Est-ce que 400G-DR4 fonctionne sur 2 km ?

Pas selon la spécification. IEEE 802.3bs évalue 400GBASE-DR4 à 500 m avec 3 dB de perte d'insertion de canal et n'alloue aucune perte d'insertion supplémentaire. Un trajet de 2 km présente généralement 1,5–2,2 dB de perte et s'allume souvent, mais chaque dB au-dessus de l'allocation de connecteurs à 500 m est hors contrat, à traiter donc comme un risque d'ingénierie plutôt qu'un point de conception.

Quelle dispersion chromatique une ligne 50G PAM4 peut-elle tolérer ?

À 53,125 GBd la période de symbole est de 18,8 ps, et les lignes 400G de bande O sont spécifiées avec une pénalité émetteur-dispersion de 2,5 dB (DR4) ou un TDECQ de 3,4 dB (FR4). En pratique, des dizaines de ps/nm sont inoffensives ; la pénalité ne devient visible que lorsque le produit D·L accumulé atteint des centaines de ps/nm, ce qui à 1310 nm nécessite des dizaines de kilomètres, pas 2,5.

Pourquoi DR4 s'arrête-t-il à 500 m si 2,5 km n'ajoute qu'environ 1 dB ?

Parce que la perte de canal de 3 dB de la norme contient déjà une allocation pour les connecteurs et les épissures — environ 2,75 dB une fois comptabilisés les 500 m de fibre. Passer à 2,5 km porte le terme fibre à environ 1,25 dB et prélève silencieusement ce dB sur l'allocation de connecteurs, tandis que l'interférence multi-trajets et la réflectance des paires supplémentaires ajoutent une pénalité par-dessus.

Que dois-je vérifier en premier lorsqu'un lien DR4 de 2,5 km ne monte pas ?

Vérifiez d'abord le polissage et la propreté des faces. Un plug UPC dans un adaptateur MPO APC, ou une face 12 fibres contaminée, produit exactement le symptôme attribué à la dispersion : puissance de réception normale, BER pré-FEC croissant et un lien qui n'atteint jamais l'absence d'erreur post-FEC.

La compensation de dispersion est-elle jamais nécessaire à 1310 nm ?

Non. Avec D entre environ −5 et +3 ps/(nm·km) sur toute la bande O, un tronçon de 2,5 km accumule quelques ps/nm, et la fréquence de creux résultante se situe bien au-dessus de 100 GHz — plus de trois fois la fréquence de Nyquist d'un signal de 53,125 GBd. La compensation de dispersion appartient à la bande C à 1550 nm, où 80 km de G.652 accumulent environ 1360 ps/nm.

Les limites de la dispersion chromatique expliquées : pourquoi 400G-DR4 échoue à 2,5 km

Dispersion chromatique en bande O pour 400G-DR4 à 2,5 km : le défaut vient de la perte de 3 dB de 802.3bs et 3 dB de pénalité, pas de la dispersion.

Calculs techniques · Mis à jour 2026-10-25 · 10 min de lecture

La réponse courte

Un lien 400G-DR4 propre à 500 m et qui s'effondre à 2,5 km perd presque jamais face à la dispersion chromatique. Dans la fenêtre 1304,5–1317,5 nm qu'occupe 400GBASE-DR4, la fibre G.652 standard apporte environ 0,6 à 1,6 ps/(nm·km), donc 2,5 km accumulent 1,5 à 4 ps/nm. À 53,125 GBd la période de symbole est de 18,8 ps ; 4 ps/nm de dispersion face à une largeur de source de 0,1 nm déplacent l'impulsion de 0,4 ps. Ce n'est pas un mécanisme qui ferme un œil.

Ce qui s'épuise à 2,5 km, c'est le budget. IEEE 802.3bs donne à 400GBASE-DR4 un budget de puissance de 6 dB, mais trois de ces décibels sont une allocation de pénalité, seuls 3 dB sont une perte d'insertion de canal, et la norme permet explicitement zéro perte d'insertion supplémentaire. Poussez la distance à 2,5 km et le terme fibre passe de 0,25 dB à environ 1,25 dB — prélevé directement sur l'allocation de connecteurs —, tandis que l'interférence multi-trajets (MPI) et la réflectance des paires supplémentaires dépensent l'allocation de pénalité qui n'était pas destinée à les couvrir.

