Port Breakout et VSFFC pour un datacenter plus durable

Face au défi de supporter des vitesses toujours plus élevées tout en accueillant et en comprimant davantage de puissance de calcul, de stockage et de trafic de données dans le même espace, il y a deux réponses : Parallel Port Breakout et VSFFC (Very Small Form Factor Connectors).

Par Cindy Ryborz, Marketing Manager DC EMEA, Corning Optical Communications

Les exploitants de datacenters sont soumis à de nombreuses pressions : ils doivent atteindre leurs propres objectifs de développement durable et satisfaire aux exigences légales, tout en contribuant aux objectifs de développement durable de leurs clients. Pour un secteur qui représente environ 1 % de la consommation mondiale d’énergie, cela constitue un défi de taille. Les serveurs et les systèmes de refroidissement, en particulier, consomment beaucoup d’énergie.

La consommation d’énergie des datacenters au niveau mondial dépasse celle de la France entière. Elle devrait quadrupler d’ici 2030. Les estimations de la consommation annuelle d’électricité des centres de données étaient de 200 térawattheures (TWh) en 2018 et 500 TWh en 2020.

Une étude mise en place par la Commission européenne établit que d’ici 2030, la consommation d’énergie des datacenters de l’Union Européenne devrait passer de 76,8 TWh à 98,52 TWh, soit une augmentation de 28 %. Pour pallier cette augmentation certaines villes essaient de trouver de nouvelles solutions ou bien introduisent des restrictions à la construction de nouveaux datacenters. À Paris, la célèbre piscine de la Butte-aux-Caille dans le 13ème arrondissement est chauffée à 27 °C grâce aux datas center du studio de dessin animé Team To. Les solutions sont multiples, mais ce n’est pas suffisant.

De ce fait, la Commission européenne souhaite même que tous les centres de données en Europe soient neutres sur le plan climatique d’ici à 2030.

Le choix de l’emplacement et l’utilisation d’énergies renouvelables peuvent contribuer à atteindre les objectifs de durabilité et à réduire l’impact environnemental d’un datacenter. Mais même si la consommation électrique globale des datacenters a augmenté, leurs opérateurs et les fabricants d’infrastructures de réseau ne sont pas restés inactifs. L’efficacité de l’infrastructure des datacenters a considérablement augmenté ces dernières années.

Le défi reste de supporter des vitesses toujours plus élevées tout en accueillant et en comprimant davantage de puissance de calcul, de stockage et de trafic de données dans le même espace. L’espace, c’est de l’argent, tant dans les datacenters en colocation, où les locataires paient par espace rack, que pour les utilisateurs qui atteignent les limites de capacité de leurs propres datacenters. La densification permet de réduire l’espace nécessaire et donc les coûts, tandis que les émetteurs-récepteurs modernes offrent des vitesses de transmission toujours plus rapides. Mais comment connecter ces solutions de la manière la plus durable possible et de façon à occuper le moins d’espace (coûteux) possible ?

Petits connecteurs pour des vitesses élevées

Il y a deux réponses : Parallel Port Breakout et VSFFC (Very Small Form Factor Connectors). Le Port Breakout est l’utilisation de ports émetteurs-récepteurs à haut débit pour la transmission optique parallèle dans un système à 8 fibres (Base-8) avec des vitesses de, par exemple, 800G, mais qui ne sont pas exploités comme un seul port. Au lieu de cela, ils peuvent être utilisés, par exemple, dans une architecture « spine-leaf » avec 4 x 200G ou dans une architecture « leaf-server » avec des ports 400G qui sont divisés et exploités sur 8 x 50G. Ainsi, un port à haut débit devient plusieurs ports, chacun avec des taux de transmission inférieurs.

Cette application répond aux exigences en matière de bande passante mais consomme beaucoup moins d’énergie et nécessite donc moins de refroidissement qu’à 800G, ce qui est encore loin pour la plupart des opérateurs de centres de données. Cela s’applique également aux vitesses de 40G, 100G ou 400G dans le domaine hyperscale/cloud, qui sont majoritairement exploitées aujourd’hui. La consommation d’énergie d’un émetteur-récepteur duplex 100G, par exemple, est d’environ 4,5 watts pour un émetteur-récepteur QSFP-DD. En revanche, un émetteur-récepteur optique parallèle 400G ne consomme que 3 watts par port lorsqu’il fonctionne en mode breakout comme 4 ports 100G. Cela permet d’économiser jusqu’à 30 % de l’énergie, indépendamment des économies supplémentaires réalisées sur la climatisation ainsi que de la consommation d’énergie des commutateurs en châssis et de leur contribution au gain d’espace.

Le Port Breakout présente également un autre avantage. Pour les mises à jour futures, les opérateurs de centres de données peuvent passer à des vitesses plus élevées en apportant seulement quelques modifications à l’infrastructure passive du réseau, sans avoir à changer de technologie ou à remplacer complètement les composants de câblage. Une gestion durable et un faible temps d’arrêt en cas de modifications ou d’extensions du réseau vont de pair.

