100G SFP-DD光トランシーバーとは何ですか？

現在、最も一般的な100GトランシーバーのフォームファクターはQSFP28であり、ほとんどのアプリケーションのニーズを満たしています。しかし、ポート密度のさらなる向上に対する需要の高まりに伴い、SFP-DD（Small Form-factor Pluggable-Double Density）が登場しました。この記事では、100G SFP-DDと100G DSFPトランシーバーの特性、利点、一般的なタイプ、および相違点について説明します。

SFP-DD 100Gの概要

100G光トランシーバーとは？

簡単に言えば、 100G光モジュール は、伝送速度が100Gのトランシーバーです。ここで、Gは光信号伝送速度の単位であるGbpsを表します。一般的に使用されるフォームファクターはQSFP28で、4つの独立した光信号伝送チャネルを備えており、各チャネルの伝送速度は25Gです。 

Double Density SFP-DDフォームファクターとは？

データセンターにおける高スループット化と広帯域化の進展を背景に、サーバーネットワークカードとアクセススイッチは次世代100GEインターフェースへと進化しています。次世代100GEインターフェースは2つの50GE物理チャネルで構成されており、物理チャネル数は前世代のQSFP28インターフェースの半分となり、ポート密度が向上しています。SFP-DDは、この次世代100GEインターフェースです。

SFP-DD（Small Form-factor Pluggable-Double Density）フォームファクタは、2017年のOFCでAlibabaによって提案されました。Alibabaの主導と推進の下、SFP-DD MSA組織は2017年7月12日に設立されました。SFP-DD MSA組織は、次世代400Gデータセンターネットワークにおけるサーバーとスイッチ間の接続のための光電子インターフェース標準、機械構造および放熱標準を策定することを目的としています。

SFP-DDは、従来の4チャネルデータセンターモジュールを2チャネルに置き換え、最大25 GbpsのNRZ変調または56 GbpsのPAM4変調で動作し、最大50 Gbpsまたは112 GbpsのPAM4集約ソリューションを提供します。将来的には、次世代データセンターで必要とされる200G（2x 100G）などのアクセスソリューションも提供でき、データセンターの設置スペースを節約し、次世代データセンターの小型化、高密度化、低消費電力の要件を満たします。

SFP-DDフォームファクタは、現在のSFP/SFP+インターフェイスソリューションとの下位互換性があり、25G SFP28ソリューションから100Gへの円滑なアップグレードの基盤を築くとともに、シングルチャネル光ポートを50Gから100Gへアップグレードするための基本的な技術プラットフォームも確立します。SFP-DDとQSFP-DDは、データセンターネットワークにおける100Gアクセス、および400Gスイッチ間の相互接続のための完全なソリューションを構成できます。

100G SFP-DD光トランシーバーが必要な理由

SFP-DDモジュールには多くの利点があるため、必要とされています。 

まず、SFP-DDはデュアルチャネルアーキテクチャとPAM4高次変調技術を採用しており、従来のNRZ変調と比較してデータスループットが2倍になります。この特長により、AIモデルのトレーニング、8K超高精細動画ストリーミング、リアルタイムのビッグデータ分析など、帯域幅を大量に消費するサービスに完全に適応し、膨大なデータが押し寄せる状況でもノンブロッキング伝送を実現します。

第二に、SFPDDモジュールはデュアルチャネルを採用しており、同じ物理スペース内でポート密度を高め、スペース利用率を向上させることができます。

また、SFP-DD光モジュールはSFP/SFP+と互換性があるため、低コストでの移行が可能です。 

最後に、SFP-DD光モジュールはネットワーク性能を大幅に向上させることができます。より強力なデータ処理能力と低遅延により、大規模なデータストリーミング、ビデオストリーミング、クラウドコンピューティングなどの高負荷アプリケーションを処理する際に、ネットワークの安定性と効率が向上し、大規模なデータ伝送におけるネットワークの安定性と応答性が確保されます。

