Un module optique QSFP+ est un transceiver optique compact, enfichable à chaud, utilisé pour la transmission de données. Il s’agit sans aucun doute d’une des étapes clés dans le développement des technologies réseau récentes. Compacts, économes en énergie et surtout performants, les transceivers QSFP reposent sur une architecture à quatre canaux de transmission de données. La voie technologique ouverte par les modules QSFP+ se poursuit avec des générations plus récentes, telles que les modules 100G QSFP28 ou encore 400G QSFP-DD et 800G QSFP-DD/OSFP.
Que signifie l’acronyme QSFP+ ?
La dénomination QSFP+ (Quad Small Form-factor Pluggable Plus) décrit très bien la spécificité de ce module :
- « Quad » indique une transmission de données sur quatre canaux,
- « Small Form-Factor » renvoie au faible encombrement du module,
- « Pluggable » souligne la facilité de remplacement du module dans un switch,
- « Plus » indique un débit plus élevé que son prédécesseur (10G SFP+) – QSFP+ offre un débit de 40 Gb/s.
Où les modules QSFP+ sont-ils utilisés ?
Les modules QSFP+ sont un choix optimal partout où la densité de ports et l’efficacité énergétique sont critiques. Ils sont adaptés aussi bien aux data centers qu’aux réseaux d’opérateurs ainsi qu’aux infrastructures de grandes organisations et établissements d’enseignement supérieur. Les transceivers optiques QSFP+ sont particulièrement utiles lors de la modernisation d’un réseau basé sur des liens 10G, grâce à leur capacité à fractionner un lien 40G en 4×10G.
Économie d’énergie
Lors de la conception d’un réseau de transport ou de l’exploitation d’un data center, la question de l’efficacité énergétique est incontournable. Une utilisation efficace de l’énergie et un refroidissement optimisé sont essentiels pour maintenir des performances optimales et réduire les coûts d’exploitation. Les modules QSFP+ répondent parfaitement à ces exigences. Selon le modèle et le débit, leur consommation ne se situe qu’entre 1,5 et 3,5 watts.
Comment fonctionne un module optique QSFP+ et quels types de connecteurs fibre utilise-t-il ?
En tant que module optique, un QSFP+ convertit le signal électrique en signal optique et inversement, permettant ainsi le transfert de données sur fibre optique. Ces modules se distinguent par l’utilisation de quatre canaux d’information distincts, également appelés « lanes ». La transmission sur fibre optique s’effectue au moyen de connecteurs MPO (Multi-Fiber Push-On) ou LC (Little Connector). Selon le type de connecteur, les signaux sont transportés différemment.
Connecteurs MPO
Pour les modules avec connecteur MPO, la transmission de données s’effectue via un câble à 12 fibres, dont seulement huit sont utilisées activement : quatre pour l’émission (TX) et quatre pour la réception (RX) des signaux. Cela permet une gestion efficace de la bande passante et la minimisation des pertes de signal.
La caractéristique d’un connecteur MPO avec quatre paires TX/RX, donc quatre canaux distincts, permet de distribuer le signal en quatre transmissions 10G indépendantes. Cela se fait à l’aide de câbles breakout, parfois appelés « câbles pieuvre ». Ce type de câble permet de raccorder un module 40G QSFP+ à quatre modules 10G SFP+ situés sur un ou plusieurs switches.
Connecteurs LC
Une autre approche consiste à utiliser des modules avec connecteur optique LC. Ceux-ci exploitent la technologie Coarse Wave Division Multiplexing (CWDM). Ces modules génèrent quatre signaux optiques (quatre lasers) chacun sur une longueur d’onde différente. Quatre longueurs d’onde distinctes sont combinées en un seul signal optique par le système CWDM et transmises sur une fibre dans un processus appelé multiplexage. À l’autre extrémité de la fibre, le second module QSFP+ effectue l’opération inverse (démultiplexage). Il reconvertit le signal optique unique en quatre canaux électriques distincts, qui sont ensuite transmis vers l’équipement réseau concerné.
