Introduction

Aujourd’hui, la technologie 100G est l’une des plus largement utilisées sur le marché des télécommunications et de la communication de données. Cependant, les applications 5G ainsi que la mise à niveau des services tels que la réalité virtuelle 4K, l’Internet des objets (IoT) et l’informatique en nuage augmentent considérablement la demande en bande passante. En effet, nous constatons un taux de croissance annuel du trafic réseau de 26%. C’est là qu’intervient le 400G, considéré comme la technologie de port de nouvelle génération. La technologie 400G permet d’améliorer significativement la bande passante du réseau en utilisant l’infrastructure installée d’interconnexion, aidant ainsi les opérateurs et les clients à faire face à la croissance massive du trafic de données.

Aujourd’hui, l’IEEE, l’UIT, l’OIF et la MSA ont déjà publié des normes pour le 400G et travaillent sur des normes 800G pour couvrir la croissance future du trafic de données.

Skylane Optics et le 400G ?

Skylane Optics s’est penché sur les tendances à venir pour la technologie des transceivers 400G. Comme pour les applications à 100G, les transceivers 400G ont été développés en mettant l’accent sur deux principaux points : la haute densité et la faible consommation d’énergie. Trois principaux formats arrivent sur le marché : le CFP8, légèrement plus petit que le CFP2, l’OSFP avec sa propre gestion thermique, et le QSFP-DD, compatible avec les QSFP28 actuels.

Skylane Optics investigated on the coming trends for 400G transceivers technology and as for 100G application, the 400G transceivers have been developed following 2 main points being high density and low power consumption. 3 main formats are coming on the market, the CFP8, a bit smaller than CFP2, the OSFP having his own thermal management and the QSFP-DD being backward compatible with the current QSFP28.

Skylane Optics propose donc une gamme complète de transceivers pour les applications à 400G afin de couvrir toutes les applications et demandes du marché des télécommunications et de la communication de données.

Le schéma ci-dessous montre les différents standards basés sur les distances :

The below schematics shows the different standards based on distances:

Standard naming based on distance

Plusieurs options sont en développement pour répondre à tous les besoins des centres de données, et Skylane Optics reste attentif à chaque nouvelle technologie.

Technologie 400G

Transceivers monomode

Transceivers utilisant 8x 50G PAM4 comme le FR8 : Le « 8 » indique l’utilisation de 8 longueurs d’onde, chacune fonctionnant à 50G PAM4. Les 8 longueurs d’onde sont multiplexées dans une seule fibre via une interface duplex LC.

Certains transceivers comme le 2x FR4 utilisent également 8 lasers, mais sont divisés en 2 groupes avec quatre longueurs d’onde chacun. Ces 2 groupes sont multiplexés dans une fibre chacun, et le transceiver offre une interface 2x200G sur connecteurs CS doubles.

Some transceiver as the 2x FR4 also uses 8 lasers but is divided into 2 groups with four wavelengths. These 2 groups are multiplexed each into a fiber and the transceiver offers a 2x200G interface on dual CS connectors.

 

Transceivers utilisant 4x100G PAM4 : Ceux-ci sont actuellement au centre de l’attention du marché et utilisent 4 voies à 100G PAM4. On peut regrouper ces transceivers en types « Multi Fibre » et « Two Fibre ». L’élément clé de ces transceivers est le DSP avec sa fonction de boîte de vitesses.

Par exemple, dans les transceivers DR4, le DSP convertit les signaux hôtes électriques 8x50G PAM4 en 4 voies électriques à 100G en direction du moteur optique. En même temps, le DSP agit comme un CDR (Clocked Data Recovery). Dans un DR4, le moteur optique (laser EML ou basé sur la photonique silicium SIP) génère et termine les voies optiques. Chaque voie fonctionne à 1310 nm et nécessite une fibre. En d’autres termes, l’interface du transceiver nécessite 8 fibres.

For instance, in the DR4 transceivers the DSP converts the 8x50G PAM4 electrical host signals into 4x 100G electrical lanes towards the optical engine. At the same time the DSP acts as a CDR. In a DR4 the optical engine (EML lasers or Silicon Photonics SIP based) generates and terminates the optical lanes. Each lane operates at 1310 and requires one fiber. In other words, the transceiver interface needs to have 8 fibers.

