Face à cette croissance anticipée, les entreprises leaders, les organisations sectorielles et les associations professionnelles s'emploient activement à garantir que les spécifications et les produits soient prêts à répondre aux besoins de capacité projetés. Plusieurs spécifications sectorielles ont été élaborées afin d'assurer l'uniformité, la compatibilité et la fonctionnalité réseau des communications matérielles, de signaux et logicielles. Ces normes sectorielles incluent celles relatives aux technologies d'interconnexion des centres de données telles qu'InfiniBand, Fibre Channel, Ethernet, SAS (Serial Attach SCSI) et SATA (Serial ATA). Parallèlement, des organisations telles que l'InfiniBand Trade Association et divers sous-comités de l'IEEE 802.3 finalisent des spécifications répondant à la demande du secteur pour des systèmes capables de prendre en charge des bandes passantes et des connexions d'E/S de 40 et 100 Gbit/s. Afin de conforter ces tendances, une feuille de route a été publiée, prévoyant des bandes passantes de liaison bien supérieures à 100 Gbit/s dans la gamme des 100 Gbit/s. Voir figure 2.
Répondre à ces besoins en bande passante n'est pas toujours chose aisée, car les fournisseurs de services doivent concilier les exigences de leurs clients en matière de rapidité, de fiabilité et de rentabilité avec les coûts énergétiques et d'équipement, le taux d'utilisation des équipements, ainsi que l'efficacité et la productivité globales des centres de données. De toute évidence, ces défis continueront d'affecter la quasi-totalité des centres de données et des plateformes d'équipements de communication, qu'il s'agisse de commutateurs, de routeurs, de serveurs ou de systèmes de stockage.
La croissance et la généralisation des connexions serveur 10 Gb/s au cours des cinq à six prochaines années seront suivies d'un cycle de croissance similaire pour les connexions 40 Gb/s, à partir de 2015 environ. Pour connecter ces serveurs au réseau, les analystes du secteur prévoient un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 143 % pour les commutateurs Ethernet entre 2008 et 2012, et un TCAC de 31 % pour la demande de serveurs hautes performances dotés de ports 10G sur la même période.
Pour soutenir la croissance de ce secteur, les nouvelles spécifications d'interfaces d'E/S et de câblage, telles que SFP+, QSFP+, CXP, mini-SAS HD et CFP, fourniront les connexions externes et internes haut débit nécessaires pour gérer cette forte croissance. Dans ce contexte
d'évolution des produits et de progrès technologique, quel est l'impact de cette évolution sur les fournisseurs de solutions de connectivité E/S actuelles à base de cuivre ? En résumé, la production de câbles pour ces systèmes est devenue beaucoup plus complexe. Tout fournisseur de câbles digne de ce nom doit relever plusieurs défis afin de garantir à ses clients une interconnexion compatible et de haute qualité.
Conception de systèmes et d'équipements :
Les concepteurs de systèmes et d'équipements sont confrontés à plusieurs défis pour s'adapter à la demande croissante de bande passante. Des technologies telles que les processeurs multicœurs, la virtualisation, la consolidation, l'augmentation de la vitesse des bus hôtes et les performances de la mémoire ont permis d'accroître la capacité disponible intégrable dans un système. Cependant, ces technologies mettent à rude épreuve la capacité de bande passante, la consommation d'énergie et la gestion de l'alimentation et de la température. La migration vers des vitesses plus élevées, tout en maintenant une intégrité du signal adéquate, rend de plus en plus difficile l'utilisation de matériaux de circuits imprimés courants et économiques, tels que le FR-4, et de câbles à isolation standard, ainsi que des procédés de fabrication associés.
Prenons l'exemple d'une recherche Google pour illustrer le défi de la gestion de l'énergie. Avec les capacités et technologies actuelles des puces, on estime qu'une recherche Google nécessite 3 watts pour s'exécuter. Or, pour un refroidissement et une dissipation thermique optimaux, 3 watts supplémentaires sont nécessaires. Cette consommation énergétique incite les concepteurs à utiliser des techniques « vertes », telles que la gestion de l'alimentation des ports, qui place automatiquement le port en mode veille lorsqu'il n'est pas utilisé. L'objectif est de réduire la consommation d'énergie grâce à une gestion plus efficace. Ce n'est qu'un exemple parmi les nombreuses considérations, parfois contradictoires, que les concepteurs et les utilisateurs de systèmes doivent prendre en compte lors de la conception d'équipements de nouvelle génération.
L'intégrité du signal à haut débit et la consommation d'énergie ne sont pas les seuls aspects à prendre en compte par les concepteurs et les utilisateurs. D'autres facteurs, tels que la gestion et la dissipation thermique du système, une ventilation suffisante, le cheminement des câbles et la protection CEM/EMI, la densité des ports, ainsi que l'installation, le retrait et le raccordement des faisceaux de câbles, doivent également être soigneusement étudiés.
Les fabricants et les utilisateurs d'équipements recherchent des systèmes d'interconnexion flexibles et adaptables, faciles à installer et à entretenir, et offrant une capacité de performance potentielle compatible avec les futures mises à niveau du système. Si le maintien de la densité de ports du système actuel est une exigence minimale, l'augmentation de la densité de bande passante des ports d'E/S en périphérie d'une carte d'interface est privilégiée afin d'accroître la capacité. L'objectif est de pouvoir concevoir ou configurer librement n'importe quel port système disponible avec un câblage fibre optique ou cuivre, en fonction de l'environnement d'installation spécifique, avec un minimum de problèmes et de coûts.
