Les émetteurs-récepteurs optiques conviennent aux réseaux de fibre

 

Les centres de données consomment de la bande passante. Je veux dire que littéralement - surveillez le trafic réseau de n'importe quelle installation pendant une semaine et vous comprendrez pourquoi l'optiqueémetteurs-récepteursest devenu la solution par défaut au lieu du cuivre. La conversion du signal électrique se produit à l'intérieur de ces petits modules, transformant les bits en impulsions lumineuses qui traversent les fibres de verre à des vitesses que le cuivre ne pourrait jamais atteindre.

La plupart des équipes réseau ne consacrent pas suffisamment de temps à réfléchir à la sélection des longueurs d'onde. Grosse erreur.

 

Le multimode est toujours moins cher (et c'est important)

 

 

La longueur d'onde de 850 nm fonctionne avec la fibre multimode. Vous le voyez partout dans les centres de données, car le coût de l'émetteur-récepteur reste faible et, sur de courtes distances entre les racks, il fait très bien l'affaire. Un module 100G fonctionnant en 850 nm vous offre une portée d'environ 100 mètres, parfois un peu plus en fonction de la qualité de la fibre. Ce n'est pas impressionnant sur le papier, mais dans un centre de données typique avec une disposition allée chaude/allée froide, c'est largement suffisant.

Les aspects économiques deviennent intéressants lorsque vous passez à l’échelle. La fibre monomode-à une longueur d'onde de 1 310 nm atteint 40 km - selon les spécifications du fabricant de walsun.com et d'autres. Mais voici ce que les fiches techniques ne soulignent pas : la perte de fibre à 850 nm est d'environ 2,5 dB/km, tandis qu'à 1 310 nm, elle ne perd que 0,4 dB/km selon les normes ITU-T (bjrofoc.com le documente). Alors oui, pour les réseaux de campus ou tout ce qui traverse les rues, vous avez besoin d'un mode unique-. Il n'y a aucun moyen de contourner ce problème.

 

Cisco et Finisar possèdent désormais cet espace

 

La concentration du marché m'a surpris lorsque j'ai vu les chiffres. Cisco Systems et Finisar Corporation contrôlent plus de 20 % des ventes mondiales d'émetteurs-récepteurs optiques au 2023 -, selon une étude de gminsights.com. Vingt pour cent ne semblent pas énormes jusqu’à ce que l’on se souvienne de la fragmentation de cette industrie. L'acquisition d'Acacia par Cisco en 2021 leur a donné une technologie optique cohérente, ce qui explique leur poussée agressive vers les modules 400G ZR et 800G pour les applications -long-courriers.

Broadcom fait également des prédictions audacieuses. Ils parlent de 800 gigabits par seconde d'ici 2025, puis de 1,6 térabits par seconde en 2026 (emergenresearch.com a couvert leurs annonces). Ces vitesses semblent ambitieuses. Nous verrons si le silicium et l’optique peuvent réellement fournir un volume suffisant.

Les dérivés SFP partout où vous regardez

Les modules enfichables de petit format-ont pris le relais, car vous pouvez les-échanger à chaud sans arrêter l'équipement. SFP, SFP+, QSFP... la dénomination est devenue compliquée mais le concept est simple. Rassemblez autant d'interfaces optiques que possible dans une carte de ligne. QSFP28 regroupe 100G dans quelque chose de plus petit que votre pouce.

QSFP-DD utilise 8 voies électriques au lieu de 4, ce qui double la densité. Même empreinte de base, débit de 400 G. La physique rend cela difficile - de maintenir l'intégrité du signal sur ces voies à grande vitesse tout en gérant la chaleur dans un si petit boîtier. Mais ça marche.

CFP2 apparaît toujours dans certains déploiements cohérents, ils sont volumineux par rapport aux variantes QSFP. Cependant, lorsque vous faites du 200G+ sur des centaines de kilomètres, l'espace supplémentaire pour de meilleures puces DSP et une meilleure gestion thermique est payant.

L'IoT a changé les mathématiques

29,3 milliards de connexions IoT dans le monde d'ici 2023 selon le suivi de Cisco (credenceresearch.com a la répartition). Ce n'est pas une prévision, c'est déjà arrivé. Chaque capteur intelligent, voiture connectée, contrôleur industriel génère des flux de données alimentant les réseaux quelque part. La mise en place de l'informatique de pointe pour gérer tout cela crée une demande pour des émetteurs-récepteurs 25G et 100G rentables, car vous les déployez par milliers par site.