La dispersion est donc le mauvais suspect pour une défaillance DR4 à 2,5 km. La perte, la qualité des faces, la réflectance et la marge FEC sont les bons ; l'arithmétique ci-dessous montre comment les distinguer.

Ce que donne la dispersion en bande O

ITU-T G.652 ne fixe pas la longueur d'onde de dispersion nulle ; elle l'autorise λ₀ n'importe où entre 1300 et 1324 nm, avec une pente de dispersion nulle S₀ d'au plus 0,092 ps/(nm²·km). La dispersion découle de ces deux nombres :

D(λ) = (S₀ / 4) · (λ − λ₀⁴ / λ³)

Près de λ₀, la forme linéaire D ≈ S₀·(λ − λ₀) est à environ 5 % près, ce qui suffit pour la planification. La fenêtre de 24 nm pour λ₀ est la raison pour laquelle deux fibres portant toutes deux un certificat de conformité G.652 peuvent différer de plusieurs ps/(nm·km) à la même longueur d'onde — et pourquoi un calcul de portée doit utiliser le pire cas, pas la fibre typique.

Wavelength	D at λ₀ = 1300 nm	D at λ₀ = 1310 nm	D at λ₀ = 1324 nm
1271 nm (FR4 lane 0)	−2,76 ps/(nm·km)	−3,76	−5,19 (worst case)
1291 nm (FR4 lane 1)	−0,84	−1,79	−3,15
1304,5 nm (DR4 lower edge)	+0,41	−0,51	−1,83
1311 nm (FR4 lane 2)	+1,00	+0,09	−1,21
1317,5 nm (DR4 upper edge)	+1,58 (worst case)	+0,68	−0,60
1331 nm (FR4 lane 3)	+2,75	+1,89	+0,64
1550 nm (C-band reference)	+18,0	+17,5	+16,7

La bande DR4 se situe sur la partie plate de la courbe : pire cas 1,58 ps/(nm·km) contre 17 ps/(nm·km) en bande C. Et 1311 nm est sans dispersion pour toute fibre conforme, ce qui explique que les premiers systèmes monomodes comme l'optique de centre de données actuelle aient choisi ce voisinage.

De ps/nm à une pénalité réelle

L'élargissement d'impulsion du premier ordre est le produit de la dispersion, de la longueur et de la largeur de source :

Δτ = D · L · Δλ

Pour un signal modulé en intensité, la grandeur la plus utile est la fréquence à laquelle les deux bandes latérales de modulation arrivent en opposition de phase et la réponse de la fibre s'annule :

f_notch = √( c / (2 · D·L · λ²) )

Les deux formes ignorent le chirp, mais elles sont conservatrices et répondent à la seule question qui compte d'abord : la dispersion peut-elle seulement mordre ? Comparez f_notch à la fréquence de Nyquist de la ligne — 26,6 GHz pour PAM4 53,125 GBd, 12,9 GHz pour NRZ 25,78 GBd.

Scenario	D	D·L	Δτ at 0.1 nm source	f_notch
DR4, 500 m at 1317,5 nm (worst case)	1,58 ps/(nm·km)	0,8 ps/nm	0,08 ps	333 GHz
DR4, 2.5 km at 1317,5 nm (worst case)	1,58	4,0 ps/nm	0,40 ps	149 GHz
FR4, 2 km at 1331 nm (worst case)	2,75	5,5 ps/nm	0,55 ps	126 GHz
FR4, 2 km at 1271 nm (λ₀ = 1324 nm)	5,19	10,4 ps/nm	1,04 ps	95 GHz
ER4-class, 40 km at 1309 nm	1,40	56 ps/nm	5,6 ps	40 GHz
100GBASE-LR4, 10 km at 1311 nm	1,21	12 ps/nm	1,2 ps	85 GHz
C-band, 80 km at 1550 nm	17,0	1360 ps/nm	136 ps	6,8 GHz

Chaque cas en bande O a son creux à au moins 95 GHz — 3,5× la fréquence de Nyquist de 26,6 GHz d'une ligne 400G. Le cas en bande C à 80 km présente un creux à 6,8 GHz, sous ce qu'exige un signal NRZ 10G : c'est le lien limité par la dispersion typique, un régime totalement différent.