L’avantage de ce type de module est la possibilité d’utiliser uniquement deux fibres pour transporter les données, ce qui permet une migration simple de 10G vers 40G en conservant le même type de connecteur 2×LC. Pour les QSFP+ avec connecteur MPO, la migration de 10G vers 40G implique en revanche d’augmenter le nombre de fibres nécessaires à la transmission de 2 à 8, ainsi que de changer le type de connectique côté équipement de 2×LC vers MPO-12.
Types de modules optiques QSFP+
Des besoins différents exigent des solutions différentes. Les types de modules QSFP+ se distinguent principalement par la distance de transmission supportée, mais aussi par la technologie utilisée. Parmi les plus répandus, on peut citer :
- 40G QSFP+ SR4 – Modules multimode utilisant des connecteurs MPO et des lasers VCSEL fonctionnant à 850 nm. Ils peuvent transmettre des données jusqu’à 100 mètres sur fibre multimode OM3 et jusqu’à 150 mètres sur OM4.
- 40G QSFP+ LR4 – Modules single-mode avec connecteurs 2×LC/UPC. Ils utilisent la technologie CWDM, transmettant le signal sur quatre longueurs d’onde comprises entre 1270 nm et 1330 nm. Dans les fiches techniques et descriptions de modules, on indique le plus souvent une valeur moyenne de 1310 nm. Ils supportent des distances jusqu’à 10 kilomètres.
- 40G QSFP+ ER4 – Modules single-mode avec connecteurs 2×LC/UPC. Analogues aux QSFP+ LR4, à la différence qu’ils permettent des transmissions sur de plus longues distances, jusqu’à environ 30 km.
- 40G QSFP+ LX4 – Modules également dotés de connecteurs 2×LC/UPC et utilisant la technologie CWDM. Ils fonctionnent toutefois à la fois sur fibre multimode et single-mode. La portée est de 150 mètres sur fibre multimode OM3 et jusqu’à 2 kilomètres sur fibre single-mode. Ils offrent une grande flexibilité et polyvalence dans les déploiements réseau.
- 40G QSFP+ BiDi (Bi-Directional) – Modules multimode avec connecteurs optiques 2×LC/UPC, utilisant une transmission bidirectionnelle sur seulement 2 fibres au lieu de 8. Ils constituent ainsi une solution économique pour de nombreuses applications. Ils supportent des distances jusqu’à 100 mètres sur fibre OM3 et jusqu’à 150 mètres sur OM4.
- 40G QSFP+ DAC – Deux transceivers QSFP+ reliés par un câble cuivre, destinés aux interconnexions courtes de quelques mètres à l’intérieur d’une salle serveur.
Évolution de la technologie QSFP : vers des débits toujours plus élevés
En quelques années d’évolution, la technologie QSFP a connu de nombreuses améliorations visant à augmenter les débits de transmission. Dans un monde de plus en plus centré sur la donnée, l’accélération des échanges devient un enjeu majeur. L’évolution peut être résumée ainsi :
- QSFP : première génération de modules QSFP, supportant jusqu’à 4 Gbps via quatre canaux de 1 Gbps.
- QSFP+ : version améliorée du QSFP, supportant jusqu’à 40 Gbps, avec de meilleures performances et une consommation d’énergie réduite.
- QSFP28 : modules supportant jusqu’à 100 Gbps. Ils constituent une solution idéale pour les environnements nécessitant des débits plus élevés et une meilleure efficacité énergétique.
- QSFP-DD : version QSFP supportant jusqu’à 400 Gbps, exploitant huit canaux de 50 Gbps chacun. Grâce à sa double densité, QSFP-DD est une solution adaptée aux futurs data centers exigeant les plus hautes performances. Des modules QSFP-DD 800G sont déjà disponibles sur le marché.
- QSFP56 : module optique de 200G, faisant le lien entre QSFP28 et QSFP-DD.
L’évolution continue de la famille de modules QSFP en fait un élément incontournable des data centers modernes, tout en soutenant le développement des infrastructures réseau de demain. Tout indique que cette technologie continuera à gagner en popularité pendant de nombreuses années.
