100GBASE-SR4および100GBASE-BiDi SR総合ガイド：QSFP28 SRトランシーバーを理解する

QSFP28 100G transceiver modules は、クラウドコンピューティングと 5G ネットワークの急速な拡大の最前線にあり、データセンターの進化を推進し、高性能相互接続ソリューションへの需要を高めています。これらのコンポーネントはネットワーク構築コストの大きな部分を占め、あらゆる規模のデータセンターに不可欠です。小規模から中規模の施設では、ファイバーリンクの 90% 以上が 100 メートル以内の範囲にありますが、大規模データセンターでは、リンクの 70% 以上が 100 メートル未満で、80% 以上が 125 メートルを超えません。その結果、100G multimode module—特に 100GBASE-SR BD と 100GBASE-SR4 をサポートする QSFP28 100G multimode variant—は、これらの用途で好まれる選択肢となっています。

100GBASE-SR4および100GBASE-SR BDの概要

100GBASE-SR4は、4つのチャネル（4x25Gbps）を使用して光信号を送受信し、合計100Gbpsのデータレートを実現する、広く採用されている100Gマルチモードトランシーバーモジュールです。短距離を意味する「SR」として知られるこのモジュールは、短距離伝送専用に設計されており、通常、OM3マルチモードファイバーでは70メートル、OM4マルチモードファイバーでは100メートルの伝送距離を提供します。IEEE 802.3BA規格に準拠した100G QSFP28 SR4は、中心波長850nmで動作するホットプラグ対応の全二重光トランシーバーです。25Gbpsのレートをサポートする独立した4つの送受信チャネルを備えていることから広く普及しており、100G Ethernetネットワークにおける短距離・高速データ伝送に不可欠なソリューションとなっています。次の図は、100GBASE-SR4光トランシーバーモジュールの動作原理を示しています。

100GBASE-SR BDは100GBASE-SRの双方向版であり、同じマルチモードファイバー上で855nm/908nmの波長を使用し、互いに反対方向へ2つの光信号を伝送します。この構成では、各方向に50Gbpsの2レーンを使用し、合計100Gbpsのデータレートを実現します。8本の光ファイバーを必要とする100G QSFP28 SR4とは異なり、100G QSFP28 SR BiDiモジュールはWDM技術を使用します。これにより、各LCポートはマルチモードファイバー上で異なる波長の光信号を同時に送受信できます。これらの二波長VCSEL双方向光インターフェースは、855nm/908nmの波長でPAM4を使用し、2 × 50-Gb/sで動作します。このモジュールの動作距離は、OM3ファイバーで最大70メートル、OM4ファイバーで100メートル、OM5ファイバーで150メートルに達し、マルチモードファイバーシステムにおける高い汎用性を示しています。次の図は100Gの動作原理を示しています QSFP28 SR BiDi 光モジュールトランシーバー:

100GBASE-SR4と100GBASE-BiDi SRの違い

ファイバー芯数

100GBASE-SR4トランシーバーは8本のファイバーを使用し、短距離100G Ethernet向けの一般的なマルチモードファイバー配線構成を形成します。この構成では4本の送信用ファイバーと4本の受信用ファイバーが必要で、通常はMPO/MTP配線システムで使用されます。

一方、100GBASE-BiDi SRトランシーバーは、双方向データ伝送にわずか2本の光ファイバーしか使用しないため、100Gネットワークのアップグレードにおいて非常に費用対効果の高いソリューションとなります。100GBASE-BiDiは、必要な光ファイバーケーブルの敷設量が最も少ないことは間違いなく、既存のマルチモードファイバーに余裕がない場合や、新しい光ファイバーを再敷設することが難しい場合に最適です。

コネクタ

100GBASE-BiDi SRトランシーバーは、シンプルで使いやすいことで知られる従来のLCデュプレックス光ファイバーコネクターを採用しています。

100GBASE-SR4トランシーバーは利用しています MPO/MTP光ファイバーコネクタ, 具体的には8芯または12芯のMPO/MTPコネクタが必要です。

波長

～向け 100GBASE-SR4, 送受信される光信号はいずれも850nmの波長で動作し、従来のイーサネット光通信と一致しています。これに対し、100GBASE-BiDiでは、単一の光ファイバー内で光信号の送信と受信に異なる波長を使用します。一般的な送信波長は855nm、受信波長は908nmです。したがって、100GBASE-BiDi光モジュールはWDM（波長分割多重）光モジュールの一種です。

最終コスト

全体のコストは、100Gトランシーバーの費用と光ファイバーケーブル敷設の2つの重要な部分で構成されます。したがって、最終的な価格は、さまざまな100Gトランシーバーおよび光ファイバーケーブル敷設のコストによって異なり、導入ソリューションごとに総コストも異なります。

