Into the Transceiver-Verse Part II : Une galaxie de types d'émetteurs-récepteurs

Dans le premier blog de notre série Into the Transceiver-verse, nous nous sommes concentrés sur le 6 questions à se poser Lors du choix d'émetteurs-récepteurs pour votre application réseau, il est important de bien comprendre les questions à se poser. Connaître les options disponibles est la clé du succès ; les types d'émetteurs-récepteurs peuvent être classés de différentes manières (format, débit, codage, plateforme, etc.). Par souci de simplicité, nous les classons ici comme suit :

• Solutions cuivre et agrégées
• Gris (large bande) 
• WDM (multiplexage par répartition en longueur d'onde) 
• BiDi (bidirectionnel)
• PON (Réseau Optique Passif)
• Cohérent

Solutions cuivre et agrégées

Les émetteurs-récepteurs pour la communication via des fils de cuivre sont disponibles à des débits de données allant jusqu'à 10G. Bien qu'elles soient encore largement utilisées dans les architectures héritées, les constructions de réseau tournées vers l'avenir commencent à remplacer les liaisons en cuivre par des émetteurs-récepteurs à fibre optique qui ne sont pas aussi lourds et généralement plus faciles à installer et à entretenir. Notez que les émetteurs-récepteurs en cuivre sont limités à des distances de 100 m tandis que les versions optiques (comme les optiques grises et d'autres ci-dessous) peuvent aller beaucoup plus loin.

Facteur de forme	Taper	Données Évaluer	Distance maximale	Moyen	Connecteur	λ
SFP	Cuivre	1G	100m	Cat5	RJ45	N / A
SFP+	Cuivre	10G	50m	Cat6A/7	RJ45	N / A

Tableau 1 – Émetteurs-récepteurs en cuivre dans le facteur de forme 1G SFP et 10G SFP+.

Notez également que le Copper 1G peut être proposé en débit unique, 1G ou en tri-débit 10Mb/100Mb/1000Mbps.

Deux types d'émetteurs-récepteurs qui ne rentrent pas tout à fait dans les autres catégories sont le DAC (Direct Attach Cable) et l'AOC (Active Optical Cable). Un DAC est un câble en cuivre câblé dans un émetteur-récepteur à chaque extrémité d'une liaison, tandis qu'un AOC est similaire mais avec une fibre optique "câblée"/intégrée dans des émetteurs-récepteurs à chaque extrémité. Ils sont disponibles en plusieurs longueurs et configurations de dérivation, y compris le populaire 4x 10G SFP+ agrégé en 1x QSFP.

Les solutions agrégées présentent des avantages et des inconvénients. L'avantage est que les AOC, et surtout les DAC, sont extrêmement économiques et consomment peu d'énergie. La solution agrégée permet un nombre de références initial réduit, car les composants de liaison optique et les émetteurs-récepteurs sont regroupés. L'inconvénient est que si un seul composant de l'ensemble tombe en panne, vous devez remplacer l'ensemble câble + émetteur-récepteur, tandis qu'avec les solutions désagrégées, vous ne remplacez que l'élément défectueux. Par ailleurs, pour des raisons de réserve, les AOC et les DAC sont des longueurs distinctes ; vous devrez donc conserver un ensemble AOC ou DAC de rechange pour chaque longueur de câble nécessaire à votre réseau, au lieu de conserver une bobine de câble et quelques types d'émetteurs-récepteurs différents. Tenez compte de la planification et de la maintenance à long terme du réseau lorsque vous choisissez une solution agrégée ou désagrégée (émetteurs-récepteurs et câbles vendus et installés séparément). Par exemple, dans certains des derniers développements technologiques comme les émetteurs-récepteurs 400G, les câbles DAC 400G offrent de loin le coût le plus bas pour 100G. Cependant, en raison de leur blindage épais pour protéger des interférences, le rayon de courbure est assez restrictif, ce qui rend l'installation en rack et le dépannage opérationnels très problématiques pour les techniciens de terrain.