La ligne de classe ER4 à 40 km est le compromis : un creux de 40 GHz ne tue pas net un signal de 25,78 GBd, mais la courbure de phase dans la bande consomme une part réelle des 2,5 dB de TDP alloués par les normes.

Le budget qui s'épuise réellement

Voici le modèle de lien DR4 tiré de 802.3bs, et il mérite d'être lu attentivement :

Parameter	400GBASE-DR4 value
Power budget (for maximum TDP)	6 dB
Operating distance	500 m
Channel insertion loss	3 dB
Allocation for penalties (at max TDP)	3 dB
Additional insertion loss allowed	0 dB

Les 6 dB ne sont pas six décibels de fibre. La moitié en sont des pénalités, et la ligne « perte d'insertion supplémentaire autorisée = 0 dB » interdit d'échanger la marge de pénalité contre du câble en plus. Regardons maintenant de quoi est composée la perte d'insertion de canal de 3 dB. La norme la calcule comme la distance nominale fois 0,5 dB/km à 1304,5 nm, plus une allocation pour perte de connexion et d'épissure :

Item	500 m design	2.5 km design
Fiber at the 0.5 dB/km allocation	0,25 dB	1,25 dB
Remaining connector/splice allowance	about 2,75 dB	about 1,75 dB
Installed fiber at 0.35 dB/km (typical)	0,18 dB	0,88 dB
MPO-12 APC mated pair, both ends (typical)	0,70 dB	0,70 dB
One patch-panel adapter pair	0,50 dB	0,50 dB
Splice case (two splices)	0,20 dB	0,20 dB
Realistic total	1,58 dB	2,28 dB

Lisez les deux dernières lignes par rapport à la troisième. Un tronçon de 2,5 km avec deux extrémités MPO et un panneau de brassage atterrit vers 2,3 dB — dans la perte de canal de 3 dB, mais ne laissant que 0,7 dB là où la conception de référence 500 m en laissait 1,4 dB. Ces 0,7 dB sont toute l'allocation pour un connecteur re-poli, une paire MPO à perte max (généralement spécifiée à 0,75 dB, pas 0,35 dB), une face sale ou une épissure mal mesurée — et rien ne peut être emprunté à l'allocation de pénalité.

C'est pourquoi les rapports de terrain divergent. Les liens à 2,3 dB fonctionnent. Les liens à 2,5 dB avec une paire MPO à perte max, un plug UPC dans un adaptateur APC et un module près de sa limite TDECQ de 3,4 dB ne fonctionnent pas. La distance n'a pas échoué ; la pile, si.

Pourquoi la norme s'arrête à 500 m

Quatre mécanismes sont liés au canal de référence plutôt qu'à la distance en général :

TDP/TDECQ est mesuré, pas dérivé. L'émetteur est caractérisé face à un canal défini incluant la dispersion et le MPI de ce canal. Au-delà, rien n'est promis ; avec 0,7 dB de marge, « quasi plat » n'est pas zéro.
MPI est un plan de bruit, pas une perte. Chaque paire accouplée supplémentaire ajoute un chemin de double réflexion dont l'interférence dépend du signal, dégradant le BER à puissance de réception inchangée. C'est la cause la plus fréquente de « la puissance Rx va bien, le lien est mauvais ».
La réflectance croît avec les interfaces. 802.3bs plafonne la réflectance discrète maximale à −35 dB et la réflectance du récepteur à −26 dB. Un plug UPC dans un adaptateur APC peut violer les deux localement.
Il n'y a pas de FEC intra-module pour racheter de la marge. DR4 s'appuie sur le code KP4 RS(544,514) de l'hôte, dont le seuil pré-FEC est autour de 2,4×10⁻⁴ BER. Près de ce seuil, un décibel de pénalité supplémentaire se convertit en erreurs post-FEC presque un pour un.