100GBASE-SR4トランシーバーは最も経済的な価格で提供されており、100G QSFP28トランシーバーで広く採用されているフォームファクターです。短距離要件とコストを重視するデータセンターへの導入に適しています。ただし、100GBASE-SR4光トランシーバーには8本の光ファイバーケーブルが必要なため、距離がやや長くなると導入が難しくなる点に注意が必要です。十分な光ファイバー資源を利用でき、導入距離が管理可能な範囲内に収まる場合は、このオプションを推奨します。

これに対して、100GBASE-BiDiは汎用性とコスト効率に優れた100G Ethernetソリューションであり、短距離接続に必要な光ファイバーケーブルは2本のみで、既存のインフラストラクチャにも容易に統合できます。100GBASE-BiDi SRトランシーバーは100GBASE-SR4より高価ですが、既存のインフラストラクチャに負荷がかかっている場合、このオプションはネットワークのアップグレードに最適です。

要約すると、ファイバーリソースと配線コストを考慮した場合、100GBASE-SR BD 配線は 100GBASE-SR4 で必要なファイバーリソースの 1/4 しか必要とせず、大幅な設備投資の削減につながります。しかし、100GBASE-SR BD モジュールのコストが高いため、これらの削減効果は相殺されます。したがって、光モジュール + ファイバーの総コストを評価する際、100GBASE-SR BD を選択しても、100GBASE-SR4 を使用する場合より必ずしも低コストになるとは限りません。

100G QSFP28 BiDi SR1.2によるデータセンターケーブリングの構築

人工知能（AI）や機械学習などのミッションクリティカルなワークロードの急増により、データセンター構造におけるコンピューティングおよびトラフィックの需要が高まっています。これにより、データセンターのリーフ、バックボーン、およびリーフ／ラック上部スイッチとサーバーの間で、より高密度かつ高速な接続への移行が必要になります。従来、10Gから40Gまたは100Gへのアップグレードには、LCデュプレックスケーブルからMPOケーブルへの変換が伴い、運用コストの増加につながっていました。100G QSFP28 BiDi SR1.2光モジュールに代表されるBiDiソリューションを使用することで、配線を簡素化し、設備投資を削減できます。

40G SR BDモジュールと同様に、100G QSFP28 BiDi SR1.2を使用すると、データセンター事業者は、10G SRまたは40G BiDiから100Gへアップグレードする際に、既存のデュプレックスLCファイバーインフラストラクチャを再利用できます。これにより、データセンター内のネットワークデバイスを柔軟かつ段階的にアップグレードできます。

100G QSFP28 BiDi SR1.2は、100Gbpsをサポートし、IEEE802.3bm 100GBASE-SR4規格に準拠したクアッド・スモール・フォームファクター・プラガブル（QSFP28）BiDi光モジュールです。デュアルコア二重LCマルチモード光ファイバーを採用したこのモジュールは、電気側で4×25G NRZ変調を使用し、光側で2x50Gbps PAM4変調に変換します。これにより総帯域幅は100Gbとなり、PAM4技術は50Gbのデータレートと25Gbaudのレートでの信号伝送をサポートします。

400Gから100Gへのスパイン・リーフアーキテクチャ

ネットワークバックボーンであるスパイン層に400Gbps SR4.2を導入すると、ブレイクアウト方式によるリーフノードへの接続が容易になります。あるいは、スパインノードとリーフノードの両方でQSFP-100G-SR1.2 BiDiを使用することで、増大する帯域幅の需要に対応するためにスパインノードを400Gへアップグレードする選択肢が得られます。

スイッチとサーバー間の接続

組み立て済みケーブルよりも柔軟性に優れたプラガブルトランシーバーを活用することで、運用者はサーバーへのトップオブラック接続にQSFP-100G-SR1.2 BiDiを選択するか、トップオブラック（TOR）に400Gを導入し、ブレークアウト構成で1 x QDD-400G-SR4.2から4 x QSFP-100G-SR1.2を使用して下流のサーバーに接続できます。

結論

結論として、100GBASE-SR BDと100GBASE-SR4のどちらを選択するかは、コストやインフラストラクチャに関する考慮事項などの要因によって決まります。100GBASE-SR BDは全体的な導入コストが高いものの、既存のLCデュプレックスマルチモードファイバーインフラストラクチャを利用して、10G/25Gネットワークからシームレスにアップグレードできるため、多くの場合に好まれます。コスト削減、円滑なアップグレード、将来のネットワークへの対応といった100GBASE-SR BiDiの利点により、戦略的な選択肢となります。一方、100GBASE-SR4の魅力は、単一の100Gポートを最大4つの25Gポートに接続できることと、総価格が低いことにあり、特定のネットワーク要件や予算上の制約に対応できます。QSFPTEKは、高品質で5年保証付きの100GBASE-SR BDおよび100GBASE-SR4光ファイバートランシーバーを提供できます。[email protected]までお気軽にお問い合わせください