Optique grise

Les optiques à large bande (ou non canalisées) sont souvent appelées « Gray ». Les émetteurs laser utilisés dans les émetteurs-récepteurs Gray présentent un large spectre. Autrement dit, la longueur d'onde centrale peut être de 850 nm, par exemple, tandis que la longueur d'onde mesurée peut varier entre 830 et 870 nm. Une tolérance de +/- 20 nm est donc supposée pour une source dont la longueur d'onde centrale est de 850 nm.

Facteur de forme	Taper	Distance maximale	Moyen	Connecteur	λ
SFP	Gris SX	500m	MMF	LC-Duplex	850nm
SFP	Gris LX	10km	SMF	LC-Duplex	1310nm
SFP	Gris EX	40 km	SMF	LC-Duplex	1310nm
SFP	Gris ZX	80 km	SMF	LC-Duplex	1550nm
SFP	Gris EZX	120km, 160km	SMF	LC-Duplex	1550nm
SFP+/XFP	Gris SR	300m	MMF	LC/UPC recto-verso	850nm
SFP+/XFP	Gris LR	10km	SMF	LC/UPC recto-verso	1310nm
SFP+/XFP	Urgences grises	40 km	SMF	LC/UPC recto-verso	1550nm
SFP+/XFP	Gris ZR	80 km	SMF	LC/UPC recto-verso	1550nm
SFP+/XFP	Gris EZR	100 km	SMF	LC/UPC recto-verso	1550nm

Tableau 2 – Types d'émetteurs-récepteurs gris dans le facteur de forme 1G SFP et 10G SFP+/XFP.

Que signifient SX, LX, EX, ZX et EZX ?

S, L, E, Z indiquent la longueur d'onde du laser et la portée (distance) de l'émetteur-récepteur.

S = courte longueur d'onde (850nm)

L = Longue longueur d'onde (1 310 nm généralement jusqu'à 10 km)

E = longueur d'onde étendue (1310/1550nm jusqu'à 40km)

Z = Extra - Longue longueur d'onde (1550nm jusqu'à 80km)

EZ = longueur d'onde supplémentaire ZX/ZR (1550 nm jusqu'à 120 km)

X = signifie External Sourced coding, qui se traduit par un type de codage 8 bits et 10 bits (requis pour 1 G).

De même, à côté des types SFP +, vous verrez à nouveau S, L, E et Z, mais suivis d'un R au lieu d'un X. Le R indique le codage ScRambled, en particulier le "type de codage 64 bits 66 bits" qui est requis pour 10G (également protocoles Ethernet 40G et 100G). Parfois écrit sous la forme 64B66B ou 64b/66b, il s'agit d'un code de ligne qui transforme les données 64 bits en données 66 bits.

WDM (multiplexage par répartition en longueur d'onde)

Les types d'émetteurs-récepteurs WDM (Wavelength Division Multiplexing) sont divisés en CWDM (Coarse WDM) et DWDM (Dense WDM). Ce sont des émetteurs-récepteurs spécialement conçus pour être utilisés dans Systèmes WDM.

Facteur de forme	Taper	Distance maximale	Moyen	Connecteur	λ
SFP	CWDMEX	40 km	SMF	LC-Duplex	CWDM
SFP	CWDM ZX	80 km	SMF	LC-Duplex	CWDM
SFP	CWDM EZX	120km, 160km	SMF	LC-Duplex	CWDM
SFP	DWDMEX	40 km	SMF	LC-Duplex	Bande C
SFP	DWDM ZX	80 km	SMF	LC-Duplex	Bande C
SFP	DWDM EZX	120km, 160km	SMF	LC-Duplex	Bande C
SFP+/XFP	CWDM ER	40 km	SMF	LC/UPC recto-verso	CWDM
SFP+/XFP	CWDM ZR	80 km	SMF	LC/UPC recto-verso	CWDM
SFP+/XFP	DWDMER	40 km	SMF	LC/UPC recto-verso	Bande C
SFP+/XFP	DWDM ZR	80 km	SMF	LC/UPC recto-verso	Bande C

Tableau 3 – Types d'émetteurs-récepteurs CWDM et DWDM dans le facteur de forme 1G SFP et 10G SFP+/XFP.