Tous ces besoins ont contribué à la nécessité d'une collaboration plus étroite entre les concepteurs de systèmes et les fournisseurs de systèmes d'E/S haut débit. Par le passé, ces deux disciplines ne collaboraient pas autant, mais avec l'avènement des débits de signal plus élevés, le besoin d'une collaboration accrue entre les concepteurs de systèmes et les concepteurs de systèmes d'E/S est devenu évident afin d'atteindre les objectifs susmentionnés. Cela implique également que les deux parties comprennent et apprécient mieux les capacités fonctionnelles et de conception spécifiques que chacune peut apporter à la conception globale du système, sans engendrer de coûts de fabrication excessifs.
Cette nouvelle dynamique est parfaitement illustrée par la collaboration entre les organismes de normalisation, les comités et les sous-comités du secteur, ainsi qu'entre les groupes de travail ad hoc, tels que le comité SFF (Small Form Factor), où se déroulent de nombreux échanges et une collaboration étroite. Cette interaction est devenue essentielle pour les fournisseurs d'équipements, qui, en définitive, fournissent à leurs clients ce qu'ils demandent. Le fournisseur de systèmes d'E/S doit offrir au concepteur d'équipements un maximum de flexibilité et de fonctionnalités.
Solutions d'E/S :
Bonne nouvelle ! Les systèmes d'E/S développés répondent à de nombreuses exigences. Les systèmes d'E/S XFP et SFP, à base de cuivre ou de fibre optique, sont disponibles depuis un certain temps. Ils ont joué un rôle essentiel dans l'augmentation de la bande passante des ports d'E/S à plus de 5 Gbit/s par canal. Ces systèmes sont également plus compacts, minimisant ainsi la longueur de la ligne de contact longitudinale requise sur la carte. Le système SFP a permis de réduire considérablement la longueur de la ligne de contact et la complexité de la conception des modules par rapport aux systèmes précédents tels que GBIC et XENPAK.
L'un des besoins non satisfaits par le système SFP était la capacité de canal de 10 Gbit/s, pourtant très demandée aujourd'hui. Ceci a conduit au développement du système SFP+, capable de prendre en charge une telle capacité. Bien que les systèmes SFP et SFP+ partagent le même espace sur la carte, les mêmes connecteurs et les mêmes pilotes, seul le système SFP+ peut supporter une bande passante de 10 Gbit/s.
Le développement des produits d'E/S progresse grâce aux récentes évolutions des interfaces standard du secteur, telles que QSFP+, mini-SAS/SATA, mini-SAS HD, CXP et CFP.
Le système QSFP+ a été créé pour répondre au besoin d'un système d'E/S capable de supporter une bande passante totale de 40 Gbit/s par port. De même, le système CXP est en cours de développement pour prendre en charge les systèmes nécessitant une bande passante totale de 100 à 120 Gbit/s par port. Ces deux systèmes sont développés, proposés et compatibles avec diverses technologies d'interconnexion, telles qu'InfiniBand et Ethernet, et sont intégrés à plusieurs spécifications industrielles. Ils offrent également des unités et des connecteurs compatibles avec une solution de câble cuivre passif, généralement utilisée pour les câbles relativement courts (5 à 7 mètres, voire plus selon les critères d'acceptation) ; une solution de câble cuivre à égalisation active pour les longueurs plus importantes (jusqu'à 15 mètres, voire plus selon les critères d'acceptation) ; un module émetteur-récepteur optique enfichable avec un connecteur d'E/S optique à l'arrière ; ou un câble optique actif (AOC) avec la terminaison fibre optique intégrée au boîtier arrière. Cette architecture offre à l'installateur et à l'utilisateur la flexibilité nécessaire pour définir et modifier les configurations et les capacités des ports selon leurs besoins.
Le système CFP, annoncé début 2009 dans le cadre d'un accord multi-sources (MSA), adopte une approche similaire à l'interface CXP en prenant en charge une bande passante de 100 Gbit/s. Dans sa configuration actuelle, le système CFP intègre systématiquement l'émetteur-récepteur au sein du module et utilise une interface de connexion standard à deux éléments entre le module et le port de l'équipement. Côté E/S, le module offre de multiples options de configuration de ports (SFP+, QSFP+, CXP ou combinaisons d'interfaces optiques simplex ou multifibres), personnalisables selon les besoins du client en matière de distribution de données et d'interface d'E/S. Contrairement au module CXP, plus compact, le module émetteur-récepteur CFP, plus volumineux, est optimisé pour les applications fibre monomode longue portée.
La demande en bande passante et en débit de transmission est alimentée par les applications de réseaux sociaux et l'utilisation intensive de la vidéo, dont la croissance devrait être significative. Une collaboration renforcée est indispensable entre les concepteurs d'équipements, les fournisseurs de câbles, les fournisseurs de composants et les fournisseurs de systèmes d'E/S haut débit pour répondre à ces exigences du marché. Cette collaboration se traduira par des produits offrant une plus grande flexibilité et une densité de ports accrue. Compte tenu des fonctionnalités supplémentaires et des débits plus élevés, la fabrication de ces câbles représente désormais un défi de taille.
Les aspects liés à la qualité des fils nus, à la conception des circuits imprimés, à la gestion des fils, au dénudage, à la terminaison et au soulagement des contraintes doivent être correctement gérés et contrôlés à mesure que ces systèmes et composants évoluent.
Références :
Cisco Visual Connectivity Index : Prévisions et méthodologie, 2007-2012, communiqué de presse Cisco du 16 juin 2008.
Feuille de route de l’Infiniband Trade Association, 2005-2011+.
Auteur : Jim David, chef de produit mondial pour les groupes de câbles et connecteurs à haut débit, FCI
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