400Gアプリケーション徹底ガイド

オープンシステム、人工知能（AI）、機械学習、クラウドストレージによってトラフィックが飛躍的に増加する中、100Gコアでは増え続けるトラフィックフローへの対応が困難になり始めています。低遅延かつ高帯域幅という特長を備えた400Gは、5G、4K動画、仮想現実（VR）など、高効率、高密度、省電力のアプリケーションに対する喫緊のニーズに応えます。

400G導入の推進要因

400Gは、広帯域を必要とするアプリケーションによるネットワークトラフィックの爆発的な増加に後押しされ、急速に発展しています。代表的な要因として、クラウドデータセンター、5Gの商用利用、動画、400G製品の標準化推進が挙げられます。

クラウドおよびハイパースケールデータセンター

Equinixによると、グローバル相互接続帯域幅は2019年から2023年にかけて45%のCAGRで成長し、2023年までに16300 Tbpasを超える見込みです。この傾向を後押しする主な要因の1つは、クラウドコンピューティングトラフィックの急速な増加です。データセンターのクラウド移行が進み、より多くのクラウドデータセンターやハイパースケールデータセンターが建設中です。既存のデータセンターをアップグレードする場合でも、新たなデータセンターを構築する場合でも、高帯域幅かつ低遅延の400G導入は不可欠です。

5Gの商用利用

5Gは伝送アーキテクチャにエッジコンピューティング技術を導入し、コンピューティング、ストレージ、ネットワークなどのクラウドリソースをユーザーのより近くに配置できるようにします。400Gにより、エッジコンピューティングは、より多くのエンドデバイスへのアクセスや、データの管理および保護に必要な、より高い帯域幅とセキュリティレベルを確保できます。

増大するビデオトラフィックの需要

動画は最も人気のあるエンターテインメントメディアであり、インターネットトラフィック全体の80%を占めています。この傾向は、2020年以降にChronic Pandemic 19が世界を襲ってからさらに避けられないものとなりました。より多くのビジネスプロフェッショナルが在宅勤務（WFH）を行い、ビデオ会議、オンライン仮想ディスプレイ、オンライン授業など、コラボレーションのために動画に依存しています。ライブストリーミングやインターネット有名人の急速な広がりに伴い、かなりの数のフリーランスや失業者が娯楽または収益化のために動画を配信しています。より高い画質への要求により、8K、さらには16K HD動画の採用が促進され、50G/100Gの動画フローに対応するため、ネットワークインフラには400Gb/sコアへの移行圧力がかかっています。

400G Ethernetと製品の標準化

400G Ethernetが2017年後半に承認されて以来、市場では標準化、商用化、大規模開発を伴う400G光ネットワークソリューションの導入が進んできました。Cisco、Arista、Mellanoxなどのブランドシステムプロバイダーが、400Gネットワーク機器の登場を先導しました。2017年、Mellanoxは Spectrum-2 オープンスイッチ；2008年、CiscoとAristaはそれぞれN9000/N3400シリーズの400Gスイッチと400Gを発売 7060X4 シリーズスイッチ。 

それに伴い、400Gトランシーバーや400G高速ケーブル（400G DAC、400G AOC）を含む400G接続ソリューションも急速に普及しています。400Gトランシーバーでは、主に3種類のフォームファクター— QSFP-DD、OSFP、CFP8が採用されています。QSFP-DDは、幅広い下位互換性、よりコンパクトなサイズ、より低い消費電力という利点により、最も普及している400Gフォームファクターとなっています。

QSFP-DDに加え、400Gの普及を主流へと押し上げているその他の注目技術には、RoCE、SmartNIC、400G ZR/ZR+があります。

QSFP-DD

QSFP-DDが他の400G対応フォームファクタよりも際立っている決定的な要因は、QSFP+、QSFP28、QSFP56を含むすべてのQSFPベースのトランシーバーとの下位互換性です。この機能により、QSFP-DDは既存の40G/100G/200Gネットワークに適応する優れた相互運用性を備えています。さらに、システム冷却と運用コストを考慮する場合、消費電力は重要な要素です。理論値では、QSFP-DDトランシーバーの最大消費電力は12Wで、OSFPの15Wより低くなっています。第三に、QSFP-DDはOSFPよりもサイズが小さいため、より高いポート帯域幅密度を提供します。

