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40GbEおよび100GbE光モジュールガイド

40GbEおよび100GbE光コンポーネントを完全に理解することは難しい場合があります。カーバチュアでは、将来の高性能イーサネットのニーズに対応した計画を策定する際に役立つよう、現行の40GbEおよび100GbE光タイプおよびフォームファクタの簡単な概要をまとめました。

モジュールタイプ

QSFP
QSFPフォームファクタの光モジュールは40GbEを提供する主要な方法であり、現在では100GbE対応フォームが存在します。これらには、マルチモード光モジュールのMPOコネクタまたはシングルモード光モジュールのLCコネクタのいずれかがあります。

Curvature OpticsCFP
CFPフォームファクタ光モジュールには、40GbEと100GbEがあります。これらには、マルチモード光モジュールのMPOコネクタまたはシングルモード光モジュールのSCコネクタのいずれかがあります。

CFP2
CFP2は既存のCFPフォームファクタを進化させたものであり、製造と光学の進歩を利用してモジュールのサイズを元のCFPの約半分にまで縮小し、インターフェース密度を高めています。

CFP2

CPAK
CPAKはCisco独自のフォームファクタであり、特に100GBase-LR4のような長距離の光機能に向けてCFPやCFP2モジュールよりもパワーがあり、かつスペース効率の高い、100GbE光モジュールを提供するために開発されたものです。

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モードで実行することができ、簡単な10GbE/40GbE混合メディアの展開を可能にします。これらのポートは、ウルトラハイ10GbEポート密度のオプションの提供も可能です(例えば、 Nexus 3016 は合計64の10GbEポートを提供するよう構成することができ、これはSFP+ポートとして提供された場合に1RUに入るものよりも大きくなります)。QSFPベースのシステムでは、これは一方の端に1x QSFP、もう一方の端に4x SFP+をもつ特殊直接接続ケーブル、またはMPOから8x LCへのカスタムケーブルをもつSR4光モジュールのいずれかを用いて実現します。 WS-X6904-40G パーツなど、CFPベースの40GbEを使用するCisco製品用として、CiscoはCFPスロットを4つのSFP+スロットに変換するCVR-CFP-4SFP10Gコンバーターを製造しています。

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QSFP MPO
QSFPから4x SFP+への直接接続ケーブル MPOから8x LCへのケーブル

 

直接接続ケーブル
10GbE光モジュールと同様、短距離(同一ラック内)のケーブル接続のみを必要とする場合には、40GbEおよび100GbE光モジュール用として直接接続銅線ケーブルが使用可能となっています。標準の1メートル、3メートル、5メートル長のパッシブケーブルがあります。これよりも長い距離用にアクティブケーブルもあります。

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マルチモード光モジュール

ケーブリングに関する考慮事項
40GbEおよび100GbE光モジュールの現行のマルチモード光標準は、複数の10Gbpsレーザーを使用して複数のファイバーストランドに同時に送信することにより、高いデータ転送速度を実現しています。これら光モジュールの複数経路をもつ性質のために、40GbEおよび100GbEマルチモード光モジュールは、MPOまたはMTPケーブリングと呼ばれる異なるスタイルのファイバーケーブリングを使用しています。MPO/MTPケーブルでは、1本のリボンケーブル内に、マルチモードファイバーの12に分かれたストランドがあります。マルチモードファイバーを介した10GbE光モジュールと同様、より長い距離(150mまで)をカバーするにはOM3またはOM4グレードのMMFが必要です。

MPOコネクタ

40GBase-SR4
光モジュールは、送信・受信の両方に1本のMPOリボンケーブルを使用します。SR4は、送信に4本のストランド、受信に4本のストランドを使用するためです。最大距離は、使用するマルチモードファイバーのタイプによって異なります。

Wavelength
(nm)
Cable Type
Core Size
(Microns)
Modal Bandwidth
(MHz*km)
Cable
Distance
40GBase-SR4 850 MMF 50.0
50.0
50.0
2000 (OM3)
4700 (OM4)
30m
100m
150m

 

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100GBase-SR10
100GBase-SR10光モジュールは、接続に24ストランドのMPOケーブルを使用します。送信に10本のストランド、受信に10本のストランドを使用します。個々のレーンは40GBase-SR4と同じレーザータイプを使用するため、最大距離は次に示すように同じです。

Wavelength
(nm)
Cable Type
Core Size
(Microns)
Modal Bandwidth
(MHz*km)
Cable
Distance
100GBase-SR10 850 MMF 50.0
50.0
2000 (OM3)
4700 (OM4)
100m
150m

 

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100GBase-SR4

100GBase-SR4光モジュールは、送信に4本のファイバー、受信に4本のファイバーを使用し、各レーンが25Gbpsのスループットを提供します。100GBase-SR4は40GBase-SR4と同様、送信に4本のストランド、受信に4本のストランドをもつ12ファイバーMPOケーブルを使用するため、より高いパフォーマンスが必要になった場合も既存の40GBase-SR4ファイバーアセンブリーを再利用することが可能です。このインターフェース標準は、現在市場に投入されている100Gbps QSFPオファリングと並行して導入され、どのような40GbEから100GbEへのアップグレードもできる限りシームレスに行えるようになっています。

シングルモード光モジュール

40GBase-LR4
光モジュールはSR4光モジュールと同じマルチレーンテクノロジーを使用していますが、1点だけ異なります。各レーンに単一のファイバーストランドを使用するのではなく、WDMテクノロジーを用いて、4本の送信レーンすべてを1本のファイバーストランドに、4本の受信レーンすべてをもう1本のファイバーストランドに多重送信することにより、既存のシングルモードファイバー設備を利用できるようにしています。このため、標準LC(QSFPモジュール用)またはSC(CFPモジュール用)接続が使われ、10GbE接続からのアップグレードが容易となっています。

Transmit Power
(dBm)
Receive Power
(dBm)
Transmit and Receive
Wavelength (nm)
Cable
Distance
  Max. Min. Max. Min. Four Lanes
40GBase-LR4
1310nm SMF
2.3 per lane -7 per lane 2.3 per lane -13.7 per lane 1271, 1291, 1311, 1331 10km

 

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40GBase-FR
40GBase-FRは単一レーザーテクノロジーであり、ファイバーの品質や送信するデータの性質が原因となってマルチレーン光モジュールを使用できない場合に最適です。(マルチレーン光モジュールには、常に最適に機能するとは限らない内部ロードバランシングアルゴリズムがあります。)ただし、LR4と比較した場合、距離がある程度制限されます。

Transmit Power
(dBm)
Receive Power
(dBm)
Transmit and Receive
Wavelength (nm)
Cable
Distance
  Max. Min. Max. Min.
40GBase-FR 3.0 per lane 0.0 per lane 3.0 per lane -6.0 per lane 1530 to 1565 2km

 

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100GBase-LR4
40GBase-LR4と同様、100GBase-LR4はマルチレーン光モジュールです。ただし、各レーンのデータ転送速度が25Gbpsに高められ、完全100Gbpsのデータ転送速度を実現します。

Transmit Power
(dBm)
Receive Power
(dBm)
Transmit and Receive Wavelength
(nm)
Cable
Distance
  Max. Min. Max. Min. Four Lanes
100GBase-LR4 4.5 per lane -4.3 per lane 4.5 per lane -10.6 per lane 1295.6nm, 1300.1nm, 1304.6nm, 1309.1nm 2km

 

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