QSFP28 100GBASE LR4 vs CWDM4 vs PSM4 シングルモードDCIソリューション
著者 Moore
日付 05/30/2025
5Gが牽引する光通信革命の波の中で、100G光モジュールはデータセンター相互接続（DCI）の中核エンジンになりつつあります。短距離向けのSR4、中距離向けのCWDM4/PSM4、長距離向けのLR4/ER4に至る多様なQSFP28ソリューションの中で、シングルモード分野における3つの主流技術であるCWDM4、LR4、PSM4は、500m~10kmの伝送能力により、DCI導入の主要な選択肢となっています。しかし、この3つには本質的な違いがあります。PSM4：4本の並列光ファイバーによる500mの低コスト伝送。CWDM4：粗波長分割多重方式により2kmの中距離ボトルネックを突破。LR4：高精度LAN-WDM技術により10kmのメトロリンクを実現
最適なソリューションを選ぶにはどうすればよいでしょうか？この記事では、伝送距離、光ファイバーアーキテクチャ、消費電力コストという3つの意思決定要素を詳しく分析し、100Gデータセンターのシナリオ要件に正確に適合できるよう支援します。
100G LR4、CWDM4、PSM4の概要
100G QSFP28 LR4光モジュールとは何ですか？
LR4は4チャネル長距離伝送を意味します。 QSFP28 LR4 100G 100G光相互接続における長距離伝送用トランシーバー設計。100G LR4の伝送距離は、デュプレックスLCコネクターを備えたG.652シングルモードファイバーを使用して最長10キロメートルに達します。IEEE 802.3 100GBASE-LR4規格に準拠しています。
100G QSFP28 CWDM4光モジュールとは？
CWDM4は、粗波長分割多重4レーンの略称です。伝送距離はQSFP28 LR4ほど長くありません。 100G CWDM4 デュプレックスLCコネクターを備えたG.652シングルモードファイバーで、長すぎず短すぎない約2 kilometersの伝送距離を実現します。WDM技術を採用しており、デバイス内で25G信号の4波長を多重化および分離できます。100GBASE-CWDM4 MSAに準拠しています。
100G QSFP28 PSM4光トランシーバーとは？
PSM4はParallel Single Mode Quadを意味します。この 100G QSFP28 PSM4 MTP/MPO-12コネクタを使用したシングルモードファイバーで、約500メートルの距離まで到達できます。12は、100GE信号が12芯のパラレルファイバーで伝送されることを意味します。伝送距離はこれら3つのトランシーバーの中で最も短いものの、QSFP SR4の100mという伝送距離よりは長くなっています。100GBASE-PSM4 MSAに準拠しています。
100G CWDM4、LR4、PSM4の仕様比較
100G LR4仕様 vs 100G CWDM4仕様 vs 100G PSM4仕様
QSFP28 LR4、QSFP28 CWDM4、QSFP28 PSM4の共通機能
100Gイーサネット接続をサポート
まず、QSFP28 LR4、QSF28 CWDM4、QSFP28 PSM4はいずれも100GBase Ethernetレートに対応しています。これらは、データセンター、大規模クラウドネットワーク、ハイパフォーマンスコンピューティングネットワーク、エンタープライズコア、ディストリビューション層など、さまざまな100 Gigabit Ethernet接続環境に適用できます。
QSFP28フォームファクターの特長
第二に、100G Ethernet向けで最もコンパクトかつ広く使用されているフォームファクターであるQSFP28（Quad Small Form-Factor Pluggable）を採用しています。100Gフォームファクターは、CFP、CFP2、CFP4を経てQSFP28へと発展してきました。CFP4のサイズはCFPのわずか4分の1です。しかし、QSFP28はCFP4よりもさらに小型です。そのため、QSFP28にはポート密度が高いという大きな利点があります。QSFP28は高密度であるだけでなく、従来のCFPフォームファクターよりも消費電力が低いという特徴もあります。QSFP28、CFP、CFP2、CFP4の違いを以下の表に示します。
CFP、CFP2、CFP4、QSFP28のフォームファクター比較
シングルモードファイバーで動作
第三に、100G QSFP28 LR4、CWDM4、PSM4はいずれもシングルモードファイバーを使用し、それぞれ10km、2km、500mの伝送距離を実現します。
100G CWDM4、100G LR4、100G PSM4の特徴の違い
100G CWDM4とPSM4の登場により、QSFP 100G SR4とLR4の間にあった伝送距離のギャップが埋まりました。CWDM4、LR4、PAM4にはどのような違いがあるのでしょうか？以下の記事でご説明します。
CWDM4 vs LR4 vs PSM4：伝送距離の比較
CWDM4 LR4とPSM4の最も大きな違いは、サポートされるリンク距離です。3種類のトランシーバーはいずれもシングルモードファイバー上の100Gデータリンクをサポートしていますが、伝送距離は異なります。100G CWDM4は2km、100G PAM4は500m、100G LR4は10kmに達します。PSM4とCWDM4の伝送距離はLR4ほど長くありませんが、100Gの短距離から中距離の用途に不可欠で費用対効果の高い選択肢となります。
