. Si la croissance de votre trafic justifie l’investissement maintenant et que la période de récupération est financièrement satisfaisante, déployez la 400G. Si vous pouvez étendre votre infrastructure 100G avec un autre cycle de rafraîchissement, peut-être que l'écosystème 800G sera prêt lorsque vous en aurez besoin.

Le conseil ennuyeux est généralement le bon conseil : adaptez la technologie aux besoins réels, achetez auprès de fournisseurs en qui vous avez suffisamment confiance pour vous aider en cas de problème, et rappelez-vous que l'option la moins chère n'est souvent pas bon marché si l'on tient compte du temps de dépannage.

Personne n'a jamais été licencié pour avoir spécifié des émetteurs-récepteurs qui fonctionnent.