CWDM - les longueurs d'onde vont généralement de 1430 à 1610 avec un espacement de 20 nm (car vous pouvez avoir une optique de transmission 1430 qui peut avoir une tolérance de + -6,5 nm, de sorte que l'espacement permet d'éviter que le canal suivant ne chevauche le canal que vous utilisez) .

DWDM – La plupart des longueurs d'onde DWDM tombent dans la bande C (voir Tableau de référence des longueurs d'onde standard). Notez la relation entre les canaux ITU et la fréquence : si vous ignorez le "19" initial et déplacez la virgule décimale de 2 espaces vers la gauche, vous obtenez le canal ITU (Ex. 196000GHz = canal UIT 60.00, 195950 GHz = canal UIT 59,50).

Les émetteurs-récepteurs DWDM sont disponibles en version canal fixe ou accordable. Les deux sont disponibles en versions C-Temp ou I-Temp.

• Optique DWDM à canal fixe - Chaque optique est une longueur d'onde fixe / canal ITU et ne peut être déployée qu'en tant que telle
• Optique DWDM accordable - Chaque optique est accordable dans le spectre complet des longueurs d'onde de l'UIT. L'optique peut être réglée selon les besoins pour répondre à la longueur d'onde requise

Pour comprendre la différence entre une optique à canal fixe et une optique accordable, on peut facilement dire que l'optique à canal fixe est comparable à une boîte de crayons de couleur, avec un émetteur-récepteur différent pour chaque couleur, tandis que l'optique accordable est comparable à un stylo de toutes les couleurs qu'il suffit d'insérer. C'est pourquoi l'option accordable est préférable en termes de réserve. Au lieu de conserver un émetteur-récepteur à canal fixe de rechange pour chaque longueur d'onde, il suffit d'un seul émetteur-récepteur accordable.

Comme vous l'avez peut-être remarqué dans les tableaux 2 et 3, la distance maximale que l'optique peut atteindre est limitée à 80-100 km pour les émetteurs-récepteurs 1G à 10G. Le principal responsable de cette limitation est la dispersion. La dispersion est une limitation physique des fibres optiques qui peut être brièvement décrite comme l'élargissement des impulsions optiques lorsqu'elles traversent la fibre. Plus la distance parcourue est longue, plus l'effet est mauvais. Cela rend plus difficile pour le récepteur de différencier les impulsions/bits d'information adjacents et produit finalement une augmentation du taux d'erreur sur les bits. Vous pouvez en savoir plus sur la dispersion chromatique et les limitations qu'elle ajoute aux systèmes DWDM en téléchargeant gratuitement ce livre électronique.

Un résumé et une comparaison des optiques Gray, CWDM et DWDM sont présentés ci-dessous, y compris les débits de données disponibles pour chacun.

Technologie	Large bande (Gris)	CWDM	DWDM
Longueurs d'onde (nm)	850, 1310, 1550	1430 – 1610	~1520 – 1570
Capacité maximale (fibre simple)	1-3 canaux	16 canaux	160 chaînes
Coût relatif	Bas	Moyen	Haute
Disponibilité ajustable	N / A	Non	Oui
Débits de données disponibles (Gbps)	1, 10, 25, 40, 100, 200, 400	1, 10, 100*	1, 10, 25**, 100, 400

Tableau 4 – Résumé des types d'émetteurs-récepteurs Gray, CWDM et DWDM

* 100G CWDM utilise 1271, 1291, 1311, 1331 longueurs d'onde

** Les SFP DWDM 25G sont nouveaux mais peu utilisés en raison des limites du budget de liaison

Émetteurs-récepteurs bidirectionnels

La plupart des émetteurs-récepteurs ont un TOSA (Transmitter Optical Sub Assembly) et un ROSA (Receiver Optical Sub Assembly) mais si les deux sont combinés en une seule unité, cela devient un BOSA (BiDirectional Optical Sub Assembly). Pour faire court, nous appelons cette unité combinée un BiDi. Les BiDis ont l'avantage de permettre une solution monofibre et présentent les caractéristiques suivantes :