一般的な100Gb SFP-DDトランシーバーモジュールにはどのような種類がありますか？

100GBASE-DR SFPDD 光モジュール

100GBASE-DR Single Lambda SFPDD光モジュールは100GbE接続を提供し、シングルモードファイバー（SMF）で最大500mまでサポートします。接続には デュプレックスLCコネクタ 1310nmの波長で動作します。SFPDD MSAおよびSFP-DD MIS Rev 2.0規格に準拠したこのトランシーバーは、2x26.5625G PAM4電気レーンを単一の53.125G PAM4光チャネルに変換し、IEEE 100GBASE-DR仕様に準拠しています。

100GBASE-FR SFPDD光ファイバモジュール

100G FR SFP-DDモジュールは、1310nmで動作するシングルモードファイバー上で100G Ethernet伝送をサポートするよう設計されています。伝送距離は最大2kmです。このモジュールはデュプレックスLCコネクタを使用し、SFP-DD MSAおよびSFP-DD MIS Rev 2.0規格に準拠し、IEEE 100GBASE-FR規格の要件を満たすために、2つの26.5625G PAM4電気チャネルを単一の53.125G PAM4光チャネルに結合します。

100GBASE-LR SFPDD 光トランシーバーモジュール

SFP-DD Single Lambda 100GBASE-LRモジュールは、1310nmの波長とデュプレックスLCコネクタを使用し、最大10kmの到達距離でシングルモードファイバー（SMF）上の100GBASE Ethernet伝送を行うように設計されています。このトランシーバーは、SFP-DD MSAおよびSFP-DD MIS Rev 2.0規格にも準拠しています。2つの26.5625GBd PAM4電気レーンを単一の53.125GBd PAM4光チャネルに統合し、IEEE 100GBASE-LR仕様に完全準拠しています。

100G DSFPとSFP-DDの違いとは？

100G DSFPと100G SFP-DDの違いを説明する前に、DSFP 100Gとは何かを理解する必要があります。

DSFP（デュアルチャネル・スモールフォームファクタ・プラガブル）MSA規格は、10Gポイントツーポイント用途の光モジュールを定義しています。これは、2つの電気レーンをサポートし、SFP+パッケージ仕様と互換性のあるデュアル送信・デュアル受信光モジュールです。5Gネットワーク向けに、高密度かつ低コストの光モジュールソリューションを提供できます。DSFPの実装密度はSFPの2倍で、既存のSFP仕様と互換性があります。

DSFPは、NRZ形式で最大28Gbps、PAM4を介して電気チャネルあたり56Gbpsをサポートでき、これは既存のSFPの2倍のチャネル数です。そのため、DSFPは56GbpsのNRZまたは112GbpsのPAM4伝送に対応可能となり、将来的にはPAM4に基づく224Gbps伝送にも対応する予定です。

DSFPとSFP-DDの主な違いは、用途と拡張性にあります。DSFPは、中速（100Gなど）の効率的な帯域幅管理に適しており、企業ネットワークや一般的なデータセンターでよく使用されます。一方、SFP-DDは、より高密度なチャネル設計（8レーンへの容量拡張が可能）により400Gの超高速通信を実現でき、主にトラフィックが集中する大規模データセンター向けです。また、従来のSFP/SFP28モジュールとの互換性があるため、将来のアップグレードにもより適しています。つまり、DSFPは実用的な中速ニーズを重視し、SFP-DDは高密度化と将来の拡張性を重視しています。

結論

100G SFP-DD光トランシーバーは、デュアルチャネルおよびPAM4技術を採用しています。ポート密度を2倍に高め、SFP/SFP+との互換性も備えています。100G DSFPモジュールと比較して、SFP-DD 100Gは将来の拡張性と高密度アプリケーションの面で優れています。総じて、その高密度性と将来の拡張性により、SFP-DD 100Gは100Gおよびそれ以上の高速ネットワークを構築するための重要な選択肢となっています。