 

 

Les fournisseurs d'équipements de télécommunications traditionnels essayaient de vendre des modules coûteux de qualité opérateur-conçus pour une durée de vie de 25-ans. Les opérateurs Edge ne s'en soucient pas : ils veulent une fiabilité suffisamment bonne à faible coût. Différentes priorités.

 

La consommation d’énergie s’accumule rapidement

 

Les modules QSFP-DD 400 G consomment chacun 12 à 14 watts. Cela n’a l’air de rien. Multipliez cela par 256 ports dans un châssis, vous obtenez soudainement 3+ kilowatts uniquement pour l'optique, sans compter l'alimentation ASIC du commutateur ou la surcharge de refroidissement. Les opérateurs de centres de données surveillent de manière obsessionnelle la consommation d'énergie par rack, car l'électricité coûte de l'argent et la chaleur nécessite une infrastructure de refroidissement coûteuse.

Les températures nominales comptent plus que ce que suggèrent les fiches techniques. Un module évalué à 0-70 degrés fonctionne très bien dans les salles de serveurs climatisées. Collez-le dans une armoire extérieure ou dans un environnement d'usine et regardez-le échouer lorsque les températures ambiantes augmentent. Il existe des émetteurs-récepteurs à plage de température étendue, mais ils coûtent plus cher et les fournisseurs ne les stockent pas toujours.

 

Là où les normes se heurtent

 

IEEE gère les spécifications Ethernet. L'OIF rédige les accords de mise en œuvre. Plusieurs MSA définissent des facteurs de forme. L'ITU-T publie des recommandations pour les télécommunications. Ces organisations ne se coordonnent pas toujours bien et leurs spécifications se contredisent parfois de manière subtile.

J'ai débogué des problèmes d'interopérabilité où deux modules "conformes aux normes-conformes" provenant de différents fournisseurs ne se connectaient pas correctement. Le problème était dû aux marges de synchronisation -, les deux modules fonctionnaient conformément aux spécifications mais aux extrémités opposées de la fenêtre de tolérance. Vous finissez par avoir besoin de matrices de compatibilité des fournisseurs même si tout est censé être standardisé. Frustrant mais c'est la réalité.

Les hyperscalers ont bouleversé l’industrie

 

 

Amazon, Google, Microsoft et Meta déploient des émetteurs-récepteurs à des échelles qui font paraître petites les entreprises de télécommunications traditionnelles. Construire des centaines de centres de données dans le monde signifie différentes approches d'approvisionnement - relations directes avec les fabricants, spécifications personnalisées, volonté d'utiliser des composants suffisamment performants plutôt que sur-conçus pour une fiabilité maximale. Cela a radicalement modifié les priorités de conception des fabricants. Un coût par bit inférieur est devenu plus important que les chiffres MTBF sur 25 ans.

Vous pouvez le voir dans la rapidité avec laquelle les modules 400G ont atteint le volume du marché par rapport aux sauts de vitesse précédents. Les hyperscalers en avaient besoin, disposaient de l'échelle de déploiement nécessaire pour financer le développement et n'étaient pas intéressés à attendre les cycles d'approbation traditionnels des télécommunications.

Les optiques co-packagées pourraient être la prochaine étape. Au lieu de modules enfichables, vous intégreriez des composants optiques directement aux commutateurs ASIC, réduisant ainsi les pertes sur le trajet électrique. Mais vous perdez la fonctionnalité de remplacement à chaud-, ce qui semble risqué. Intel pousse la photonique sur silicium avec acharnement, plusieurs fabricants chinois également. La promesse est une consommation et un coût réduits en plaçant tout sur des substrats de silicium au lieu de semi-conducteurs exotiques III-V. J'attends toujours de voir s'il sera livré à l'échelle de production.

Le marché mondial des émetteurs-récepteurs optiques a atteint 10 milliards de dollars en 2023 et la croissance ne ralentit pas. Plus de centres de données, plus de points de terminaison IoT, des clusters de formation d'IA qui nécessitent une bande passante insensée... la demande ne cesse d'augmenter. Que nous ayons bientôt besoin de vitesses 800G et 1,6T ou s'il s'agit simplement de vendeurs souhaitant vendre de nouveaux équipements coûteux, je suppose que nous le saurons.