RoCE

RDMA over Converged Ethernet (RoCE) は、イーサネット上でリモートダイレクトメモリアクセスを可能にするネットワークプロトコルです。RDMAは、他のプログラミングインターフェースに比べて低レイテンシ、低CPU使用率、高帯域幅という本来の利点を持っており、400Gアプリケーションの要件に正確に合致します。

SmartNIC

スマートネットワークインターフェースカード（SmartNIC）は、データセンターネットワークの効率向上に不可欠なプログラム可能なアクセラレーターです。最新のSmartNICは、接続用に200G/400Gポートを備えています。

400G ZR/ZR+

400G ZRは、DWDMと高次変調を使用して、最大80kmのDCIリンク上で400 Gigabit Ethernetペイロードを伝送するソリューションを提供します。400G ZR+は、伝送距離を80km超まで延長します。これらのコヒーレント光モジュールは、最新の高度に統合されたネットワークにおける、異なるベンダー間や従来の100G/200Gネットワークとの相互運用性の複雑さに対処するためのものです。400G ZR/ZR+モジュールは、ハイパースケールデータセンター、分散型キャンパスネットワーク、メトロポリタンネットワーク、および通信事業者のアプリケーションで広く採用される傾向にあります。

400Gトランシーバーの適用シナリオ

400Gソリューションは、通信サービスプロバイダー、ハイパースケールクラウドプロバイダー、大手通信事業者、大規模データセンター、および企業の間で増加し続けるトラフィックに対応するためのものです。

400Gトランシーバーを使用する最も一般的な接続ソリューションをまとめました。使用する光モジュールを決定するために、両端間の距離を測定してください。

ToRスイッチからサーバーへの相互接続

サーバールームでは、ToR スイッチは多くの場合、サーバーと同じラック内のラック上部（ToR）、ラック中央部（MoR）、またはラック下部（BoR）に配置されます。一般的な ToR 構成では、パッシブモードにおけるスイッチとサーバー間の距離は 7 メートルに制限されます。 

400G QSFP-DD DACケーブルは通常、最大長3 metersで提供されており、2.5 meters以内のToRスイッチとサーバー間の相互接続での使用が推奨されます。

400G QSFP-DD AOCケーブルは最大100mのリンクに対応でき、30メートル以内のToRスイッチとサーバー間の相互接続に最適です。

スパイン・リーフスイッチの相互接続

リーフ・スパイントポロジーでは、複数のリーフスイッチがスパインスイッチに接続されます。最新の2層スパイン・リーフアーキテクチャでは、リーフスイッチはToRスイッチです。これらのリーフ/ToRスイッチは、サーバーからのトラフィックを集約し、スパイン層のコアに接続されるアクセススイッチです。スパイン・リーフ間の距離は通常500メートル以内です。 

400GBASE-SR8 QSFP-DD モジュールは、100メートル以内のスパイン・リーフスイッチ間の相互接続に適用されます。MTP/MPO-16 OM4マルチモードファイバーを介して、100mの距離で400Gデータを伝送できます。

100メートルを超えるスパイン-リーフスイッチ接続では、ネットワークオペレーターは多くの場合、 400G DR4 MTP/MPO-12シングルモードファイバを介して500mの距離で400Gデータを伝送できるQSFP-DDトランシーバ。

400Gデータセンター相互接続（DCI）

エンドユーザーがクラウドデータやサービスにアクセスできるようにするため、DCIは2つまたは複数のデータセンターを相互に接続します。2つの400G Ethernetデータセンター間の距離は、短距離から中距離、長距離までさまざまです。

2km以内のDCIには、導入してください 400G FR4 QSFP-DDトランシーバーとOS2シングルモードファイバー。

10km以内のDCIには、400GBASE-LR8 QSFP-DDトランシーバーとOS2シングルモードファイバーを導入します。

40km以内のDCIには、400GBASE-ER8 QSFP-DDトランシーバーとOS2シングルモードファイバーを導入します。

120km以内のDCIには、400GBASE-ZR CSFP2コヒーレントトランシーバーとOS2シングルモードファイバーを導入します。

QSFPTEKは、400G QSFP-DDトランシーバー、400G DAC、400G AOCを含む400GBASE製品を発売し、高速接続を確保します。お問い合わせ [email protected] 見積もりを取得する。