Avec le lancement des émetteurs-récepteurs 400G et, plus tard, 800G, des interfaces de connecteur supplémentaires ont été ajoutées aux interfaces de câblage traditionnelles LC duplex et MPO-12 que nous connaissons dans l’environnement des datacenters. Il s’agit notamment des nouveaux modèles MPO-16 et MPO-12 DD (double rangée), ainsi que SN, CS et MDC comme nouveaux formats VSFFC.

Il est possible de loger jusqu’à trois interfaces de connecteur MDC ou SN dans l’encombrement d’un connecteur LC duplex. Cela promet une densité d’encombrement jusqu’à trois fois supérieure et peut contribuer à réduire le coût total de possession. En outre, les formats de connecteurs MDC et SN offrent la possibilité d’une rupture de port directement au niveau de l’émetteur-récepteur, si un câblage point à point est nécessaire ou pratique.

Prêt pour de futures mises à niveau

Les émetteurs-récepteurs haute performance et une structure de câblage optique parallèle Base-8 offrent aux opérateurs de réseau des options permettant de simplifier les mises à niveau futures sans avoir à modifier ou à remplacer l’ensemble de l’infrastructure. Cependant, il est important de garantir des réserves de fibre suffisantes dans le backbone afin que les extensions puissent être mises en œuvre avec le moins de changement possible. Par exemple, si une réserve suffisante de fibres a été prévue, les mises à niveau de 10G à 40/100G ou 400/800G peuvent être mises en œuvre en remplaçant les modules MPO/MTP à LC et les câbles de raccordement LC duplex par des panneaux adaptateurs et des câbles de raccordement MPO/MTP. En remplaçant seulement quelques composants, le réseau est à nouveau prêt pour l’avenir sans avoir à modifier le backbone proprement dit.

Les boîtiers modulaires pour fibres optiques permettent également de mélanger différentes technologies et d’intégrer de nouvelles technologies telles que les connecteurs VSFF. Des boîtiers pouvant accueillir des modules de 8, 12, 24 et 36 fibres sont déjà disponibles. Les fibres optiques résistantes à la flexion garantissent également une infrastructure de câblage durable, fiable et sûre. Un matériel flexible comme celui-ci permet de garder la conception du réseau évolutive et aussi simple que possible. Si les besoins augmentent ensuite, la technologie du réseau optique peut évoluer avec elle sans trop d’investissements supplémentaires.

Les applications sont diverses – après tout, des quantités croissantes de données s’accumulent dans un grand nombre de domaines différents. Imaginons qu’une compagnie d’assurance lance une nouvelle police d’assurance automobile qui, par exemple, surveille les habitudes de conduite de l’assuré et lui offre des avantages en retour. Cela génère de grandes quantités de données, qui doivent à leur tour être collectées, stockées et traitées dans le centre de données de la compagnie d’assurance. Pour cela, les capacités de stockage et de transfert de données du centre de données doivent être augmentées – mais si possible sans prendre plus de place. Les applications d’éclatement des ports ou les nouveaux développements dans les composants de câblage tels que le VSFFC peuvent permettre une densité plus élevée des nouvelles connexions réseau nécessaires qui peuvent être logées dans le même espace et ne génèrent pas de coûts supplémentaires d’espace rack.

Être équipé pour l’avenir

En définitive, les clients ont le choix entre un nombre considérablement accru de technologies d’émetteur-récepteur, d’interfaces optiques et de vitesses de transmission. Ce qui est certain, cependant, c’est que le câblage Base-8 offre un investissement sûr sur la base duquel les modèles d’émetteurs-récepteurs -R4 ou -R8 peuvent être mis en correspondance. De cette façon, le câblage structuré neutre en applications prend en charge les technologies actuelles et garantit en même temps que les clients sont bien équipés pour l’avenir. Cela s’applique non seulement aux protocoles Ethernet, mais aussi à FibreChannel dans le réseau de stockage (SAN).

Il reste à voir comment se présenteront à l’avenir les modèles d’émetteurs-récepteurs pour 1,6 et 3,2T. Les modèles utilisés pour les vitesses actuelles (optiques enfichables) consomment trop d’énergie pour leurs vitesses pour être économiques. L’évolution de la technologie des émetteurs-récepteurs emprunte donc de nouvelles voies, par exemple vers l’optique embarquée ou l’optique co-packagée, mais les connecteurs à fibres optiques et les nouvelles technologies des fibres joueront également un rôle important dans leur développement. Au cours des dernières décennies, divers types de connecteurs sont apparus sur le marché, et nous continuerons à voir apparaître de nouveaux modèles à l’avenir, qui permettront à leur tour de nouvelles vitesses et architectures.