Dans le cas du FR4 et du LR4, la fonction de base du DSP est la même que dans le DR4, mais maintenant 4 longueurs d’onde (grille CWDM4) sont utilisées au lieu de 4 signaux à 1310 nm, et un multiplexeur est ajouté pour combiner ces signaux CWDM ensemble. Ainsi, le nombre de fibres requis est réduit à 2 (TX + RX). Les transceivers ont des interfaces duplex LC.

In the case of FR4 and LR4, The basic function of the DSP is the same as in the DR4, but now 4 wavelengths (CWDM4 grid) are being used instead of 4x 1310 signals and a multiplexer is added to combine these CWDM signals together. By this, the number of required fibers is reduced to 2 (TX + RX). The transceivers have duplex LC interfaces.

Transceivers à courte portée multimode (SR)

La principale tendance se dirige vers les SR8 (IEEE802.3cm) et SR4.2 (MSA BD4.2).

Dans le cas du SR8, le « 8 » implique qu’il y a 8 canaux optiques sur 8 fibres distinctes. Un total de 16 fibres (8 pour l’émission et 8 pour la réception) sont nécessaires car chaque canal optique fonctionne à 50G PAM4. Le module SR8 utilise soit un connecteur MPO-16, soit un connecteur MPO-12 à deux rangées pour se connecter aux 8 paires de fibres. Les implémentations les plus courantes utilisent un connecteur MPO-12 à deux rangées.

In case of the SR8, the “8” implies there are 8 optical channels on 8 separate fibers. A total of 16 fibers (8 Tx and 8 Rx) are needed as each optical channel operates at 50G PAM4. The SR8 module uses either an MPO-16 connector or a 2 row MPO-12 connector to connect to 8 fiber pairs. The most common implementations use 2 row MPO-12.

Lorsqu’on parle du SR4.2, le « 4 » implique qu’il y a 4 canaux optiques utilisant 4 fibres distinctes et le « 2 » signifie que chaque canal utilise 2 longueurs d’onde différentes. Un total de 8 fibres sont nécessaires car chaque canal optique fonctionne à 2x50G PAM4. Les longueurs d’onde sont bidirectionnelles et multiplexées. Le module SR4.2 utilise un connecteur MPO-12.

When talking about the SR4.2, the “4” implies there are 4 optical channels using 4 separate fibers and the “2” means that each channel uses 2 different wavelengths. A total of 8 fibers are needed as each optical channel operates at 2x50G PAM4. The wavelengths are bi-directional and multiplexed. The SR4.2 module uses an MPO-12 connector.

Le grand avantage du SR4.2 est de pouvoir réutiliser les câbles existants déjà installés.

Résumé sur les optiques 400G

Description Electrical interface Operating wavelength () Optical lane  Connector Distance
SR8 8x50G 850 8x50G MPO-16 100m
SR4.2 8x50G 850/910 8x50G Bidi MPO-12 100m
DR4 8x50G 1310 4x100G MPO-12 500m
DR4+ 8x50G 1310 4x100G MPO-12 2km
2x FR4 8x50G 2x (1271/1291/1311/1331) 8x50G CS 2km
FR4 8x50G 1271/1291/1311/1331 4x100G LC 2km
FR8 8x50G 1275/1277.5/1282.5/1285/1295/1300/1305/1310 8x50G LC 2km
LR4 8x50G 1271/1291/1311/1331 4x100G LC 10km
LR8 8x50G

1275/1277.5/1282.5/1285/1295/1300/1305/1310

8x50G LC 10km
ER4 8x50G 1295/1300/1305/1310 4x100G LC 40km
ER8 8x50G 1275/1277.5/1282.5/1285/1295/1300/1305/1310 8x50G LC 40km

Sources:

  • Interfaces de transceiver 400G et 100G PAM4 publiées par Dirk Lutz d’Eoptolink
  • Aperçu des architectures et optiques Arista 400G »

 

 

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