TABLE DES MATIÈRES
Fonctionnement de l'Ethernet 400G
Un port 400G ne transmet pas un seul signal de 400 Gb/s sur une seule fibre optique. Les données sont réparties en voies parallèles, et chaque voie est codée et protégée par une correction d'erreurs sans voie de retour (FEC).
- Débit de ligne et débit de données. Le débit MAC est de 400 Gb/s. Après ajout du codage 256b/257b et de la correction d'erreurs Reed-Solomon RS(544,514), le signal 400GBASE-R fonctionne à un débit nominal de 425 Gb/s. Les 25 Gb/s supplémentaires correspondent à la surcharge, et non à une bande passante utilisable.
- Voies. Les différents modules optiques 400G utilisent des schémas de voies variés. Certains utilisent huit voies de 50G PAM4, d’autres quatre voies de 100G PAM4. Les voies sont acheminées soit sur des fibres distinctes (modules optiques parallèles), soit sur des longueurs d’onde distinctes au sein d’une même paire de fibres (modules optiques WDM).
- PAM4. Les modules optiques 400G à courte portée utilisés aujourd’hui recourent à la modulation PAM4, qui transmet deux bits par symbole sur quatre niveaux de signal. Cela laisse une marge moindre que l’ancienne modulation NRZ, ce qui explique pourquoi la correction d’erreurs (FEC) est toujours activée. C'est également la raison pour laquelle un connecteur particulièrement encrassé ou un mauvais raccordement se remarque plus rapidement en 400G qu'en 10G.
Le boîtier du module est un choix distinct de celui de l'interface optique. QSFP-DD et OSFP Ce sont les deux principaux formats 400G, et le QSFP112 est présent sur certaines cartes réseau récentes. Une même interface optique, comme le DR4 par exemple, peut se décliner en plusieurs formats. Ainsi, lors de votre commande, veillez à faire correspondre trois éléments : le commutateur ou le boîtier de carte réseau, le format et l'interface optique.
La place du 400G aujourd'hui : 100G, 400G et 800G
Le 400G se situe entre les liaisons 100G, qui relient encore de nombreux serveurs, et les liaisons 800G qui font désormais leur apparition dans les nouveaux clusters d’IA.
- Colonne vertébrale et agrégation. Une stratégie de mise à niveau courante consiste à déployer une dorsale 400G tout en conservant les commutateurs « leaf » et les serveurs 100G existants, grâce à une répartition 400G vers 4×100G (abordée ci-dessous).
- Clusters d'IA. Dans un système NVIDIA DGX H100, le réseau de calcul passe par huit adaptateurs ConnectX-7 offrant chacun un débit pouvant atteindre 400 Gb/s, accessibles via quatre ports OSFP. Les commutateurs InfiniBand Quantum-2 et Spectrum-4 SN5600 de NVIDIA intègrent deux ports à 400 Gb/s dans chaque baie OSFP à double port. Des adaptateurs à 800 Gb/s, tels que le ConnectX-8, sont désormais disponibles, mais une grande partie du parc installé fonctionne encore avec des ports 400G. Pour en savoir plus sur la manière dont les clusters de GPU utilisent ces liaisons, consultez notre Guide sur les réseaux GPU.
- Interconnexion entre centres de données. La norme 400ZR est une interface DWDM cohérente définie par l'OIF pour les liaisons point à point amplifiées d'une portée maximale de 120 km. Il s'agit d'une technologie différente de celle des composants optiques à courte portée dont nous parlons ici ; veillez donc à ne pas l'intégrer dans votre plan de câblage intérieur.
L'optique 400G et la fibre dont chacun a besoin
C'est ce choix qui déterminera la configuration de votre câblage ; c'est pourquoi nous avons répertorié ci-dessous, côte à côte, les interfaces IEEE 400G que vous êtes le plus susceptible de rencontrer au sein d'un centre de données.