CWDM4 vs LR4 vs PSM4：適用シナリオの比較
PSM4は主に500 meters以内のデータセンター相互接続、特にラック内およびラック間の接続に使用されます。CWDM4モジュールは、キャンパス内の異なる建物間の接続など、2 kilometers以内の接続に特に適しています。LR4は、最大10 kilometersのメトロポリタンエリアネットワーク接続や、データセンター間の長距離相互接続に適しています。
CWDM4、LR4、PSM4の比較：動作原理と光学部品の比較
100G CWDM4は、トランシーバーのブロック図、仕様、光学パラメーターを定義するCWDM4 MSAに準拠しています。100G CWDM4トランシーバーは、4つの光送信機、4つの光受信機、波長分割多重器、および分波器を備えています。1271nm、1291nm、1311nm、1331nmという4レーンの中心波長を使用して100G光通信を実現し、各レーンは25Gのデータレートで伝送します。CWDM4モジュールはWDM技術に基づき、4レーンの波長を1本のシングルモードファイバーに多重化します。動作図を以下に示します。
QSFP28 100G CWDM4 動作図
100G LR4の動作原理はCWDM4と似ており、同様にWDM技術を採用しています。違いは、LR4が1295nm、1300nm、1304nm、1309nmの4レーンの波長を使用する点です。また、QSFP28 100Gは最大10kmの長距離伝送リンクで動作するため、一般的にEMLレーザーを使用しますが、100G CWDM4はDMLレーザーを使用します。EMLレーザーはDMLよりも高価なため、2つのトランシーバーには以下のような価格差があります。
QSFP28 100G LR4動作図
WDM技術を採用して4つの異なる波長レーンの信号を1本のシングルモードファイバーに多重化するCWDM4とは異なり、100G PSM4は、多重化と逆多重化を行わずに、1310nmリンクの4つのパラレルレーンで100G信号を伝送します。各レーンは25Gbpsのデータレートをサポートします。100G PSM4の動作図を以下に示します。
QSFP28 100G PSM4 動作図
CWDM4 vs LR4 vs PSM4：価格比較
通常、CWDM4の価格が最も安く、LR4が最も高価です。LR4には、より高度なLAN-WDMレーザー（波長間隔はわずか4.5nm）、温度制御用のTEC（熱電冷却器）、およびより複雑な光多重化／逆多重化デバイスが必要です。対照的に、PSM4はよりシンプルなDFBレーザーアレイを使用し、波長制御や複雑な多重化デバイスを必要としません。これは、以下に示す市場の上位3社のサードパーティ製光モジュールメーカーの定価から確認できます。
CWDM4 vs LR4 vs PSM4: QSFPTEK、FS、Fibermallの価格
CWDM4 vs LR4 vs PSM4：FEC機能
CWDM4とPSM4のリンクバジェットは比較的低いため、システムの信頼性の高い動作を確保するにはFEC（前方誤り訂正）を適用する必要があります。LR4は、リンクバジェットが高く（約10dB）、IEEE 802.3 100GBASE-LR4に準拠しているため、FECを使用しません。
100G PSM4と100G LR4およびCWDM4の比較：ケーブルソリューション
PSM4にはどのケーブルを使用しますか？MTP/MPOコネクタで構成されているため、PSM4トランシーバーは、MTP to MTPシングルモードファイバー、またはMTP to 4 LCシングルモードファイバーを使用し、4x25G接続リンクで4台の25G LRトランシーバーを接続します。100G CWDM4およびLR4については、デュプレックスLCコネクタで構成されているため、100GリンクではデュプレックスLCシングルモードファイバーを使用します。
PSM4 ケーブル vs LR4/CWDM4 ケーブル
概要
100G光ネットワークを計画する際、QSFP28-100G-LR4、CWDM4、PSM4の選択は、本質的に距離、コスト、光ファイバーリソースの間の三者間のトレードオフです：
距離要件：
▪️ 超短距離 (≤500m) → PSM4 (低コスト、マルチコアMPO配線が必要)
▪️ 中距離 (500m~2km) → CWDM4 (コストパフォーマンスに最も優れ、デュプレックスLCファイバーを節約)
▪️ 長距離 (2~10km) → LR4 (安定した波長、信頼性の高いメトロポリタンレベルの伝送)
ファイバーアーキテクチャ：
▪️ リソースが限られている場合 → CWDM4/LR4（2芯LC）が推奨されます
▪️ 高密度・短距離 → PSM4（4×25G分岐をサポート）
コスト感応度：
▪️ 予算優先 → PSM4（WDM機器不要、価格は約5-8%安価）
▪️ 長距離への投資 → LR4（10kmリンクのために技術プレミアムを支払う）
最終的な決定は、実際のリンク長と光ケーブルインフラストラクチャに基づいて行う必要があり、性能とTCO（総所有コスト）のバランスを取らなければなりません。PSM4はファイバーコア数を増やしてコストを抑え、CWDM4は波長分割によって伝送距離を延ばし、LR4は技術によって伝送範囲を拡大します。この3つが連携して、100G QSFP28光インターコネクションの最適なカバレッジネットワークを構築します。
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