La méthode comptable générale — perte de trajet, pénalités, marge et origine de chaque décibel — est exposée dans la 400G/800G link budget walkthrough ; la correspondance standard par standard de quel document définit quel PMD est dans la IEEE 802.3 400G/800G standards map.

Là où la dispersion lie réellement

Interface	Band / lanes	Rated reach	Accumulated D·L	What actually limits it
400GBASE-DR4	1304,5–1317,5 nm, 8 parallel fibers	500 m	≤ 0,8 ps/nm	insertion loss, MPI, reflectance
400GBASE-FR4	4 CWDM lanes, 1271–1331 nm, duplex	2 km	≤ 10,4 ps/nm	loss and penalty allocation
400GBASE-ER8	8 LAN-WDM lanes, O-band	40 km	tens of ps/nm	TDP allocation, receiver sensitivity
100GBASE-LR4	4 LAN-WDM lanes near 1310 nm	10 km	≈ 12 ps/nm	loss, not dispersion
10G/25G in C-band	1550 nm, single λ	40–80 km	680–1360 ps/nm	genuine dispersion limit
400ZR coherent	C-band, DSP-equalised	80–120 km	1360–2040 ps/nm	OSNR, not residual CD

La dispersion devient une contrainte de conception quand on quitte la bande O, pas quand on rallonge le câble. Le 400ZR cohérent porte les mêmes 1360 ps/nm qui détruiraient un lien à détection directe 10G, en payant via l'OSNR ; voir le 400ZR OSNR calculation.

Diagnosing a 2.5 km DR4 link

    flowchart TD
    A[Link down or high BER] --> B{DDM Rx power within<br/>rated range?}
    B -- No --> C[Loss problem: measure IL<br/>against 3 dB budget]
    B -- Yes --> D{Endface polish matches?<br/>APC vs UPC, MPO clean?}
    D -- No --> E[Clean or replace cord<br/>re-test pre-FEC BER]
    D -- Yes --> F{Pre-FEC BER near<br/>2.4E-4 KP4 threshold?}
    F -- Yes --> G[Reflectance or MPI:<br/>count mated pairs,<br/>check ORL, swap worst cord]
    F -- No --> H{All lanes degraded<br/>or only some?}
    H -- Some --> I[Swap module and cord,<br/>compare TDECQ/DDP]
    H -- All --> J[Distance exceeds spec:<br/>move to FR4 duplex<br/>or ER8/ZR]

D'abord la puissance : peu coûteux et quantitatif. Ensuite le polissage et la propreté, la réparation au meilleur rendement sur les liens marginaux. Ensuite la structure du BER — les huit lignes défaillant simultanément pointent vers la plante ou la distance, tandis qu'une ou deux lignes dégradées pointent vers un module, un cordon ou une fibre défectueuse dans le tronçon. La procédure complète d'isolement, y compris les cas où le port ne quitte jamais l'état défaillant, est dans la not-linking troubleshooting guide.

Règles pratiques pour le cas 2,5 km

Traitez 500 m comme un contrat, pas une falaise. Un lien DR4 de 2,5 km à 2,2 dB peut fonctionner des années, mais il est hors spécification : aucune TDECQ garantie, aucune tolérance MPI garantie, aucun recours si un nouveau lot de modules se comporte différemment.
Comptez les interfaces accouplées, pas seulement les kilomètres. À 0,35 dB par paire APC, un panneau de brassage supplémentaire coûte autant qu'1 km de fibre. Un lien FR4 duplex retire six fibres et deux interfaces MPO — souvent la vraie raison pour laquelle il survit là où un tronçon DR4 ne survit pas.
Budgétisez la réflectance explicitement. APC partout, faces propres avant la première mise sous tension, et vérifiez l'ORL sur les liens marginaux. La perte se mesure au DDM ; une réflexion, on ne la voit pas.
Surveillez le BER pré-FEC selon la température, pas la puissance Rx. La dérive thermique déplace à la fois le TDECQ de l'émetteur et la perte de connecteur ; le BER réagit en premier.
Si le lien doit être conforme, changez d'interface. ER8 ou une option 400ZR cohérent supprime l'argument complètement, et la QSFP-DD vs OSFP comparison traite l'aspect boîtier de cette décision.

