En peu de temps depuis leur introduction, ces composants fondamentaux s'intègrent déjà aux systèmes de nouvelle génération développés par les principaux fournisseurs de réseaux. Les applications compatibles avec la technologie SFF offrent des débits allant de 100 Mbit/s à 2,488 Gbit/s. Parmi celles-ci figurent Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, ATM, FDDI et Fibre Channel.
Nouvelles opportunités de conception SFF
Le nombre de fonctionnalités offertes par la technologie SFF est considérable et convaincant. Le nombre de ports est deux fois supérieur à celui des connexions fibre optique, routeurs et commutateurs actuels. Les composants SFF eux-mêmes, comme ceux basés sur la technologie MT-RJ (MT-Registered Jack), permettent un espacement des ports fibre optique similaire à celui des interfaces cuivre RJ-45. Outre ses avantages, la technologie SFF présente également des défis intéressants pour les concepteurs d'équipements réseau rapides. Ces systèmes, par définition, doivent être silencieux face aux interférences électromagnétiques (IEM). La compacité des composants, fonctionnant à des fréquences d'horloge plus élevées, augmente le risque d'une hausse des niveaux d'IEM. Il est donc essentiel d'optimiser les performances IEM de ce type de système. Les émetteurs-récepteurs SFF basés sur l'interface MT-RJ contribuent à minimiser les niveaux d'IEM grâce à leur ouverture optique intrinsèquement réduite et à des caractéristiques de conception spécifiques.
Un autre défi consiste à réduire la consommation d'énergie. Avec le doublement de la densité de ports et l'augmentation du nombre de composants, la consommation électrique d'un système croît également. La gestion de cet aspect de conception peut s'avérer complexe, notamment lors du développement d'équipements aux caractéristiques de consommation spécifiques. Pour aider les concepteurs à relever ces défis, les circuits intégrés de commande PHY et les émetteurs-récepteurs SFF fonctionnent sous une tension nominale de 3,3 V CC, contre 5 V CC pour les émetteurs-récepteurs à fibre optique 1x9 traditionnels. Ainsi, la détermination des besoins en énergie est simplifiée et l'utilisation d'une alimentation unique de 3,3 V CC permet de réduire les coûts globaux du système.
Caractéristiques des émetteurs-récepteurs
Actuellement, deux types d'émetteurs-récepteurs sont utilisés dans les systèmes basés sur la technologie compacte MT-RJ. Tous deux offrent une capacité de transmission bidirectionnelle simultanée. Pour les applications avec des débits allant jusqu'à 155 Mbit/s, on peut utiliser des émetteurs-récepteurs optiques à LED et à laser. On peut citer comme exemples le Fast Ethernet 100 Mbit/s, l'ATM 155 Mbit/s et le FDDI 100 Mbit/s. Pour des applications encore plus rapides, telles que le Gigabit Ethernet 1,25 Gbit/s et le Fibre Channel 1,063 Gbit/s, on utilise des émetteurs-récepteurs à émission de surface par cavité verticale (VCSEL) et à laser Fabry-Perot, pour des applications monomodes ou multimodes.
Pour les applications de réseau d'infrastructure, les émetteurs-récepteurs optiques sont disponibles en boîtier DIP 2x5 broches auprès de différents fournisseurs. Ces composants à 10 broches offrent des fonctionnalités comparables aux modules émetteurs-récepteurs duplex SC1x9. Pour les applications de réseau public, une norme 2x10 broches est également disponible, offrant des fonctionnalités supplémentaires telles que la déviation de photodétecteurs, le contrôle de la déviation laser, le contrôle de la puissance laser et d'autres caractéristiques. Les deux types d'émetteurs-récepteurs optiques offrent d'excellentes performances en matière de compatibilité électromagnétique (CEM), grâce aux petites ouvertures de leurs boîtiers de connecteurs.
Grâce à l'optimisation de l'espace disponible sur la carte offerte par les émetteurs-récepteurs optiques SFF, les circuits intégrés de couche physique (PHY) à quatre canaux ou à processeur de signal numérique (DSP) à quatre canaux permettent de concevoir des systèmes plus efficaces. Cette technologie requiert globalement moins de composants et de matériel de montage. De plus, les circuits intégrés multicanaux les plus récents offrent des performances supérieures dans des formats plus compacts. La migration des interfaces fibre optique SFF vers des interfaces cuivre est également grandement simplifiée. Le réacheminement des pistes se limite généralement aux zones de la carte où se trouvent les émetteurs-récepteurs optiques et les puces PHY. Un nombre réduit de composants et des itérations de conception facilitées se traduisent par des coûts système globaux inférieurs.
Liens et connecteurs
Outre les émetteurs-récepteurs et la logique utilisés dans cette architecture, un nouveau type de connecteur est introduit avec les produits SFF. Les liaisons fibre optique du système sont conçues pour se connecter et se déconnecter de manière similaire aux câbles téléphoniques actuels. Par conséquent, l'encombrement requis pour le commutateur, les prises murales et les panneaux de brassage est identique à celui des connecteurs RJ-45 en cuivre classiques.
