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高速な光伝送技術が欠かせないデータセンター
データセンター市場は近年飛躍的な成長を遂げています。特に、データネットワークでは増加する帯域幅に伴い、データセンターなどの機器間を繋ぐ光トランシーバーモジュールの高速化が進んでいます。
本記事では、光トランシーバーモジュールについてこれから学びたい初心者向けに、光トランシーバーモジュールとはどのような物かご紹介します。
光トランシーバーモジュールとは
光トランシーバーモジュールは、以下の図のように電気信号と光信号を相互に変換するためのデバイスです。
ここでは、「光トランシーバーモジュール」がどのような物か、以下の4点に分けて解説いたします。
- 光トランシーバーモジュールの種類
- 光トランシーバーモジュールにアクセスするインターフェース
- 光ファイバーの種類
- 規格と距離の関係
1. 光トランシーバーモジュールの種類
以下の表は各伝送速度に対応した光トランシーバーモジュールです。
SFP/QSFPは下位互換性があり、例えば SFP28のケージの場合、全てのSFP(SFP,SFP+)が刺さります。もちろんQSFP28のケージにQSFP+が刺さりますし、QSFP-DDも同様にQSFP28,QSFP+が刺さります。ただし、CFPには互換性がありませんので注意が必要です。
| 10G | 25G | 40G | 50G | 100G | 200G | 400G | |
| SFP | SFP+ | SFP28 | － | SFP56 | SFP-DD | － | － |
| QSFP | － | － | QSFP+ | － | QSFP28 | QSFP56 | QSFP-DD |
| OSFP | － | － | － | － | － | － | OSFP |
| CFP | － | － | CFP | － | CFP CFP2 CFP4 |
－ | CFP8 |
また、光トランシーバーモジュールのサイズは100G/400Gに注目すると下記の通りです。参考程度にご覧いただければと思います。
| 100Gモジュール | 400Gモジュール | |||||||
| CFP | CFP2 | CFP4 | QSFP28 | CFP8 | QSFP | QSFP-DD | ||
| 機器前面 | W | 14.50mm | 16.00mm | 16.00mm | 20.00mm | 16.00mm | 20.98mm | 20.00mm |
| D | 82.00mm | 42.50mm | 22.10mm | 19.00mm | 40.80mm | 22.93mm | 19.00mm | |
| 機器内部(PCB側) | W | 75.00mm | 41.50mm | 21.50mm | 18.35mm | 40.00mm | 22.58mm | 18.35mm |
| D | 130.25mm | 91.50mm | 76.00mm | 52.40mm | 86.00mm | 79.42mm | 58.26mm | |
| H | 13.60mm | 12.40mm | 9.50mm | 8.50mm | 9.50mm | 13.00mm | 8.50mm | |
2. 光トランシーバーモジュールにアクセスするインターフェース
SFP/QSFPはI2Cインターフェース、CFPはMDIOインターフェースです。これらインターフェースを介してシリアルIDやTX_FAULT/RX_LOS情報を外部から確認することができます。
3. 光ファイバーの種類
光ファイバーの種類は、主に3つあります。
MMF（Multi-Mode fiber）
MMFは、光信号を複数のモードで伝送することができます。ただし、モードを分散させることでデータ損失が発生するため、長距離伝送や高速伝送には向いていませんが、価格は安価です。
SMF（Single-Mode fiber）
SMFは、MMFよりも高価ですが、長距離・高速伝送に適しています。単一のモードで光信号の伝播をするため、信号の減衰を抑えることができます。また、信号の到達時間が1つしかないため、モード分散によるデータ損失が発生しません。
AOC（Active. Optical Cable）
AOCは、下記の写真のように光トランシーバーモジュールと光ファイバケーブルを一体化した物です。後述の表で「AOC(MMF)」とある箇所は、光トランシーバーモジュールと、MMFのファイバーが一体化していることを指します。
4. 規格と距離の関係
光トランシーバーモジュールは規格ごとに使用するファイバーが決まっており、どの規格を使用するかによって伝送距離が変わります。下記は、40GE/100GE/200GE/400GEの規格、ファイバーの種類からおおよその伝送距離を記載しました。ぜひ、選定の参考にお使いいただけると幸いです。
| アプリケーション | 規格 | ファイバー | 距離 |
| 40GE | 40GBASE-SR4 | MMF | 100m |
| 40GBASE-FR | SMF | 2km | |
| 40GBASE-LR4 | SMF | 10km | |
| 40GBASE-ER4 | SMF | 40km | |
| 100GE | 100GBASE-SR10 | MMF | 100m |
| 100GBASE-LR4 | SMF | 10km | |
| 100GBASE-SR4 | MMF | 700m | |
| 100GBASE-ER4 | SMF | 40km | |
| 200GE | 200GBASE-DR4 | SMF | 500m |
| 200GBASE-FR4 | SMF | 2km | |
| 200GBASE-LR4 | SMF | 10km | |
| 400GE | 400GBASE-DR4 | SMF | 500m |
| 400GBASE-FR8 | SMF | 2km | |
| 400GBASE-LR8 | SMF | 10km | |
| 400GBASE-SR8 | AOC(MMF) | 100m | |
| 400GBASE-FR4 | SMF | 2km |
光トランシーバーモジュールの試験方法について知りたい方はこちら
いかがでしたでしょうか。光トランシーバーモジュールのシステムを測定するための測定機器、評価治具もご用意しています。
試験に必要な物や、測定器を使ったネットワーク障害の解決方法について詳しく知りたい方は、以下の記事をご覧ください。
光トランシーバーの試験に必要な物
測定器を使ったネットワーク障害の解決 第1話 相互接続性試験の重要性を知る
測定器を使ったネットワーク障害の解決 第2話 光トランシーバーモジュールの性能測定
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