Bottom line

À 1310 nm sur 2,5 km, la dispersion accumulée est de 1,5–4 ps/nm et le creux de dispersion se situe au-dessus de 140 GHz — trois ordres de grandeur loin d'être le mécanisme limitant.
Le mode de défaillance DR4 à 2,5 km est de l'arithmétique de budget : 1,25 dB de fibre remplace 0,25 dB, l'allocation de connecteurs passe de 2,75 dB à 1,75 dB, et l'allocation de pénalité de 3 dB ne peut légalement pas être dépensée en perte.
La dispersion devient la contrainte liante en bande C, où 80 km de G.652 accumulent 1360 ps/nm et le creux tombe à 6,8 GHz.
Diagnostiquez dans l'ordre puissance → polissage → structure BER → distance. Blâmer la dispersion vous envoie chercher un compensateur qui n'existe pas à cette longueur d'onde.

Compiled from IEEE 802.3bs and 802.3cu PMD parameters, ITU-T G.652 dispersion specifications, and published transceiver datasheets; all calculations recomputed for this note, original synthesis, no reproduction.

FAQ

Est-ce que 400G-DR4 fonctionne sur 2 km ?: Pas selon la spécification. IEEE 802.3bs évalue 400GBASE-DR4 à 500 m avec 3 dB de perte d'insertion de canal et n'alloue aucune perte d'insertion supplémentaire. Un trajet de 2 km présente généralement 1,5–2,2 dB de perte et s'allume souvent, mais chaque dB au-dessus de l'allocation de connecteurs à 500 m est hors contrat, à traiter donc comme un risque d'ingénierie plutôt qu'un point de conception.
Quelle dispersion chromatique une ligne 50G PAM4 peut-elle tolérer ?: À 53,125 GBd la période de symbole est de 18,8 ps, et les lignes 400G de bande O sont spécifiées avec une pénalité émetteur-dispersion de 2,5 dB (DR4) ou un TDECQ de 3,4 dB (FR4). En pratique, des dizaines de ps/nm sont inoffensives ; la pénalité ne devient visible que lorsque le produit D·L accumulé atteint des centaines de ps/nm, ce qui à 1310 nm nécessite des dizaines de kilomètres, pas 2,5.
Pourquoi DR4 s'arrête-t-il à 500 m si 2,5 km n'ajoute qu'environ 1 dB ?: Parce que la perte de canal de 3 dB de la norme contient déjà une allocation pour les connecteurs et les épissures — environ 2,75 dB une fois comptabilisés les 500 m de fibre. Passer à 2,5 km porte le terme fibre à environ 1,25 dB et prélève silencieusement ce dB sur l'allocation de connecteurs, tandis que l'interférence multi-trajets et la réflectance des paires supplémentaires ajoutent une pénalité par-dessus.
Que dois-je vérifier en premier lorsqu'un lien DR4 de 2,5 km ne monte pas ?: Vérifiez d'abord le polissage et la propreté des faces. Un plug UPC dans un adaptateur MPO APC, ou une face 12 fibres contaminée, produit exactement le symptôme attribué à la dispersion : puissance de réception normale, BER pré-FEC croissant et un lien qui n'atteint jamais l'absence d'erreur post-FEC.
La compensation de dispersion est-elle jamais nécessaire à 1310 nm ?: Non. Avec D entre environ −5 et +3 ps/(nm·km) sur toute la bande O, un tronçon de 2,5 km accumule quelques ps/nm, et la fréquence de creux résultante se situe bien au-dessus de 100 GHz — plus de trois fois la fréquence de Nyquist d'un signal de 53,125 GBd. La compensation de dispersion appartient à la bande C à 1550 nm, où 80 km de G.652 accumulent environ 1360 ps/nm.