Les centres de données et la transition vers la 400G
Les besoins en bande passante ne cessent d’augmenter, alimentés par la montée en force de la 5G, de l’Internet des objets et de la vidéo sur demande. La migration vers la 400G s’impose de plus en plus pour les centres de données, qui doivent prendre en charge ces technologies et applications. Cette transition a de nombreuses implications : utilisation de nouveaux émetteurs-récepteurs, sélection de nouveaux testeurs 400G capables de valider les réseaux de façon fiable et efficiente… Penchons-nous sur ce développement technologique au cœur des préoccupations des opérateurs de centres de données.
Un trafic intracentre et intercentres accru
Les centres de données gèrent un volume de données en croissance exponentielle. Ces données circulent dans leurs centres (trafic intracentre) et, aussi, entre les différents centres (interconnexion de centres de données).
Puisque des centaines de milliers de connexions à haut débit se produisent dans un seul centre de données, la migration intracentre vers la 400G représente une tâche monumentale. De plus, en raison de leur modèle informatique évolutif, les centres de données doivent être dotés d’une architecture tenant compte des futurs ajouts de ports 400G, qui devront être réalisés plus tôt que tard.
De nouveaux centres de données voient sans cesse le jour en réponse aux besoins des entreprises, qui leur confient les fonctions d’équilibrage des charges liées à leurs opérations quotidiennes, en plus du soutien de leur connectivité et de la reprise après sinistre, deux fonctions plus « traditionnelles » des centres de données. Parmi cette multitude de nouveaux centres, plusieurs s’installent hors des zones urbaines. Or, plus ils sont éloignés les uns des autres, plus leurs besoins d’interconnectivité requièrent de nouvelles technologies. C’est là que les technologies émergentes telles que l’optique cohérente entrent en jeu. S’ajoutant à l’optique ZR déjà utilisée dans les centres de données, l’optique cohérente permet d’établir des connexions plus rapides (jusqu’à 400G) et de couvrir de plus grandes distances (plus de 120 km). Nous reviendrons à l’optique cohérente et aux émetteurs-récepteurs optiques cohérents dans quelques instants.
Dans ce contexte de changements rapides, l’agilité est essentielle pour toute entreprise souhaitant réussir sa migration vers les plus récentes technologies, qu’elles s’appliquent à l’infrastructure des centres de données ou aux outils de validation et de qualification.
Les émetteurs-récepteurs 400G
Outre la migration vers la 400G, qui avance rondement, un autre sujet fait parler dans le milieu des centres de données : les émetteurs-récepteurs. Dans la course à la vitesse, les émetteurs-récepteurs optiques enfichables jouent un rôle central. Ces appareils sont dotés de facteurs de forme plus petits, fonctionnent à plus faible puissance et coûtent moins cher, en plus de pouvoir prendre en charge une plus vaste gamme de débits – des caractéristiques cruciales pour pouvoir fournir des capacités 400G.
À tout cela s’ajoute le nombre étourdissant d’émetteurs-récepteurs (voir la figure 1). Même dans une seule catégorie d’interface physique (p. ex. QSFP-DD), on observe diverses « déclinaisons » des émetteurs-récepteurs (p. ex. à longue portée de 10 km, cohérent à portée de plus de 100 km) qui prennent en charge différents débits (25G, 40G, 100G, 400G, etc.), chaque déclinaison étant une pièce essentielle du casse-tête de la transmission des données. La gestion et la prise en charge de tous les types d’émetteurs-récepteurs ainsi que leur intégration dans les infrastructures existantes et émergentes relèvent bien souvent de la haute voltige.
Figure 1. Les facteurs de forme des émetteurs-récepteurs.
Les émetteurs-récepteurs : des appareils en constant développement
Aujourd’hui, les types émergents d’émetteurs-récepteurs enfichables, la gestion d’énormes quantités d’émetteurs-récepteurs, ainsi que leur interopérabilité et leur intégration aux infrastructures existantes figurent au nombre des grandes priorités des opérateurs de centres de données. L’intégration de nouveaux types d’interfaces physiques (QSFP-DD, OSFP, SFPx) capables de prendre en charge des débits toujours plus élevés complexifie leurs opérations. Or ces nouvelles interfaces continueront d’émerger en réponse à la demande constante pour des appareils à plus faible puissance et dotés de facteurs de forme plus petits, par exemple le QSFP112. Avec son interface à 112G, il représente la technologie du futur; les centres de données n’auront d’autre choix que de s’adapter pour utiliser et tester ces nouveaux émetteurs-récepteurs.
