SFPモジュールの紹介：SFPの意味、光ファイバーSFP、および銅線SFPの種類

SFPモジュールとは何ですか？

SFPはSmall Form-factor Pluggableを意味します。SFPモジュールは、SFP光ファイバーモジュールまたはSFPトランシーバーとも呼ばれます。その名が示すとおり、SFPモジュールはデータ通信に使用される小型でホットプラグ対応の光ファイバーネットワークデバイスです。一般的にGigabit Ethernetネットワークで使用され、次の速度を提供します 1.25 Gbit/s.

SFPモジュールには、以下を含む多くの主要な属性があります。

• 小型 - SFPモジュールはGBICモジュールから発展したものです。GBICはGigabit Interface Converterを意味します。SFPとGBICはいずれもGigabit Ethernetに適用され、最大1000Mbpsの速度を提供します。ただし、SFPモジュールのサイズはGBICモジュールの半分以下です。以下は、SFPトランシーバーとGBICトランシーバーを比較した図です。サイズが小さいため、SFPポートを備えたスイッチは、GBICポートを備えたスイッチよりも高いポート密度を実現できます。

GBICモジュールとSFPモジュールの比較

GBICポートスイッチ vs SFPポートスイッチ

• ホットプラグ対応 - SFPモジュールはホットプラグに対応しています。つまり、電源を切ることなく、モジュールをスイッチに接続したり、スイッチから取り外したりできます。ホットプラグにより、ネットワークを停止せずにネットワーク管理者がシステムをアップグレードおよび拡張できるため、保守作業が簡素化されます。

SFPはどのように動作しますか？

SFP光モジュールは以下で構成されています：

レーザー（送信機TOSAおよび受信機ROSAを含む）、回路基板IC、外部付属品。外部付属品には、シェル、ベース、PCBA、プルリング、バックル、ロック解除部品、ゴムプラグが含まれます。識別しやすくするため、一般にプルリングの色によって異なる種類のSFPモジュールを識別します。

SFPモジュールの構造

OSIモデルの物理層で動作するSFPモジュールは、光ファイバー通信ネットワークの中核部品の1つです。その目的は、光ファイバー通信における電気・光変換および光・電気変換を実現することです。SFP光モジュールの動作原理図を以下に示します。

SFPの動作原理図

まず、特定の符号レートを持つ電気信号がSFPインターフェースを介して入力されます。 内部の駆動チップで処理された後、レーザーダイオード ( LD) ドライバーまたは発光ダイオード (LED) が変調された光信号を放射します。 光信号が光ファイバーを介して伝送された後、受信側のSFPインターフェースがLEDによって光信号を電気信号に変換し、最後にプリアンプで処理した後に電気信号を出力します。

SFPの種類 

分類基準の違いにより、SFPモジュールにはさまざまなタイプがあります。具体的なSFPモジュールのタイプは次のとおりです。

1. 伝送媒体: 光ファイバーケーブルと銅線ケーブルという異なる伝送媒体に基づき、SFPモジュールには光ファイバーSFPと銅線SFPがあります。

• 光ファイバーSFPモジュール 含む: 1000BASE-SX SFPモジュール、1000BASE-LX SFPモジュール、1000BASE-EX SFPモジュール、1000BASE-EZX SFPモジュール、BiDi SFPモジュール、CWDM SFPモジュール、およびDWDM SFPモジュール。これらはLCコネクタを備えた構造になっています。BiDi SFPはシンプレックスLCコネクタを使用し、その他はデュプレックスLCコネクタを使用します。光ファイバーSFP光モジュールの最大伝送距離は、LC-LCシングルモード光ファイバーケーブルで接続した場合、数百キロメートルに達します。

光ファイバーSFPと銅線SFPの比較

• 銅線SFPモジュール 含む: 1000BASE-T SFPモジュール。LCコネクターの代わりにRJ-45コネクターを使用します。1000BASE-T銅線SFPは、銅線ツイストペアCat5eケーブルまたはそれ以上（Cat6/Cat6a）を介して、最大100メートルのリンク長を実現します。

2. ケーブルコア径: 接続するケーブルのコア径の違いに基づき、SFPモジュールはマルチモードSFPとシングルモードSFPに分類できます。

• マルチモードSFPモジュール: マルチモード光ファイバーケーブルで動作するSFPモジュールを指します。マルチモードファイバーケーブルは、シングルモードファイバーケーブルよりもコア径が比較的大きいため、複数の伝搬モードが可能となり、モード分散による制限を受けます。モード分散はファイバーケーブルの伝送容量に影響するため、マルチモードファイバーケーブルは比較的短距離の通信にのみ適しており、マルチモードSFPモジュールも同様です。最も一般的なマルチモードSFPトランシーバーモジュールは1000BASE-SX SFPで、1.25 Gbit/sの速度で最大550mの距離に対応します。

