Guide de mise à niveau des centres de données avec câblage 10gbe

Êtes-vous frustré par la lenteur de votre réseau ? Votre centre de données vous donne-t-il l'impression d'être coincé dans la boue ? Il est temps de mettre à niveau votre réseau et d'adopter l'expérience ultra-rapide du 10GbE ! Ce guide complet vous expliquera tous les aspects du câblage 10GbE, des types de câbles aux choix de connecteurs et aux meilleures pratiques, vous aidant à construire un environnement de transmission de données efficace et stable qui fera vraiment décoller votre centre de données.

Depuis son introduction en 2002, la technologie 10 Gigabit Ethernet (10GbE) est considérée comme l'avenir du réseau haut débit. Bien que son adoption précoce ait été lente en raison de problèmes de compatibilité partielle avec les anciennes technologies Ethernet et des coûts élevés, la croissance explosive du cloud computing, du big data et des applications d'intelligence artificielle a créé une demande exponentielle de bande passante réseau. Aujourd'hui, le 10GbE devient la solution privilégiée pour les centres de données et les réseaux d'entreprise, grâce à ses performances exceptionnelles et à ses coûts de plus en plus abordables.

Le choix du bon câble est crucial dans le monde du 10GbE. Il y a deux types principaux à considérer : le cuivre et la fibre. À mesure que les vitesses de réseau continuent d'augmenter, les câbles à fibre optique sont de plus en plus utilisés. En effet, à des débits élevés en gigabits (10 Gb+), les câbles en cuivre subissent une atténuation importante du signal lors de la transmission à haute fréquence, ce qui entraîne une dégradation de la qualité du signal qui affecte la distance et la stabilité de la transmission. Cette atténuation du signal est souvent appelée « bruit excessif » ou « faible rapport signal/bruit ».

Pour les applications à courte distance (comme à l'intérieur d'une armoire ou entre des armoires adjacentes), les câbles en cuivre restent un choix rentable. Cependant, pour les scénarios à longue distance ou à hautes performances, les câbles à fibre optique offrent des avantages supérieurs.

Les câbles à fibre optique sont en outre divisés en fibre monomode (SMF) et fibre multimode (MMF), qui se distinguent principalement par le diamètre du cœur de la fibre et le mode de transmission de la lumière.

• Fibre monomode (SMF) : Avec un diamètre de cœur d'environ 9 micromètres (μm), la SMF ne permet qu'un seul mode de signal lumineux de passer, ce qui entraîne une dispersion intermodale plus faible et prend en charge des distances de transmission plus longues. La SMF prend généralement en charge des distances supérieures à 10 kilomètres, certaines implémentations atteignant 80 à 100 kilomètres ou plus, selon la vitesse de transmission, le type d'émetteur-récepteur et l'allocation de crédit de mémoire tampon dans les commutateurs.
• Fibre multimode (MMF) : Avec des diamètres de cœur plus grands (généralement 50 μm ou 62,5 μm), la MMF permet à plusieurs modes de signaux lumineux de passer simultanément. En raison de la dispersion intermodale, la MMF prend en charge des distances de transmission plus courtes, généralement inférieures à 600 mètres, selon la vitesse de transmission et le type d'émetteur-récepteur. Il est intéressant de noter que la différence de coût entre les câbles à fibre monomode et multimode est minime, mais d'autres composants des liaisons SMF (tels que les émetteurs-récepteurs) sont généralement plus chers que leurs homologues MMF.

Lors de la planification du câblage du centre de données, il est essentiel de tenir compte du fait que les câbles à fibre optique ont généralement une durée de vie de 15 à 20 ans. Par conséquent, il est crucial de sélectionner des câbles qui prennent en charge les débits de données actuels, futurs et hérités. De plus, le déploiement de grandes quantités de nouveaux câbles dans les centres de données existants peut être laborieux, nécessitant une planification et une mise en œuvre minutieuses.

Les câbles à fibre optique sont également classés différemment en fonction de la bande passante prise en charge :

• Fibre multimode : OM1, OM2, OM3, OM4
• Fibre monomode : OS1

Actuellement, le type de câble à fibre optique 10GbE le plus courant est le 10GBASE-SR, qui utilise des connecteurs SFP+ et est équipé d'émetteurs-récepteurs optiques conçus pour la transmission 10Gb. Ces câbles sont également connus sous le nom de câbles à fibre optique « à courte portée », adaptés aux connexions à l'intérieur des centres de données ou entre des armoires adjacentes.

Le 10GBASE-LR est un câble à fibre optique « à longue portée » qui prend en charge les câbles et connecteurs à fibre monomode, ce qui le rend idéal pour les applications nécessitant une transmission longue distance. Les OM3 et OM4 sont des fibres multimodes plus récentes qui ont été « optimisées au laser » (LOMMF) pour prendre en charge les applications 10GbE. Ces types de câbles sont également les seules fibres multimodes incluses dans la norme IEEE 802.3ba 40G/100G Ethernet, approuvée en juin 2010. Actuellement, les vitesses de transmission de 40G et 100G sont obtenues en regroupant plusieurs canaux en parallèle à l'aide de types de connecteurs spéciaux multicanaux (ou multi-voies).

La norme spécifie que dans les applications 40GbE et 100GbE, l'OM3 prend en charge une portée attendue allant jusqu'à 100 mètres, tandis que l'OM4 prend en charge jusqu'à 150 mètres. Notez qu'il s'agit d'estimations et que les distances réellement prises en charge peuvent varier en fonction des futurs produits 40GbE et 100GbE. Pour plus de détails, reportez-vous à la section « Types de connecteurs » ci-dessous.

