400G/800GネットワークでOSFPポートとQSFP-DDポートを相互接続する方法

400G/800GネットワークでOSFPとQSFP-DDの相互接続が重要なのはなぜですか？

400G/800Gネットワークの導入が加速する中、データセンターでは多くの場合、両方を使用する必要があります OSFP さまざまなデバイスやシナリオのニーズを満たすQSFP-DDパッケージがあります。トラフィックが増加し続ける中、複数の高速光モジュールが共存することが一般的になり、異なるインターフェース間の相互接続性が重要な課題となっています。

OSFPとQSFP-DDは設計が異なるため、適切な相互接続ソリューションがない場合、リンクの安定性と導入効率に影響を及ぼす可能性があります。したがって、2種類のポート間で効率的な相互接続を実現することは、柔軟なネットワーク拡張と円滑なアップグレードを確保するための重要な前提条件です。 

400G/800G OSFPおよびQSFP-DDフォームファクターの概要

OSFPモジュールとは何か、そして高速ネットワークにとってなぜ重要なのか？

OSFPは8つの高速チャネルをサポートする新しいプラガブルフォームファクターで、当初は400Gbps（8x50Gまたは4x100G）をサポートします。QSFP-DDよりわずかに幅が広く奥行きもありますが、1Uフロントパネルあたり32個のOSFPポート、および1Uスイッチングスロットあたり14.4Tbpsを引き続きサポートします。OSFP光モジュールは、信号整合性と熱性能を向上させるよう設計されており、次世代の800G光モジュールで8つの100Gbps（8x100G）チャネルを利用できるため、400Gから800Gへ容易にアップグレードできます。OSFPは100G QSFP光モジュールとの下位互換性も備えています。

高速ネットワークにおいて、OSFPモジュールは高密度伝送を可能にするだけでなく、放熱性と保守性にも優れているため、トラフィックが急増してもデータセンターを安定して稼働させることができます。

OSFP Finned Top、OSFP Close Top、OSFP-RHS Flat Topの違いとは？

OSFPフィン付きトップモジュールとは何ですか？

フィン付きトップOSFP モジュール上部には金属製ヒートシンクが搭載されており、放熱のための表面積が大幅に拡大し、エアフロー効率が向上しています。この設計は、AIデータセンターや800Gスイッチ環境など、高電力・高密度の導入に適していますが、シャーシ内のスペースとエアフロー設計に対する要件が厳しいという欠点があります。

OSFP Close Topモジュールとは？

OSFP Closed Top設計では、ヒートシンクフィンの上部にカバープレートを備えています。Closed Top設計は、従来の空冷システムに適しているだけでなく、液冷アーキテクチャとの高い互換性も備えており、さまざまなデータセンター冷却ソリューションの導入ニーズに対応します。

OSFP-RHSフラットトップモジュールとは何ですか？

フィン付きトップとは異なり、フラットトップモジュールには目に見える放熱構造が組み込まれていません。その代わりに平坦な筐体設計を採用し、放熱はヒートシンク、エアダクト、液体冷却装置など、スイッチまたはサーバーの内部冷却システムに委ねられます。この設計により、より統一されたエアフロー管理が可能になり、デバイス全体の熱設計の一貫性が向上します。

QSFP-DDモジュールとは何か、データセンターでどのような役割を果たすのか？

QSFP-DD（Double Density）は、従来のQSFPをベースにしたアップグレードパッケージです。電気チャネルを4から8に拡張することで、200G、400G、さらには800Gの伝送速度に対応します。同時にQSFP+/QSFP28との下位互換性も備えており、既存のネットワークをより高速な環境へ円滑に移行できます。

データセンターでは、QSFP-DDは主にポート密度と全体的な帯域幅容量を向上させるために使用され、限られたスペース内でスイッチがより多くの高速接続を提供できるようにします。クラウドコンピューティング、DCI、その他のシナリオで広く使用されており、現在の400Gネットワーク展開における主流の選択肢の一つでもあります。