• シングルモードSFPモジュール: シングルモード光ファイバーケーブルで動作するSFPモジュールを指します。シングルモード光ファイバーケーブルは、コア径が小さく、単一モードの光のみを伝送するように設計されています。シングルモードファイバーのモード分散はマルチモードファイバーよりもはるかに狭いため、マルチモードファイバーより高い帯域幅をサポートし、通常は長距離ネットワークで使用されます。1000BASE-LX、1000BASE-EX、1000BASE-EZX、BiDi SFP、CWDM SFP、DWDM SFPは、いずれもシングルモードSFPトランシーバーモジュールです。

一般に、シングルモード光ファイバー用の機器（光ファイバーケーブル、トランシーバーモジュールなどを含む）は、マルチモード光ファイバー用の機器よりも高価です。

適切なSFPモジュールの選び方

適切な SFP 仕様を選択する

光トランシーバーの主な仕様には、速度、伝送距離、波長、インターフェース、メディアタイプ、動作温度が含まれます。SFP モジュールも例外ではありません。SFP モジュールの具体的なパラメーターは以下のとおりです。

速度: 1.25G/s

伝送距離: 数百メートルから数百キロメートル

波長: 850nm、1310nm、1550nm、CWDM/DWDM波長

インターフェース: RJ45/Duplex LC/Simplex LC

伝送モード： マルチモード/シングルモード

メディアタイプ: 銅線 Cat 5e/6/6a、MMF OM3/4/5、SMF OS2

動作温度:  商用温度（0-70°C）、拡張温度（-20-85°C）、産業用温度 （-40-85℃）。

SFPモジュールを選択する際は、既存のスイッチまたはルーター機器のSFPポートと、実際の用途要件を考慮する必要があります。たとえば、ネットワークスイッチにSFP RJ45ポートが搭載されている場合、光ファイバーモジュールではなく、1000BASE-T SFPモジュールのみを挿入できます。 アプリケーションシナリオが長距離伝送の場合は、マルチモードSFPではなく、シングルモードSFPモジュールを選択する必要があります。

100%の互換性を確保してください 

サードパーティ製SFPモジュールにはコスト効率の面で利点がありますが、互換性の問題を重視する必要があります。QSFPTEKなどの信頼できるサードパーティメーカーは、単なるエミュレーションテストではなく、OEM’sスイッチ&ルーターデバイスの正確な仕様に合わせて、SFPモジュールの100%にコーディングとテストを実施します。SFPモジュールがOEMスイッチまたはルーターと完全な互換性および相互運用性を備えていることを検証することは、SFPサプライヤーにとって不可欠です。

低消費電力も考慮する必要があります

データセンターのOPEXは、SFPモジュールの消費電力と密接に関係しています。光モジュールの消費電力は、サプライヤー‘の製造品質によって異なります。一部のサプライヤーは、より安価で低品質な部品を使用している場合があります。製造されたSFPモジュールは正常に動作しても、消費電力が高く、長期間の使用では信頼性に欠けます。 

同じタイプの2つの光モジュールでも、消費電力には数ワットまたは数ミリワットの差があり、それが大きな違いを生みます。2つの10G光モジュールの消費電力がそれぞれ3Wと2.5Wであると仮定すると、48Gスイッチの光モジュールの消費電力は144W（前者）と120W（後者）に達します。現在ネットワークにこのような48Gスイッチが16pcsある場合、合計値は2300ワットと1920ワットになります。これは、消費電力の低い光モジュールを使用することで、中規模から大規模のネットワークにおいて大量のエネルギーと運用コストを削減できることを示しています。

SFPのバリエーション

SFPは2001年に導入されて以来、多くの新しい派生規格へと進化してきました。代表的なSFP派生規格には、SFP+、SFP28、QSFP+、QSFP28、QSFP56、QSFP-DDなどがあります。これらのトランシーバーモジュール’の主な仕様を以下の表にまとめています。

結論

上記の記事では、SFPの意味、SFPとは何か、SFPの構造、その仕組み、SFPの種類とバリエーションについて詳しく説明しています。SFPモジュールまたはSFPモジュールの各種バリエーション（SFP+/SFP28/QSFP+/QSFP28/QSFP56/QSFP-DD）が必要な場合は、QSFPTEKで最もリーズナブルな価格と高品質な性能を備えた製品を入手できます。ぜひご覧ください www.qsfptek.com, または以下より営業チームにお問い合わせください [email protected].