• Une paire est requise
• 4 types de paires différentes disponibles
• • 1270/1330nm (10G)
  • 1310/1490nm (1G)
  • 1310/1550nm (1G)
  • 1490/1550nm (1G ou 10G)
• Peut utiliser une paire 1270/1330nm ou 1310/1490nm dans le port express d'un mux DWDM

Facteur de forme/Type	Taper	Distance maximale disponible (km)	Tarif de ligne	Moyen	λ
SFP	BIDI	10, 40, 80, 120, 160	1G	SMF	CWDM
SFP+	BIDI	10, 20, 40, 60, 80	10G	SMF	CWDM
XFP	BIDI	10, 20, 40	10G	SMF	CWDM

Tableau 5a BiDi pour CWDM, BiDi, connecteur LC, 1G-10G

Facteur de forme	Taper	Distance maximale	Tarif de ligne	Moyen	Connecteur	Interface électrique	Interface optique	λ
SFP28	BIDI	10, 20 km	25G	SMF	LC Simplex			C27/C33
SFP28	BIDI	30, 40 km	25G	SMF	LC Simplex			C27/C31
QSFP	SR BIDI	150m	40G	MMF	LC duplex	4x10G NRZ	2x20G PAM4	850/900nm
QSFP28	CWDM4 BIDI	2 km	100G	SMF	Simplex A-LC	4x25G NRZ	4x25G NRZ	C27-C33

Tableau 5b BiDi's 25 – 100G

En passant du matériel 10G au matériel 25G, les BiDi sont un peu plus courants. Semblable aux BiDi 1G et 10G, vous aurez 1 port optique, mais au lieu de 1x transmission et 1x réception, vous aurez en fait 2x transmission et 2x réception. C'est un moyen de lutter contre certains des problèmes de dispersion chromatique si vous utilisiez un signal optique à 25G. Les C27, C31 et C33 ne doivent pas être confondus avec les canaux DWDM 27 et 31. Dans ce cas, le C correspond aux longueurs d'onde CWDM 1270, 1310 et 1330. Les longueurs d'onde DWDM sont généralement désignées par leur canal ITU. Actuellement, les SFP 25G sont plafonnés à 40 km, mais l'industrie fait des efforts pour améliorer cette distance. Il est actuellement proposé en large bande 1310 mais l'espoir est qu'à terme le DWDM atteigne 40km.

PON

Le réseau optique passif (PON) utilise des composants non alimentés tels que des séparateurs de faisceau pour distribuer un signal de données unique dans plusieurs branches. Vous trouverez ci-dessous les facteurs de forme actuellement disponibles pour le matériel PON, y compris l'introduction d'un nouveau type de facteur de forme SFP appelé SFP-DD (Dual Density). La double densité est essentiellement 2 SFP en 1.

Facteur de forme	Taper	Distance maximale*	Tarif de ligne	Moyen	Connecteur	l (nm)
SFP	GPON	B+, C+	2.5G	SMF	SC Simplex	1490/1310
SFP+	XGS/PON	N1, N2	10G	SMF	SC Simplex	1577/1270
SFP+	Combinaison XGS/GPON	N1, B+	2.5/10G	SMF	SC Simplex	XGS/GPON
SFP+	Combinaison XGS/GPON	N2, C+	2.5/10G	SMF	SC Simplex	XGS/GPON
SFP-DD	Combinaison XGS/GPON	N1, B+	2.5/10G	SMF	SC Simplex	XGS/GPON
SFP-DD	Combinaison XGS/GPON	N2, C+	2.5/10G	SMF	SC Simplex	XGS/GPON
XFP	XGS PON	N1, N2	10G	SMF	SC Simplex	1577/1270
XFP	EPON	PR30	1G/10G	SMF	SC Simplex	1577/1270