L’importance d’inspecter les émetteurs-récepteurs et de nettoyer les connecteurs de fibre
Ces myriades de fibres et d’émetteurs-récepteurs nécessitent un entretien continu – une tâche colossale, mais importante. En effet, la saleté des connecteurs et les défaillances matérielles des émetteurs-récepteurs font partie des principaux problèmes auxquels sont confrontés les techniciens des centres de données. Trop souvent, par manque d’outils de test appropriés, les techniciens se débarrassent à tort d’émetteurs-récepteurs présumés défectueux. Appliquée à un parc de milliers d’émetteurs-récepteurs enfichables, cette stratégie du jeter-remplacer se révèle coûteuse, en temps comme en argent. En outre, la saleté des connecteurs de fibres peut entraîner des arrêts du réseau plus longs que nécessaire si elle n’est pas décelée à temps. Les techniciens tentent longuement – et inutilement – de localiser la cause du problème (routeur, émetteur-récepteur ou commutateur), alors que la solution est toute simple : il suffit de nettoyer un connecteur (figure 2).
Il est particulièrement important d’inspecter et de nettoyer les fibres des réseaux 400G. À des débits élevés, le moindre problème sur les fibres ou les connecteurs peut entraîner des erreurs majeures et nuire drastiquement au service – d’où l’importance d’avoir les bons outils de vérification et de nettoyage. Le travail ne s’arrête pas là, cependant; il est tout aussi important de pouvoir valider la puissance, la mémoire des registres et la température des émetteurs-récepteurs au moyen d’outils automatisés (figure 3). Ces données dressent pour le technicien un portrait complet de la connexion de l’appareil, ce qui accélère le processus de dépannage.
Figure 2. Connecteurs propres et connecteurs sales (LC duplex et MPO), vus par le microscope d’inspection de fibres FIP-500 d’EXFO.
Figure 3. Émetteur-récepteur ayant passé l’inspection réalisée avec l’application iOptics d’EXFO.
L’optique cohérente
Nous l’avons vu, de nouveaux émetteurs-récepteurs font sans cesse leur apparition, dans divers formats et pour des débits de données plus élevés. Le défi est double : il faut se préparer à la prochaine technologie tout en prenant en charge les technologies actuelles. Parmi les plus récents types d’émetteurs-récepteurs ayant fait leur entrée sur le marché se trouvent les appareils optiques enfichables cohérents (voir la figure 2).
Voilà que la lumière cohérente arrive à la rescousse! Promettant de nombreux avantages – coût par bit réduit, architecture simplifiée (IP sur DWDM), capacité de transmission accrue et interopérabilité avec les routeurs et commutateurs existants –, cette nouvelle technologie optique est essentielle à l’expansion de la prise en charge du matériel 400G dans les centres de données interconnectés et les réseaux métropolitains (figure 4). L’optique cohérente (p. ex. ZR, ZR+, etc.) constitue une solution de choix pour les centres de données, puisqu’elle facilite les connexions intercentres de longue distance (jusqu’à 120 km et plus).
Figure 4. Les avantages des appareils optiques enfichables cohérents.
La validation des câbles AOC et DAC
Les câbles optiques actifs (AOC) et les câbles à connexion directe (DAC) sont les principales technologies utilisées pour les liens à haut débit à l’intérieur des baies de serveurs. Comme ils sont potentiellement très avantageux, ils sont déployés à grande échelle dans les centres de données et les applications informatiques de haute performance. Les câbles AOC ont été créés en remplacement des technologies à base de cuivre, et constituent une solution rentable pour connecter les commutateurs en haut de bâti (ToR) aux commutateurs troncs d’agrégation pour des débits allant jusqu’à 400G, voire plus. Sans les tests appropriés (consommation de puissance et niveaux de puissance optique, température des câbles, etc.), la validation des câbles peut s’avérer extrêmement ardue pour les gestionnaires de centres de données.
Les tests 400G dans les centres de données
Avec cette migration vers la 400G et les mises à niveau qu’elle requiert, les centres de données doivent s’équiper de solutions leur permettant de tester et de valider le plus grand nombre de liens 400G possible, le plus rapidement possible, et d’obtenir des résultats fiables. Grâce au FTBx-88480, la solution double port d’EXFO pour les tests 400G, les opérateurs de centres de données peuvent valider deux circuits simultanément, pour des débits allant jusqu’à 400G, avec une seule solution. L’interface électrique à 112G d’EXFO permet de tester les émetteurs-récepteurs d’aujourd’hui, tout en étant prête pour les technologies de demain. Le système d’émetteur-récepteur ouvert (OTS) unique d’EXFO est intégré à l’appareil et est doté de modules de test pouvant être changés sur le terrain; les techniciens des centres de données peuvent donc tester des types d’émetteurs-récepteurs et des débits différents simplement en changeant de module. De plus, grâce à la conception à l’épreuve du temps de l’OTS, il ne sera pas nécessaire de remplacer la solution en entier à l’arrivée de nouveaux émetteurs-récepteurs sur le marché : il suffira de se procurer de nouveaux modules, ce qui se traduira par une réduction des dépenses en capital et une gestion du parc technologique plus respectueuse de l’environnement. Quant aux solutions pour la fibre, le FIP-500 d’EXFO, simple à utiliser, permet d’inspecter la fibre au moyen d’un microscope entièrement automatisé. Enfin, iOptics, une application de test intelligente automatisée, permet de tester les émetteurs-récepteurs et les câbles AOC et DAC défectueux avec précision et efficience.
