IDC Spine-Leafケーブル配線ソリューションガイド：トランシーバー対DACケーブル対AOCケーブル

Spine-Leafネットワークアーキテクチャは、新しいデータセンタートポロジーアーキテクチャです。従来の3層アーキテクチャとは異なり、Spine-Leafアーキテクチャはスパインとリーフの2層で構成されます。主流のネットワーク配線ソリューションには、ダイレクトアタッチケーブル（DAC）、アクティブ光ケーブル（AOC）、および光トランシーバー + 光ファイバーケーブルがあります。ネットワークアーキテクチャに適した配線システムを選択することが重要です。この記事では、Spine-Leafアーキテクチャの各部分に適したソリューションを説明します。

スパイン・リーフネットワークアーキテクチャが重要なのはなぜですか？

データセンターの従来のスイッチネットワークアーキテクチャでは、図1に示すように、コア・アグリゲーション・アクセスという3層ネットワークアーキテクチャが採用されています。従来の3層アーキテクチャでは、2台のアクセススイッチ間の通信にアグリゲーション・コア・アグリゲーション層の3台のスイッチが必要になる場合があり、大規模な仮想データセンターには適していません。 

データセンターで処理されるデータストリームはますます大規模になっており、ネットワークシステムには、より低いレイテンシー、より広い帯域幅、より迅速な導入、より高い拡張性が求められています。そこで登場したのが、インターネットデータセンター構築の第一選択肢となるSpine-Leafネットワークアーキテクチャです。従来の3層構造とは異なり、Spine-Leafネットワークアーキテクチャは2層ネットワークアーキテクチャを採用し、図1に示すように、すべてのアクセススイッチ（Leafスイッチ）と集約スイッチ（Spineスイッチ）の間にリンクを確立します。このアーキテクチャでは、データセンター内の任意の2台のアクセススイッチが、中間スイッチを介さずに直接通信できます。また、各アクセススイッチと集約スイッチ間の効率的な通信を確保するための十分な帯域幅があります。さらに、Spine-Leafアーキテクチャはデータセンターの拡張にも適しており、異なるSpine-Leafネットワークを相互接続することで、需要に応じてインターネットデータセンターを動的かつ段階的に構築できます。

図1 - 従来の3層ネットワークアーキテクチャと2層Spine-Leafアーキテクチャの比較

Spine-Leafアーキテクチャ配線ソリューション：トランシーバー vs DACケーブル vs AOCケーブル

対応距離の比較：トランシーバー vs DACケーブル vs AOCケーブル

現在のネットワーク速度は400Gb/sに達しており、今後数十年でEthernetデータが800Gb/s、さらには1.6Tb/sに達すると予測できます。Spine-LeafおよびSpine-Core Spineネットワークの長距離リンクでは、伝送距離に明確な優位性がある、光ファイバーケーブルソリューションに適合したトランシーバーが依然として第一の選択肢です。規格ISO 11801によると、   サポートされる距離は、シングルモードファイバー（SMF）では最大2km、マルチメディアファイバー（MMF）を使用する場合、10G Ethernetでは最大300m～400m、40G/100G Ethernetでは最大100m～150mです。

～については ダイレクトアタッチケーブル（DACケーブル） および アクティブ光ケーブル（AOCケーブル） ケーブル配線ソリューションについて、IEEEでは、400Gb/sのデータレートでDACケーブルがサポートする距離を最大7m、AOCケーブル配線ソリューションがサポートする距離を最大30mと規定しています。そのため、リンク長が5m以内の場合はDACとAOCのどちらのケーブル配線ソリューションも適していますが、リンク長が5mから30mの場合はAOCケーブル配線ソリューションの方がより適しています。

コスト比較：トランシーバー vs DACケーブル vs AOCケーブル

表1は、QSFPTEK社のDAC、AOC、トランシーバー配線ソリューションの価格比較を示しています。さまざまなデータレートにおいて、DACおよびAOC配線システムは、トランシーバーおよび光ファイバー配線システムと比較して明確な優位性があることが分かります。3つの配線ソリューションのうち、DAC配線ソリューションは最も低コストであり、さまざまなデータレートの伝送において、トランシーバー配線システムの約20～40パーセントにすぎません。そのため、Spine-LeafネットワークアーキテクチャにおけるTop-of-Rack（ToR）スイッチとサーバー間の短距離リンクでは、DACおよびAOC配線ソリューションの方がコストを削減できます。

表1 - QSFPTEK ケーブリングソリューションのコスト：トランシーバー vs DAC vs AOC

* トランシーバー配線ソリューションには、2個のトランシーバーと1本の光ファイバーケーブルが含まれます。

* 上表の3つのソリューションの価格は、リンク長3mに基づいています。

消費電力の比較: トランシーバー vs DACケーブル vs AOCケーブル

消費電力は、業界で常に最も懸念される問題の1つです。Internet Data Centerの運用および保守における最大の支出は電気代です。表2は、DAC、AOC、およびトランシーバー配線ソリューションの消費電力を示しています。現在のSpine-Leafネットワークアーキテクチャは主に10Gb/sおよび25Gb/sであるため、以下の表から、DACおよびAOC配線ソリューションがトランシーバーソリューションよりも優れた選択肢であることが分かります。

表2 - QSFPTEKケーブル配線ソリューションの消費電力：トランシーバー vs DAC vs AOC

信頼性と互換性の比較：トランシーバー vs DAC vs AOC

信頼性に関しては、トランシーバー配線ソリューションではファイバーコネクタをデバイスインターフェースに接続し、光ファイバー端面を清潔に保つ必要があるため、グループウェアパターンで存在するDACおよびAOC配線ソリューションの方が、トランシーバー配線ソリューションよりも信頼性に優れています。

互換性については、トランシーバーはDACおよびAOCケーブルよりも優れた互換性を備えています。後者はサードパーティ製の組み立て済みトランシーバーモジュールを採用しており、特定ブランドのデバイスに応じて互換性テストを実施する必要があるためです。

結論

前述のトランシーバー光ファイバー配線ソリューションとDACおよびAOCソリューションの違いを踏まえ、Spine-Leafネットワークリンクの各部分の特徴と要件を組み合わせると、適切な配線ソリューションの選択方法は次のようにまとめられます：

a. Spine-Leafネットワークアーキテクチャのバックボーンでは、長距離伝送と高い互換性が求められるため、光ファイバー配線ソリューションに適合するトランシーバーを推奨します。

b. Leafスイッチ/ToRスイッチからサーバーまでの7メートル以内の短距離リンクでは、コストと消費電力の利点からDACケーブルが推奨されます。特に、DACケーブルは同軸シールド付きTwinax銅ケーブル構造であるため、太くかさばるケーブルとなり、高密度サーバー導入には適していません。

c. 30メートル以内の短距離Spine-Leafブランチリンク、および7メートルを超えるLeafスイッチ/ToRからサーバーへのリンクには、AOCケーブルを推奨します。DACケーブルと比較して、光ファイバーで構成されたAOCケーブルはより細く軽量で、高密度のサーバー導入に適しています。

データセンターのケーブル配線ソリューションについてご不明な点がございましたら、  ぜひご覧ください QSFPTEK.COM [email protected]までお問い合わせください。