Tableau 6 Types d'émetteurs-récepteurs PON

* La distance maximale pour PON est mieux interprétée par le budget de liaison plutôt que par une évaluation de la distance

Taper	Budget de lien
B+	29,5dB
C+	35dB
N1	29dB
N2	31dB
PR30	31.8dB pour 1G / 30dB pour 10G

La plupart du matériel PON est également BiDi. Pour les types GPON, il y a 1490/1310. XGS/PON transmet généralement à 1577 nm et reçoit à 1270.

Comme indiqué dans le tableau 6 ci-dessus, il existe des SFP combinés XGS/GPON disponibles permettant aux opérateurs GPON de passer progressivement à XGS/PON - cela permet d'acheter un seul matériel destiné à deux générations de technologie. Il y a une certaine prudence à utiliser cette technologie car elle peut vous rendre à source unique puisque le connecteur PCB sur le combo est différent de l'optique standard GPON ou XGS/PON séparément.

Cohérent 

L'optique cohérente a changé la donne pour la mise en réseau. Les réseaux fibre optique ont été modifiés à jamais par les avantages que les émetteurs-récepteurs optiques cohérents ont apportés : une capacité et une flexibilité bien supérieures, des débits binaires plus élevés et de meilleures performances globales, pour n'en citer que quelques-uns. Les systèmes cohérents ont permis de réduire les coûts en évitant aux entreprises d'avoir à installer davantage de fibre.

Une gamme d'émetteurs-récepteurs DWDM enfichables 100G, notamment le CFP DCO, le CFP2 ACO/DCO et, plus récemment, le CFP2 DCO, est devenue incontournable pour des applications telles que le transport, les communications longue distance, ultra longue distance, les communications sous-marines et l'accès DWDM. La technologie cohérente évolue actuellement vers les formats QSFP56-DD. L'implémentation 400ZR de l'OIF (Optical Internetworking Forum) a spécifié des optiques DWDM compatibles avec les formats client 400GE dominants utilisant des modules QSFP-DD ou OSFP, en tenant compte des exigences d'espace et de puissance. Ainsi, l'intégration d'optiques 400 ZR sur les routeurs n'entraîne aucune pénalité en termes d'encombrement ni de capacité de routeur. Les modules enfichables à portée étendue compatibles avec les formats QSFP-DD et OSFP sont appelés 400G ZR+. Pour en savoir plus sur les modules enfichables cohérents, consultez  L'essor de l'optique enfichable 400G cohérente. 

Et voilà ! Voici les différents types d'émetteurs-récepteurs disponibles. Notez qu'en plus de tous les types d'émetteurs-récepteurs décrits ci-dessus, des variantes et des personnalisations supplémentaires sont souvent nécessaires pour garantir la compatibilité avec certains fabricants d'équipements réseau (NEM). Par exemple, un QSFP28 possède les types de matériel de base suivants : SR4, LR4, FR1, FR4, DR1, DR4, ER4, ZR4. Pour chacun de ces types de matériel, vous pouvez avoir une référence unique pour chaque NEM (il peut y avoir jusqu'à 68 modèles uniques !). La situation se complique encore avec les émetteurs-récepteurs de type DWDM, où vous avez une référence pour chaque canal en plus de chaque NEM et pour des portées de 40, 80 et 120 km. Ainsi, si vous avez 68 NEM, avec 3 portées et 40 canaux, cela représente 8 160 références uniques ! Dans de nombreux cas, vous pouvez réduire le nombre de références en utilisant un émetteur-récepteur accordable et/ou  Optique multiplateformePour un aperçu plus détaillé des types d'émetteurs-récepteurs disponibles, consultez notre Guide des produits  Et n'oubliez pas que garantir un réseau fiable ne se limite pas à sélectionner des composants dans un catalogue. Interroger des questions.  Parlez à l'un de nos experts compétents aujourd'hui!

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