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Oct 13, 2023

400G Gotchas : Les incompatibilités non réalisées

Rob Pocock, directeur technique, Red Helix La connectivité haut débit est indispensable pour piloter les applications 5G, ML et IA. L'année dernière, le gouvernement britannique a publié sa stratégie numérique 2022 en mettant fortement l'accent sur

Rob Pocock, directeur technique, Red Helix

La connectivité haut débit est indispensable pour piloter les applications 5G, ML et IA

L'année dernière, le gouvernement britannique a publié sa stratégie numérique 2022, qui met fortement l'accent sur le positionnement du pays en tant que « superpuissance mondiale en matière de science et de technologie ».

Ce n’est pas une mauvaise idée si l’on considère que, selon un rapport de Public First, la technologie numérique pourrait faire croître l’économie britannique de plus de 413 milliards de livres sterling (524 milliards de dollars) d’ici 2030. Il reste cependant beaucoup de travail à accomplir. avant d’en arriver là.

L'une des exigences les plus importantes de la transformation numérique du Royaume-Uni est la mise à niveau de son infrastructure numérique, nécessaire pour répondre à la demande toujours croissante de données.

De nouvelles avancées technologiques – telles que la 5G, l’apprentissage automatique et l’intelligence artificielle – sont intégrées aux réseaux intelligents, à la fabrication avancée et aux transports autonomes, avec un potentiel presque illimité. Mais pour que ces technologies fonctionnent efficacement, une connectivité haut débit à l’échelle nationale doit être disponible.

Ces demandes, entre autres facteurs, ont conduit à passer d'une infrastructure de 100 Gbit/s à 400 Gbit/s, contournant quelque peu le cap des 200 Gbit/s.

Le problème est que les vitesses précédentes utilisaient toutes une modulation sans retour à zéro (NRZ), qui ne peut pas traiter une vitesse de 400 Gbit/s. Cela nécessite l'utilisation d'un type de modulation complètement différent.

Pour atteindre des vitesses de données plus rapides de 400 Gbit/s, davantage de données doivent être transmises simultanément sur le câble, c'est là que la modulation d'amplitude d'impulsion de niveau 4 (PAM4) entre en jeu.

Alors que la modulation NRZ utilise deux niveaux de tension pour représenter les données binaires (un niveau représentant un « 0 » et l'autre un « 1 »), PAM4 utilise quatre niveaux de tension différents (représentant « 0-0 », « 0-1 », « 1 »). -0' et '1-1').

Cela permet au PAM4 de transmettre deux fois plus de données à chaque cycle d'horloge, chaque niveau de tension représentant deux bits de données au lieu d'un, doublant ainsi le débit de données transmises sur le même support physique.

Cependant, la mise en place de ces deux schémas de modulation distincts signifie qu’ils ne peuvent pas interopérer. Le système à quatre niveaux de PAM4 ne sera pas compris par les équipements conçus pour lire le système à deux niveaux de NRZ, et vice versa.

Par conséquent, pour les opérateurs de réseau souhaitant passer à 400 Gbit/s, ils doivent s’assurer que les deux extrémités d’une liaison utilisent la même modulation.

Ce problème se pose vraiment lors de l'utilisation de câbles épanouis (par exemple, répartition de 400 Gbit/s en 4 liaisons de 100 Gbit/s), car la plupart des optiques à 100 Gbit/s des réseaux actuels utilisent une modulation NRZ et sont donc incompatibles.

Les utilisateurs devront donc remplacer leurs optiques 100 Gbit/s par des optiques utilisant la modulation PAM4, en supposant que l'appareil dans lequel les optiques sont insérées a été certifié pour fonctionner avec les optiques PAM4-100 Gbit/s.

Tous ces problèmes ne sont pas insurmontables, mais il s’agit d’un autre facteur que les architectes et ingénieurs réseau doivent prendre en compte avant de se lancer et de mettre à niveau leurs réseaux.

En raison de l'incompatibilité entre PAM4 et NRZ, toute personne souhaitant commencer à utiliser 400 Gbit/s devra envisager de remplacer ses émetteurs-récepteurs existants. Les émetteurs-récepteurs 400 Gbit/s sont chers, comme c'est souvent le cas avec les nouvelles technologies, et s'il est vrai que le prix finira par baisser, les clients doivent être conscients qu'ils ne seront pas aussi rentables que les émetteurs-récepteurs plus anciens.

Il y a deux raisons à cela. Premièrement, ces nouveaux émetteurs-récepteurs doivent maintenir la compatibilité avec les facteurs de forme QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable) existants et, en tant que tels, ils doivent s'intégrer dans le même espace physique que les émetteurs-récepteurs précédents basés sur NRZ.

Le développement d'un émetteur-récepteur capable de transmettre et de recevoir des signaux PAM4, tout en conservant la même taille que les émetteurs-récepteurs précédents, implique des coûts considérables, ce qui rend les nouveaux émetteurs-récepteurs plus chers.

Deuxièmement, les émetteurs-récepteurs à 400 Gbit/s génèrent plus de chaleur que leurs homologues à 100 Gbit/s. Comme la taille d'un émetteur-récepteur est la même, il y a plus de chaleur à disperser, ce qui augmente le risque de distorsion de l'émetteur-récepteur.