Une roadmap pour l'Ethernet au delà du Terabit

L'Ethernet Alliance vient de rendre publique une roadmap pour l'évolution de l'Ethernet au delà du Terabit. D'ici deux ans, des déclinaisons à 2,5, 5, 25 et 400 Gbit du standard sont au programme.

L’Ethernet alliance, un consortium qui regroupe les principaux acteurs du monde des réseaux, vient de publier une roadmap pour tracer l’évolution de la technologie Ethernet d’ici à 2020.

Selon l’alliance, 4 nouveaux débits Ethernet sont en cours de développement – 2,5 Gbit, 5 Gbit, 25 Gbit et 400 Gbit Ethernet – pour venir compléter les six débits existants – 10 Mbit, 100 Mbit, 1 Gbit, 10 Gbit, 40 Gbit et 100 Gbit. D’autres sont aussi à l’étude comme le 50 Gbit, le 200 Gbit et de multiples débits au-delà 400 Gbit.

Historiquement ce sont les constructeurs qui ont piloté le développement des différentes générations d’Ethernet, généralement en multipliant par 10 le débit entre chaque génération. Ce schéma a été mis à mal en 2010 avec le développement de l’Ethernet à 40 Gbit/s en plus du 100 Gbit/s. La mise en œuvre de ce débit intermédiaire s’explique en partie par le coût démesuré des interfaces optique à 100 Gbit du fait de l’incapacité de l’industrie des composants optoélectroniques à produire des lasers à un prix accessible -un problème qui explique l’activité intense autour des développements des VCSEL (ou diodes lasers émettrice de bord) et du secteur de la photonique silicium (ou « silicon photonics).

La Roadmap EthernetLa Roadmap Ethernet

De nouvelles interfaces optiques qui tirent parti de l’avancée des composants SERDES

Pour comprendre les évolutions en cours, il est essentiel de s’intéresser à la façon dont les débits sont obtenus pour chaque type d’interface. Les différentes interfaces Ethernet sont un mix entre transferts en série et transferts en parallèle. Par exemple les interfaces optiques à 10 Gbit sont toutes des interfaces séries à 10 Gbit, mais les interfaces 100 Gbit normalisées sont des interfaces parallèles. 

La première génération d’interfaces Ethernet 100 Gigabit utilisant des connecteurs CFP utilisait 10 canaux à 10 Gbit. Mais avec l’arrivé de composants SERDES (serialiseur/désérialiseur) à 25 Gbit/s, la seconde génération d’interfaces CFP2 s’appuie sur 4 canaux à 25 Gbit/s. Les actuelles interfaces QSFP28 utilisent également 4 canaux à 25 Gbit/s (en fait 4x28 Gbit/s pour le QSFP24-SR4 et pour le QSFP-CLR4, plus économique mais non normalisé). Et les développements actuels devraient se traduire par l’émergence d’une interface SFP + à 25 Gbit/s dès l’an prochain. 

Cette interface répondra notamment à la demande des opérateurs de très grands datacenters comme Google, Microsoft ou Amazon qui cherchent à doper les débits dans leurs datacenters sans avoir à payer le prix des interfaces à plus haut débit. L’avantage des interfaces SFP + est qu’elles sont aussi bien moins gourmandes en énergie que les interfaces CSFP28 et surtout que les interfaces CFP (voir encadré ci-dessous).

Les différentes interfaces Ethernet

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Les interfaces Ethernet modernes supportent de multiples supports et connecteurs. La plupart des utilisateurs connaissent les interfaces sur câble en paire torsadée de catégorie 5e ou 6 (près d’un milliard de ports vendus par an). La prochaine génération de câbles de catégorie 8 supportera les futures interfaces 25GBASE-T et 40GBASE-T.

Une autre interface sur câble cuivre populaire s’appuie sur les câbles DAC (direct Attach Cable) à base de câble cuivre twinax. Elle est notamment utilisée pour des connexions haut débit très courtes.

Pour des liaisons supérieures à 100 m, le recours à la fibre optique est obligatoire et trois connecteurs sont aujourd’hui utilisés. Les modules SFP et SFP + sont les plus utilisés et supportent un seul canal en mode duplex. Les interfaces QSFP supportent 4 canaux de communications tandis que les modules CFP2 supportent jusqu’à 10 canaux en mode duplex. Les interfaces SFP ont une consommation allant de 1 à 2 W, tandis que les modules QSFP ont une consommation de l’ordre de 4 W. Les modules CFP2 consomment quant à eux environ 12 W

Le groupe de travail qui prépare la normalisation du futur standard Ethernet à 400 Gbit devrait proposer une interface CDFP utilisant 16 canaux à 25 Gbit dès 2017, mais l’industrie veut aussi avancer sur une interface CFP2 s’appuyant sur 8 canaux à 50 Gbit/s (s’appuyant sur de nouveaux SERDES à 50 Gbit/s). L’émergence de ces nouveaux composants SERDES, prévue à l’horizon 2019, devrait aussi permettre l’apparition d’une interface Ethernet SFP + à 50 Gbit, celle d’une interface QSFP28 à 200 Gbit et celle d’une interface CDFP à 800 Gbit/s. Ces nouvelles interfaces sont attendues pour 2020. L'alliance Ethernet prévoit ensuite des évolutions à 1,6 puis 6,4 Gbit/s au-delà de 2020.

Les interfaces sur câble en cuivre continuent aussi à évoluer

Mais les interfaces Ethernet Optique ne sont pas les seules à monter en débit. Les actuelles interfaces sur câble en cuivre devraient elles aussi connaître des montées en débit.

Dans les réseaux d’accès, les principaux travaux portent sur le développement d’interfaces à 2,5 et 5 Gbit sur câbles Cat 5e et Cat 6 afin de permettre d’apporter les débits nécessaires aux bornes Wi-Fi modernes. Les dernières bornes Wi-Fi 802.11ac wave 2 peuvent offrir une bande passante radio agrégée de plus de 6Gbit/s et il faut donc de nouvelles interfaces Ethernet à même d’irriguer ces points d’accès tout en apportant l’alimentation électrique nécessaire et ce sans avoir à recâbler les installations existantes. C’est tout le but des nouvelles interfaces développées par l’alliance N-BaseT, qui supporteront courant 2016 des débits de 2,5 et 5 Gbit/s sur 100 m de câble en paire torsadée de catégorie 5e et 6.

Séparément des travaux sont aussi en cours pour la production d’interfaces 40 GbaseT et 25 GbaseT sur de nouveaux câbles de catégorie 8 (avec une portée maximale de 30 m). Ces interfaces, attendues avant la fin 2016, visent notamment le marché des petits datacenters et des PME.

Enfin deux nouvelles interfaces pour câbles Twinax très courts (env. 3m) sont aussi prévues, l’une pour 2016 délivrant un débit de 25 Gbit/s et l’autre pour 2019 délivrant un débit de 50 Gbit/s.

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