| Interface 400G | norme IEEE | Fibre optique et couverture | Fibres et connecteur | Perte d'insertion maximale par canal |
|---|---|---|---|---|
| 400GBASE-SR8 | 802,3 cm (2020) | OM3 70 m, OM4 100 m | 16 fibres, MPO | 1,8 dB (OM3), 1,9 dB (OM4) |
| 400GBASE-SR4.2 | 802,3 cm | OM3 70 m, OM4 100 m, OM5 150 m | 8 fibres, MPO (bidirectionnel, 850/910 nm) | 1,7 dB (OM3), 1,8 dB (OM4), 2,0 dB (OM5) |
| 400GBASE-DR4 | 802.3bs (2017) | Monomode, 500 m | 8 fibres, MPO | 3,0 dB |
| 400GBASE-FR4 | 802,3 cu (2021) | Monomode, 2 km | LC duplex, 4 longueurs d'onde CWDM | 4,0 dB |
| 400GBASE-LR4-6 | 802,3 cu | Monomode, 6 km | Duplex LC | 6,3 dB |
Nous retiendrions trois éléments de ce tableau :
- Les composants optiques parallèles utilisent des connecteurs MPO ; les composants optiques WDM utilisent des connecteurs LC duplex. Les modèles SR8, SR4.2 et DR4 transmettent chaque canal sur ses propres fibres ; ils nécessitent donc des connecteurs MPO/MTP. Les modèles FR4 et LR4-6 regroupent quatre longueurs d'onde sur une seule paire de fibres ; un cordon de raccordement LC duplex standard suffit donc.
- Comptez les fibres, pas seulement le connecteur. Le SR8 utilise 16 fibres ; il nécessite donc un connecteur MPO à 16 fibres (généralement un MPO-16). Un connecteur MPO à 12 fibres ne fonctionnera pas. Les modèles DR4 et SR4.2 utilisent huit fibres. Dans un connecteur MPO à 12 fibres, quatre fibres d'émission et quatre fibres de réception sont actives, tandis que les quatre positions centrales restent vides.
- Les connecteurs MPO monomodes sont généralement de type APC. Les modules DR4 400G des principaux fournisseurs spécifient la norme MPO-12/APC. Cisco indique “ MPO-12 SMF APC ” pour son QSFP-400G-DR4, et les modules optiques DR4 de NVIDIA utilisent une face d'extrémité APC à 8 degrés pour dévier les réflexions arrière. Les connecteurs APC et UPC ne doivent en aucun cas être accouplés ; consultez notre Guide comparatif APC vs UPC.
Pour obtenir des conseils généraux sur la correspondance entre les cordons de raccordement et les ports des émetteurs-récepteurs, consultez Comment choisir les cordons de raccordement à fibre optique pour les modules optiques. Pour en savoir plus sur les principes fondamentaux du MPO, consultez le Guide des connecteurs MPO.
Le « 400G Breakout » : ce qui fonctionne et ce qui ne fonctionne pas
La fonctionnalité « Breakout » permet à un port 400G de desservir plusieurs ports à débit inférieur. C'est l'une des fonctionnalités les plus utiles de la technologie 400G, mais aussi l'une des sources de problèmes les plus courantes.
Ce qui fonctionne. Un port DR4 achemine quatre voies 100G indépendantes sur quatre paires de fibres, ce qui lui permet de se diviser en quatre liaisons 100G à longueur d'onde unique. Cisco, par exemple, indique que son QSFP-400G-DR4 prend en charge “ 4x100G-DR1/FR1 et 2x200G-DR2 ”. Raccordez-le à l’aide d’un câble de dérivation MPO-12/APC vers quatre connecteurs LC duplex, ou installez un câble de raccordement MPO vers un panneau de brassage qui se ramifie vers des ports LC.
Ce qui ne fonctionne pas.
- Les signaux FR4 et LR4 ne peuvent pas être dérivés de manière passive. Leurs quatre voies partagent une même paire de fibres sur différentes longueurs d'onde ; il n'y a donc rien à répartir à l'aide d'un câble de dérivation.
- Les voies DR4 ne sont pas compatibles avec le 100G-LR4. Un module optique 100G-LR4 multiplexe également quatre longueurs d’onde sur une seule paire. Il ne s’agit pas de l’interface 100G à longueur d’onde unique attendue par une voie DR4. Assurez-vous que l’extrémité distante utilise des modules optiques de type DR1/FR1/LR1 pris en charge par le fabricant de votre commutateur.
- « Breakout » désigne à la fois un type de prise et un câble. Le port du commutateur doit être configuré en mode « breakout ». Si seules deux des quatre liaisons 100G sont actives, vérifiez d'abord le mode du port. Vérifiez ensuite tour à tour chaque paire de fibres pour vous assurer qu'il n'y a pas de problème de polarité, de face d'extrémité encrassée ou de fibre endommagée.