Cette nouvelle technologie simplifie l'installation. Pour les systèmes utilisant la technologie MT-RJ, la configuration est similaire au câblage de catégorie 5. Les fibres optiques se terminent à l'arrière des panneaux de brassage et des prises grâce à un dispositif de sertissage. Cela réduit considérablement le temps d'installation et les risques d'erreurs liés aux terminaisons de fibre optique traditionnelles. Avec la prise sans connecteur de type MT-RJ, les fibres sont coupées et insérées, leur terminaison s'effectuant par simple rotation d'un actionneur. Des cavaliers préréglés en usine permettent d'interconnecter les équipements au niveau des prises et des panneaux.
Cabletron Systems tire parti de la technologie des petits formats
L'un des pionniers, Cabletron Systems, a rapidement perçu le potentiel des commutateurs à fibre optique basés sur des composants SFF. Une nouvelle gamme de modules de commutation Fast Ethernet, avec des liaisons principales WAN et LAN à haut débit, permettrait de mieux répondre aux besoins de ses clients des secteurs industriel et gouvernemental. En offrant deux fois plus de ports à un coût relativement inférieur, les clients bénéficieraient d'un meilleur contrôle de leur infrastructure fibre existante. De plus, les faibles interférences électromagnétiques (IEM) des systèmes SFF seraient un atout majeur dans de nombreuses applications industrielles où les équipements de production doivent fonctionner à proximité des postes de travail. Pour les administrations, où la sécurité est primordiale, notamment pour le personnel gérant les segments de réseau à accès restreint, les commutateurs SFF offrent une sécurité renforcée. Lors de la mise à niveau d'un réseau de 20 kilomètres, la fibre optique garantit un niveau de sécurité de transmission bien supérieur aux câbles en cuivre torsadé.
Du point de vue des technologies habilitantes, en remplaçant les connecteurs de type SC par des composants système SFF et en intégrant un moteur de commutation ASIC plus rapide, Cabletron Systems a pu augmenter la densité d'un module de commutation Fast Ethernet (FX) de 8 à 16 ports. Grâce à l'installation de l'ensemble de ses nouveaux modules FX dans le système SmartSwitch 6000 de l'entreprise, ce sont 80 ports 100BASE-FX (MT-RJ) compatibles avec la fibre multimode (MMF) et/ou monomode (SMF) qui peuvent être commercialisés. Il s'agit de la solution idéale pour les applications multimédias et à large bande passante.
Conception accélérée
Les travaux sur le module de commutation FX ont débuté en août 1998 et se sont achevés en décembre. Son architecture de base reposait sur des composants issus d'un module de commutation de production existant. La technologie SSF étant intrinsèquement non invasive pour la plupart des circuits environnants, les fonctions de contrôle d'accès au support (MAC) et de couche physique (PHY) restaient pratiquement inchangées. Les puces existantes ont été évaluées par les fournisseurs et approuvées pour une utilisation dans le FX. La principale modification de conception a consisté à déterminer les modifications nécessaires sur la carte de circuit imprimé, les huit émetteurs-récepteurs magnétiques existants devant être remplacés par seize émetteurs-récepteurs optiques. Le processus, par ailleurs simple, a consisté à créer de nouvelles pistes entre les contrôleurs de circuit intégré de support physique et les émetteurs-récepteurs optiques. Sur les bus de signaux entre ces composants, une attention particulière a dû être portée aux terminaisons ECL, ainsi qu'à la modification de la plupart des lignes de données haut débit.
Ce prototype étant une première tentative, et les besoins en énergie d'un nouveau système 3,3 V CC ne pouvant être calculés que de manière hypothétique par les concepteurs et leurs outils de CAO, un simulateur d'alimentation a été utilisé pour déterminer la consommation réelle du module FX prototype. Les ingénieurs ont constaté que l'alimentation du rack système pouvait fournir une puissance supérieure aux besoins. Les émissions d'interférences électromagnétiques se sont avérées négligeables une fois le système sous tension et opérationnel. Le nombre de modifications de firmware nécessaires au fonctionnement du nouveau module FX a agréablement surpris les ingénieurs logiciels de l'équipe de conception : seulement 3 % du code source a dû être modifié.
Le module de commutation Fast Ethernet de Cabletron Systems a déjà rencontré un vif succès sur le marché. Comme l'a démontré l'équipe d'ingénierie de Cabletron, la conception de produits de réseau fibre optique rapide utilisant la technologie SFF offre de nombreuses opportunités et des économies substantielles. Les nouveaux systèmes haute densité, qui combinent le meilleur des investissements technologiques existants avec des émetteurs-récepteurs optiques et des connecteurs fibre optique de pointe, peuvent être rapidement déployés et commercialisés à un coût très avantageux. À mesure que davantage de produits intégrant cette nouvelle technologie seront disponibles, les prix des systèmes commenceront à baisser, ce qui permettra une adoption généralisée. Cette technologie arrive à point nommé.
Technologies Agilent
Auteur : Kevin Wade, responsable marketing produit, SmartSwitch 6000, Cabletron Systems, Agilent Technologies
