40GbEおよび100GbEオプティクスのガイド

IEEEが2010年6月に802.3baイーサネット規格を導入したとき、これはデータセンターが直面する帯域幅需要の増大に対応するもので、40Gb/秒および100Gb/秒イーサネット運用の導入に道を開いた。それからわずか数年後、この技術のユーザーはまだ比較的孤立していますが、ネットワーク事業者が単一の接続で最高のデータレートを必要としているため、増加し続けています。Curvature 、将来のハイパフォーマンス・イーサネットのニーズに対応するため、現在の40GbEおよび100GbEオプティクスの種類とフォームファクターについて簡単にまとめました。

モジュールの種類

QSFP/QSFP28

QSFPフォーム・ファクターの光学部品は、40GbEを提供するための主要な方法であり、現在ではQSFP28フォームの100GbEも登場しています。これらにはMPOまたはLCコネクタがあります。

• QSFP28は、100Gbをサポートするために発表された新しいバリアントです。QSFPとQSFP28は、どちらも同じフォームファクターです。
• LCバリアントは双方向（BiDi）マルチモードQSFPにも搭載されており、既存のOM3/OM4マルチモードファイバープラントをQSFPで使用することができる
• MPO/MTPポート1個を複数のLC接続にブレイクアウトするためのシングルモードQSFPトランシーバー（一部）にもMPOバリエーションがあります。
• *マルチモードのQSFPトランシーバーは、通常、ブレイクアウトモードもサポートしています。

CFP

CFPフォームファクターのオプティクスには、40GbEと100GbEがあります。マルチモード用のMPOコネクタとシングルモード用のSCコネクタがあります。

• 重要なことは、CFPは古い規格であるということです。上記の注意事項は、CFPにはあまり当てはまりません。QSFP/QSFP28規格は、より小さなフォームファクターを提供するだけでなく、異なるバリエーションにより、ファイバープラントを交換することなく、古い10Gbファイバー規格の一部を使用し続ける柔軟性を提供します。

CFP2

CFP2は、従来のCFPフォームファクターを進化させたもので、製造技術と光学技術の進歩により、モジュールのサイズを約半分にすることに成功しました。

• CFPが増加したとはいえ、これも急速にレガシーオプティックになりつつある。Cisco 、これらをサポートするデバイスはほんの一握りである。急速にQSFP28規格に取って代わられつつある。
• 発売当時、CFP2は小型で消費電力が少ないため、インターフェース密度を高めることが知られていました。しかし、より高いインタフェース密度のアプリケーションには、QSFP規格が理想的です。

CPAK

CPAKは、Cisco- 独自のフォームファクターで、CFPやCFP2モジュールと比較して、特に100GBase-LR4のようなロングリーチのオプティクス向けに、より消費電力とスペース効率の高い100GbEオプティクスを提供するために開発された。

• CPAK規格は、サイズや消費電力がCFP2に似ています。

コンバーターとブレイクアウトケーブル

ほとんどの 40GbE ポートは 4x 10GbE モードで動作可能なため、10GbE/40GbE のミックスメディアデプロイメントが容易です。これらのポートは、超高密度の 10GbE ポートを提供することも可能です（例えば、Nexus 3016 は合計 64 個の 10GbE ポートを提供するように構成できます。）QSFPベースのシステムの場合、これは片側が1x QSFP、もう片側が4x SFP+の特殊なダイレクト・アタッチ・ケーブル、またはカスタムMPO-8x LCケーブル付きSR4オプティックを使用して実現される。WS-X6904-40GのようなCFPベースの40GbEを使用するCisco 製品の場合、Cisco 、CFPスロットを4つのSFP+スロットに変更するCVR-CFP-4SFP10Gコンバーターを製造している。