Veillez à ce que tout reste bien rangé. Un rack rempli de câbles de dérivation devient très vite encombrant. Choisissez des longueurs de câbles adaptées au rack plutôt que d'opter pour une longueur par défaut. Si vous avez de nombreuses dérivations, envisagez d'acheminer des câbles MPO vers un panneau de brassage et d'effectuer le raccordement côté LC localement. Chaque paire connectée supplémentaire utilise une partie du budget de perte ; il est donc conseillé de tout planifier au préalable sur papier.
Par exemple, nous fournissons un Câble de dérivation MPO-8 vers 4×LC, monomode, APC vers UPC.
Liste de contrôle de la couche physique avant la mise en service du 400G
D'après notre expérience, la plupart des problèmes liés aux liaisons 400G dans une nouvelle installation proviennent de la couche passive. Vérifiez les points suivants avant de mettre les modules optiques sous tension.
- Nombre de fibres et taille du MPO. Associez les interfaces à 8 fibres (DR4, SR4.2) et les interfaces à 16 fibres (SR8 et les interfaces 800G ci-dessous) au connecteur MPO approprié. N'oubliez pas que la mention “ MPO-12 ” sur une liaison DR4 correspond à huit fibres actives.
- Type de fibre et face d'extrémité. Utilisez des câbles OS2 monomodes avec connecteurs APC pour le DR4, des câbles multimodes OM3/OM4/OM5 pour les SR8 et SR4.2, et des câbles monomodes duplex à connecteurs LC pour les FR4/LR4-6. Ne mélangez en aucun cas les connecteurs APC et UPC au sein d'un même canal.
- Épinglé ou non épinglé. Les connecteurs MPO s'assemblent en associant un connecteur à broches (mâle) à un connecteur sans broches (femelle). Les ports des émetteurs-récepteurs sont généralement dotés de broches ; les extrémités des câbles de raccordement qui s'y branchent doivent donc être dépourvues de broches. Vérifiez ce point pour chaque ligne de jonction, adaptateur et câble de raccordement.
- Méthode de polarité. La norme TIA définit trois méthodes de polarité : A, B et C. Elles ne sont pas compatibles entre elles. Choisissez une seule méthode pour l'ensemble du canal et assurez-vous que les lignes principales, les adaptateurs et les cordons de raccordement la respectent tous.
- Budget des pertes. Les limites fixées par l’IEEE sont strictes. Un canal DR4 autorise une perte totale de 3,0 dB, dont 2,75 dB sont alloués aux connexions et aux épissures. Le SR8 sur OM4 n’autorise quant à lui qu’une perte totale de 1,9 dB pour l’ensemble du canal. Chaque panneau de raccordement ajoute des paires connectées, c’est pourquoi il est important d’utiliser des cordons MPO/MTP à faibles pertes dans un câblage structuré 400G. Avant de passer commande, calculez le total de vos connexions prévues par rapport à la limite du canal.
- Vérifier et nettoyer. La norme CEI 61300-3-35 définit la procédure à suivre pour inspecter les faces d'extrémité afin de détecter toute contamination ou tout défaut. Il convient de procéder à une inspection, de nettoyer si nécessaire, puis de procéder à une nouvelle inspection. La norme précise également que l'inspection visuelle ne remplace pas la mesure de la perte d'insertion et de la perte de retour ; il est donc nécessaire de tester également la liaison.
- Étiquetez tout. Indiquez sur chaque extrémité de chaque tronc et de chaque branche le numéro de port, le nombre de fibres et la polarité. La prochaine personne qui devra dépanner une voie à 2 heures du matin vous en sera reconnaissante.
Pour un guide détaillé sur la procédure de commande, consultez Comment spécifier des cordons de raccordement MPO/MTP.
Planification de votre câblage 400G en vue d'une mise à niveau vers le 800G
Rares sont les équipes qui déploient la technologie 400G sans nous poser de questions sur la 800G. La réponse dépend du chemin emprunté par les modules optiques 800G.
- Le MPO-12/APC peut être reporté. Le transcepteur OSFP à double port 800G de NVIDIA destiné aux commutateurs regroupe en réalité deux moteurs 400G DR4 dans un seul module, doté de deux connecteurs MPO-12/APC. Ses composants optiques ConnectX-8 800G DR4 utilisent également la norme MPO-12/APC, avec quatre voies de 200G. Une infrastructure monomode MPO-12/APC bien conçue peut donc prendre en charge ces composants. Vérifiez d'abord les spécifications de portée et de perte du module, car des débits de voie plus élevés peuvent s'accompagner de limites différentes.