Pour s'adapter aux environnements de câblage de centres de données de plus en plus complexes, de nouveaux câbles à fibre optique multimodes OM2, OM3 et OM4 (50 μm) et monomodes OS1 (9 μm) ont été développés avec une résistance accrue à la flexion, leur permettant de gérer des rayons de courbure plus petits. Ces câbles sont appelés « optimisés pour la flexion », « insensibles à la flexion » ou ayant des « performances de flexion améliorées ». Même dans les virages très serrés ou les petits rayons de courbure, ces câbles maintiennent une perte de signal minimale ou une « perte de flexion ». Le terme « fibre multimode optimisée pour la flexion » (BOMMF) est parfois utilisé.

La fibre monomode OS1 est généralement utilisée pour la transmission longue distance, prenant en charge des distances allant jusqu'à 10 000 mètres (6,2 miles) avec des émetteurs-récepteurs standard, et des distances encore plus grandes avec des émetteurs-récepteurs spécialisés et une infrastructure de commutation. Chaque type de câble à fibre multimode et monomode comprend deux longueurs d'onde, la longueur d'onde la plus élevée étant utilisée pour les connexions longue distance.

Les câbles à fibre optique intérieurs sont conçus pour les intérieurs de bâtiments, tandis que les câbles extérieurs (également appelés câbles d'extérieur ou OSP) conviennent aux applications extérieures, avec des propriétés d'étanchéité (contre les liquides et le gel) et de résistance aux UV. Les câbles intérieurs/extérieurs combinent les qualités protectrices des câbles extérieurs avec des gaines ignifuges, permettant un déploiement au-delà des distances maximales OSP aux entrées des bâtiments, réduisant ainsi le besoin de raccords et de connexions de transition.

Le tableau ci-dessous montre la prise en charge de la distance et de la vitesse pour différents types de câbles à fibre optique à une longueur d'onde de 850 nm. Notez que les câbles à longueur d'onde de 1300 nm peuvent prendre en charge des distances plus longues.

Voici les types de câbles en cuivre 10GbE courants :

Le type de câble en cuivre 10GbE le plus courant aujourd'hui est le 10GBASE-CR, qui utilise des câbles à connexion directe (DAC) avec des connecteurs SFP+. Ces connecteurs partagent les mêmes dimensions et le même facteur de forme que les connecteurs SFP+ pour les câbles à fibre optique, et de nombreux commutateurs 10GbE acceptent les câbles à connecteur SFP+ qui prennent en charge à la fois le cuivre et la fibre. Les câbles 10GBASE-CR sont généralement disponibles en longueurs de 1 m, 3 m, 5 m, 7 m, 8,5 m et plus, 3 m et 5 m étant les plus couramment utilisés.

Les connexions en cuivre passives sont courantes dans de nombreuses interfaces. Cependant, à mesure que les débits de transmission augmentent, les câbles en cuivre passifs ne peuvent pas fournir les distances requises et occupent un espace physique excessif. Par conséquent, l'industrie se tourne vers les interfaces de câbles en cuivre actives pour répondre aux demandes de connexion à haut débit. Les connexions de câbles en cuivre actives comprennent des composants qui améliorent les signaux et réduisent le bruit, ce qui permet d'utiliser des jauges de fil plus fines qui améliorent la distance de transmission, la flexibilité du câble et la circulation de l'air.

Les câbles et connecteurs 10GBASE-T sont similaires à ceux utilisés pour 1000BASE-T, mais pas identiques. Les câbles 10GBASE-T utilisent des câbles Cat6a (Catégorie 6A), également appelés câbles de classe EA. Ces câbles prennent en charge les fréquences plus élevées requises pour la transmission 10Gb, avec des distances allant jusqu'à 100 mètres (330 pieds). Les câbles doivent être certifiés pour au moins 500 MHz afin de garantir la conformité aux normes 10GBASE-T. Les câbles Cat7 (Catégorie 7, Classe F) sont également certifiés pour la conformité 10GBASE-T et sont couramment déployés en Europe. Les câbles Cat6 peuvent fonctionner dans les déploiements 10GBASE-T jusqu'à 55 mètres, mais doivent d'abord être testés. Certains commutateurs 10GbE plus récents prennent en charge les connecteurs 10GBASE-T (RJ45).

Les câbles 10GbE sont disponibles avec différents types de connecteurs. Chaque type de connecteur comprend un nombre spécifique de voies ou de canaux. Début 2011, la vitesse de connecteur la plus rapide couramment disponible était de 10 Gbit/s par voie. Actuellement, des vitesses plus élevées sont obtenues en regroupant plusieurs voies en parallèle, telles que 4x10 (40 Gbit/s), 10x10 (100 Gbit/s), 12x10 (120 Gbit/s), etc. La plupart des implémentations 40GbE et 100GbE actuelles utilisent plusieurs voies 10GbE et sont considérées comme des solutions « liées aux canaux ».

En résumé, les types de câbles 10GbE les plus courants aujourd'hui utilisent des connecteurs SFP+.

• Connexions à courte distance : Pour les connexions à l'intérieur d'une armoire ou entre des armoires adjacentes, utilisez des DAC avec des connecteurs SFP+, également appelés 10GBASE-CR.
• Connexions à moyenne distance : Pour les connexions à moyenne distance, utilisez des câbles à fibre multimode optimisés au laser (LOMMF) avec des connecteurs SFP+, en particulier OM3 ou OM4.
• Connexions longue distance : Pour les connexions longue distance, utilisez des câbles à fibre monomode (OS1), également appelés 10GBASE-LR.
• Connexions 10GBASE-T : Si votre infrastructure de commutation Ethernet et vos adaptateurs réseau prennent en charge les câbles et connecteurs 10GBASE-T (RJ45), utilisez des câbles Cat6 ou Cat6a. N'oubliez pas que le choix de votre câble dépend du commutateur, et non des adaptateurs de votre environnement.