QSFP-DDおよびOSFPコネクタトランシーバーを正常に相互接続するための基本原則

プロトコルの一貫性を確保する

相互接続する2つのモジュールは、同じ通信プロトコルに準拠している必要があります。たとえば、Ethernetモジュールは別のEthernetモジュールとのみ接続できます。EthernetとInfiniBandまたはFibre Channelなど、異なるプロトコルが混在している場合、フォームファクターが同一であってもリンクを確立できません。したがって、導入前に、モジュールが準拠する規格と適用シナリオを明確に定義する必要があります。

光ポート変調を一致させる

光モジュールの相互接続では、電気信号の速度が異なる場合がありますが、光側の伝送速度と変調方式は一致している必要があります。たとえば、一方のOSFPモジュールが4×100G PAM4光信号を使用する場合、もう一方のQSFP-DDモジュールも同じ仕様の光信号を出力する必要があります。そうでなければ、正常な通信はできません。

ファイバーモードの互換性を維持する

モジュールの両端で使用する光ファイバーケーブルは、同じ種類でなければなりません。つまり、両方ともシングルモードまたはマルチモードにする必要があります。この2種類は動作波長、伝送損失、用途が大きく異なるため、混在させるとリンクが不安定になったり、通信が完全に失敗したりする可能性があります。 

400Gおよび800GのOSFPポートとQSFP-DDポートを相互接続するためのソリューション

QSFP-DD 400G SR4 から Flat Top OSFP 400G SR4

データセンター内の短距離・高速インターコネクトでは、スイッチに400G QSFP-DD SR4モジュールを導入し、ネットワークアダプターには400G OSFPフラットトップSR4モジュールを使用して、MTP/MPO-12マルチモード光ファイバーパッチコードで接続できます。両モジュールは4つの100G PAM4パラレル光チャネルを使用し、ポート間のシームレスな通信を実現します。この費用対効果の高いソリューションは、ToRスイッチとサーバー間の高速・短距離接続に最適で、通常は100 metersを超えない光ファイバーリンクに適しています。

QSFP-DD 400G DR4からフラットトップ400G OSFP DR4へ

中距離から長距離の伝送が必要なシナリオでは、400G QSFP-DD DR4および400G OSFPフラットトップDR4モジュールが効率的な相互接続ソリューションを提供します。これらのモジュールは、4×100G PAM4パラレル光信号を採用し、QSFP-DDスイッチポートとOSFPネットワークインターフェイスカードポート間の接続を実現します。MTP/MPO-12 OS2光ファイバーケーブルと組み合わせることで、このソリューションは最大約500mの伝送距離をサポートします。

QSFP-DD 400GからフラットトップOSFP 400GへのDAC

同一ラック内または隣接するラック間でスイッチとサーバーを相互接続するシナリオでは、DACまたはAOCケーブルがシンプルかつ効率的なソリューションとなります。400G QSFP-DDから400G OSFPフラットトップへのDACケーブルを使用すると、追加の光モジュールを必要とせず、ポート間をプラグアンドプレイで直接接続できます。DACまたはAOCケーブルを使用する際は、その変調方式が接続先デバイスのポート速度と一致していることを確認する必要があります。たとえば、DACがQSFP-DD側で4×100G PAM4変調を使用している場合、8×50G PAM4変調を使用する400G QSFP-DDスイッチとは互換性がありません。

OSFP 800Gフィン付きトップ、デュアル400G QSFP-DDへのブレイクアウト

標準的な400G対400Gの直接接続に加え、800G OSFPフィン付きトップモジュールは、単一の800Gポートを2つの独立した400Gポートにブレークアウトできます。このモジュールは8×100G PAM4変調を使用し、2本のMTP/MPO-12 OS2光ファイバーパッチケーブルを介してQSFP-DDスイッチ上の2つの400Gモジュールに接続することで、ポート間のシームレスな相互運用性を実現します。

結論

OSFPとQSFP-DDは、400G/800G光モジュールの2つの主要なフォームファクターです。プロトコルの一貫性、光ポートの変調方式の一致、ファイバーモードの互換性を確認することで、2つのモジュールのパッケージが異なる場合でも、相互接続できます。