マルチモード光学系

ケーブル配線の注意点

現在のマルチモード・オプティクスの規格である40GbEと100GbEのオプティクスは、複数の10Gbpsレーザーを使用し、複数のファイバーストランドで同時に伝送することで高いデータレートを実現しています。40GbEと100GbEのマルチモード・オプティクスでは、これらのオプティクスがマルチレーンであることから、MPOまたはMTPケーブルと呼ばれる異なるスタイルのファイバーケーブルを使用します。MPO/MTPケーブルでは、12本のマルチモード・ファイバーが1本のリボン・ケーブルに収められています。マルチモード・ファイバー上の10GbEオプティクスと同様に、より長い距離 (最大150m) をカバーするためには、OM3またはOM4グレードのMMFが必要です。

*双方向（BiDi）マルチモードQSFPにもLCバリアントがあり、既存のOM3/OM4マルチモードファイバープラントをQSFPで使用可能

	製品	タイプ	コネクタタイプ
	QSFP-40G-SR4-S	40GBASE-SR4, 4レーン, 850 nm MMF	MPO-12
	QSFP-40G-SR4	40GBASE-SR4, 4レーン, 850 nm MMF	MPO-12
	QSFP-40G-SR-BD	40GBASE-SR-BiDi、デュプレックスMMF	LC

ダイレクトアタッチケーブル

10GbEのオプティクスと同様に、40GbEと100GbEのオプティクスでも、短距離（同じラック内）のケーブル配線が必要な場合には、直付けの銅ケーブルが用意されています。パッシブ・ケーブルは、標準的な1m、3m、5mの長さのものが用意されています。長尺の場合はアクティブケーブルもご用意しています。
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MPOコネクタ

40GBase-SR4

40GBase-SR4オプティクスは、SR4が送信用に4本、受信用に4本のストランドを使用しているため、送信と受信の両方に1本のMPOリボンケーブルを使用しています。最大距離は、使用するマルチモードファイバーの種類によって異なります。

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100GBase-SR10

100GBase-SR10は、送信用に10本、受信用に10本の計24本のMPOケーブルで構成されています。各レーンには40GBase-SR4と同じレーザーを使用しているため、最大距離は以下のように同じです。

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100GBase-SR4

100GBase-SR4は、送信用に4本、受信用に4本のファイバーを使用し、各レーンで25Gbpsのスループットを実現しています。100GBase-SR4は、40GBase-SR4と同様に、送信用に4本、受信用に4本の計12本のファイバーMPOケーブルを使用しており、より高い性能が必要な場合には、既存の40GBase-SR4ファイバーアセンブリを再利用することができます。このインターフェース規格は、40GbEから100GbEへのアップグレードを可能な限りシームレスにするために、現在市場に出回っている100Gbps QSFP製品と同時に導入されました。

シングルモード・オプティクス

40GBase-LR4

40GBase-LR4オプティクスは、SR4オプティクスと同じマルチレーン技術を使用しているが、1つの例外がある。各レーンに1本のファイバーを使用する代わりに、WDM技術を使用して、4つの送信レーンを1本のファイバーに、4つの受信レーンを別の1本のファイバーに多重化しているため、既存のシングルモードファイバーの設備を使用することができます。このため、標準的なLC（QSFPモジュールの場合）またはSC（CFPモジュールの場合）接続が使用されており、10GbE接続から簡単にアップグレードすることができます。

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40GBase-FR

40GBase-FRはシングルレーザー技術であり、光ファイバーの品質や送信するデータの性質上、マルチレーン光学系を使用できない環境での使用に最適です。40GBase-FRはシングルレーザー方式で、光ファイバーの品質やデータの性質上、マルチレーン方式が使えない環境での使用に適しています（マルチレーン方式には負荷分散のための内部アルゴリズムがあり、必ずしも最適に機能するとは限りません）。ただし、距離はLR4に比べてやや制限されます。

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100GBase-LR4

100GBase-LR4は、40GBase-LR4と同様、マルチレーンの光ファイバです。100GBase-LR4も40GBase-LR4と同様にマルチレーンの光であるが、各レーンのデータレートを25Gbpsにすることで、100Gbpsのデータレートを実現している。

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この技術ガイドをお読みになった方は、当社のブログ記事「サードパーティの光トランシーバーがもたらすイノベーション」もご覧ください。