- Les interfaces à 16 fibres nécessitent 16 fibres. La norme IEEE 802.3df (2024) définit la norme 800GBASE-DR8 comme comprenant 16 fibres monomodes sur une distance de 500 m (canal de 3,0 dB) et la norme 800GBASE-SR8 comme comprenant 16 fibres multimodes sur une distance de 100 m sur OM4 (canal de 1,8 dB). Si vos liaisons ne transportent que huit fibres utilisables par liaison, ces interfaces nécessiteront un nouveau câblage.
- Que faire maintenant ?. Choisissez un nombre de fibres par liaison principale qui laisse une marge de croissance, restez sur la fibre monomode OS2 pour tout ce qui dépasse une rangée, normalisez l'utilisation d'une seule méthode de polarité et conservez un registre des pertes mesurées sur les liaisons. Ce registre vous permettra de déterminer si une mise à niveau vers le 800G peut réutiliser l'infrastructure existante ou si de nouveaux câbles sont nécessaires.
Approvisionnement en solutions de connectivité passive 400G auprès de YingFeng
YingFeng possède plus de 25 ans d'expérience dans la fabrication de fibres optiques, ses activités de production remontant à 1982, et dispose de deux sites de production situés à Ningbo et à Dongguan. Pour les projets 400G et 800G, nous fournissons :
- Câbles de raccordement MPO/MTP disponibles en configurations à 8, 12, 16 et 24 fibres, y compris des versions à faibles pertes. Ils sont fabriqués en salle blanche, avec une capacité de production mensuelle de 300 000 assemblages.
- Câbles de raccordement duplex LC pour les liaisons FR4 et LR4-6, et adaptateurs pour fibres optiques pour les panneaux de brassage.
- Kits de connecteurs et composants individuels pour les entreprises spécialisées dans l'assemblage de câbles, avec des outillages sur mesure disponibles pour les pièces spécifiques aux clients.
Nous proposons des services OEM/ODM, et des échantillons sont disponibles sur simple demande. Envoyez-nous les modèles de vos émetteurs-récepteurs ainsi que le nombre de ports, et nous vous proposerons un cordon de raccordement adapté ainsi qu'une liste de répartition.
FAQ
Qu'est-ce que l'Ethernet à 400 Gbit/s ?
L'Ethernet 400 Gbps (400GbE) correspond au débit Ethernet IEEE de 400 gigabits par seconde, normalisé pour la première fois dans la norme IEEE 802.3bs-2017. Il achemine les données sur 4 ou 8 voies PAM4, via une fibre multimode ou monomode selon le type de fibre optique utilisé.
La technologie 400G utilise-t-elle de la fibre monomode ou multimode ?
Les deux. Les normes SR8 et SR4.2 fonctionnent sur une fibre multimode OM3/OM4/OM5 sur des distances allant jusqu'à 70 à 150 m. Les normes DR4, FR4 et LR4-6 fonctionnent sur une fibre monomode sur des distances de 500 m, 2 km et 6 km respectivement.
Quel type de connecteur utilise le 400G DR4 ?
Le DR4 utilise un connecteur MPO comportant huit fibres monomodes actives, généralement de type MPO-12/APC.
Un port 400G peut-il être divisé en 4 ports 100G ?
Oui, s'il s'agit d'un port DR4 et que le commutateur prend en charge le mode « breakout ». Chaque voie est reliée à un module optique 100G à longueur d'onde unique, tel que DR1 ou FR1. Les modules optiques FR4 et LR4 ne peuvent pas être décomposés à l'aide de câbles passifs.
Le 400G va-t-il être remplacé par le 800G ?
La technologie 800G fait son apparition dans les nouveaux clusters d'IA, mais les ports 400G restent largement déployés. La plupart des équipements 800G se divisent encore en 2 × 400G. Le câblage basé sur la norme MPO-12/APC monomode peut souvent être réutilisé, tandis que les interfaces à 16 fibres, telles que la norme 800GBASE-DR8, nécessitent des liaisons à 16 fibres.
Références externes
- Groupe de travail IEEE P802.3bs : https://www.ieee802.org/3/bs/
- TIA FOTC, résumés des applications IEEE 802.3 : https://www.tiafotc.org/ieee-802-3-ethernet-standards-update/
- Accord de mise en œuvre OIF 400ZR : https://www.oiforum.com/
