400G 光トランシーバーとは何ですか?種類、用途、卸売調達ガイド

インフラストラクチャを 100G を超えて拡張するデータセンター設計者やネットワークエンジニアは、高密度、高帯域幅の相互接続設計の次のステップとして 400G 光トランシーバに遭遇することが増えています。まだ 400G光トランシーバー 複数のフォームファクタがあり、さまざまな光技術を使用し、到達距離、ファイバ要件、消費電力が大幅に異なるため、低速の場合よりも選択の決定が複雑になります。

このガイドでは、主要な 400G トランシーバーの種類、技術的な違い、対応するアプリケーション、サードパーティメーカーから調達する際の注意事項について説明します。

400G 光トランシーバーとは何ですか?

あ 400G光トランシーバー は、総速度 400 ギガビット/秒でデータを送受信するプラグ可能な光モジュールです。スイッチ、ルーター、またはサーバーの互換性のあるポートに接続し、ホストデバイスからの電気信号を光ファイバーケーブルで送信するための光信号に変換し、受信した光信号を電気信号に変換します。

400G トランシーバーは、2 つのアプローチのいずれかによって高いデータレートを実現します。1 つは光レーンの数を増やす（並列光）か、高度な変調形式（主に PAM4（パルス振幅変調 4 レベル））を使用して、同じ物理インフラストラクチャ上で NRZ（Non-Return-to-Zero）変調が実現できる速度を超えてレーンあたりのデータレートを増加することです。

400G トランシーバーの主なフォームファクターは次のとおりです。 QSFP-DD (クアッドスモールフォームファクタープラガブル倍密度) そして OSFP (オクタルスモールフォームファクタープラガブル) 、どちらも 1 レーンあたり 50G で 8 つの電気レーンをサポートし、400G の総レートを実現します。

400G光トランシーバーの主な種類

400G トランシーバーエコシステムには現在、いくつかの異なる光インターフェイス規格が含まれており、それぞれが到達距離、ファイバーの種類、コストのさまざまな組み合わせに合わせて最適化されています。

400G SR8 — 短距離、マルチモードファイバー

の 400G SR8 トランシーバー マルチモードファイバー (OM4 または OM5) 上で 8 つの並列光レーンを使用し、PAM4 変調を使用してレーンごとに 50G を送信します。最大到達距離は OM4 で 100 メートル、OM5 ファイバーで 150 メートルです。 SR8 には、MPO-16 コネクタと 16 本のファイバストランド (8 送信、8 受信) が必要なため、MPO ファイバプラントがすでに設置されている環境に適しています。これは、データセンター内の短距離接続向けの最も低コストの 400G 光ソリューションです。

400G DR4 — シングルモード、到達距離 500 メートル

の 400G DR4 トランシーバー は、レーンあたり 100G の PAM4 変調を備えた 4 つの並列シングルモードファイバーレーンを使用します。 MPO-12 コネクタを使用した OS2 シングルモードファイバーでの最大到達距離は 500 メートルです。 DR4 は、同じキャンパス内のデータセンターの建物間の接続、およびマルチモードファイバーの到達距離が不十分な大規模なデータセンターフロア内の列またはポッド間の接続のための標準 400G ソリューションです。

400G FR4 — シングルモード、到達距離 2 km

の 400G FR4 トランシーバー は、1 対のシングルモードファイバストランド (1 つの LC 二重接続) に多重化された 4 つの CWDM 波長を使用し、各波長は 100G PAM4 を伝送します。最大到達距離は 2 キロメートルで、データセンター相互接続 (DCI) アプリケーション、メトロキャンパス接続、コロケーション施設への接続に適しています。単一の LC デュプレックスインターフェイスは、ファイバー数に制約がある環境では大きな利点となります。

400G LR4 — シングルモード、到達距離 10 km

の 400G LR4 トランシーバー 単一の LC デュプレックスファイバーペアで 4 つの LAN-WDM 波長を使用して、FR4 アプローチを 10 キロメートルまで延長します。 2 km では不十分な長距離 DCI およびメトロ相互接続アプリケーション向けに設計されています。 LR4 トランシーバーは、10 km の伝送に必要な光出力が高いため、到達距離の短いバージョンよりも多くの電力を消費します。

400G QSFP-DD と OSFP フォームファクターの比較

QSFP-DD と OSFP のフォームファクタはどちらも 400G トランシーバをサポートしていますが、サイズ、電力エンベロープ、および熱管理機能が異なります。

QSFP-DD: 一部のプラットフォームでは QSFP28 ポートとの下位互換性があります。より小型のフォームファクタで、ポートあたりの最大消費電力は約 14 W です。スイッチラインカードとして最も広く導入されている 400G フォームファクタ。
OSFP: フォームファクターが大きくなり、ポートあたり最大消費電力が約 21 W になります。より高い光パワー要件を備えた 400G トランシーバー (LR4 および長距離バリアント) および次世代 800G モジュール開発に推奨されます。

400G トランシーバーのアプリケーション

各 400G トランシーバータイプが配置されている場所を理解すると、調達チームがネットワーク内の各接続タイプに適切なモジュールを指定するのに役立ちます。

ハイパースケールデータセンターファブリック

大手クラウドプロバイダーのハイパースケールデータセンターが 400G トランシーバー導入の主な推進力です。最新のハイパースケールファブリックのスパインからリーフへの接続では、400G QSFP-DD SR8 または DR4 トランシーバーを使用して、ビットあたりのコストを最小限に抑えながら最高のポート密度を実現します。ポートあたり 100G から 400G への移行により、特定のファブリック帯域幅に必要な物理ポートとケーブルの数が 4 分の 1 に減り、大規模な資本コストと運用コストが大幅に削減されます。

エンタープライズコアとアグリゲーション

高帯域幅のコア要件を持つエンタープライズネットワークが導入されています 400G光トランシーバーs コアスイッチとアグリゲーションルーターで、複数の 100G アクセスレイヤ接続からの結合トラフィックを処理します。 FR4 トランシーバーは、地下鉄圏内のデータセンターとコロケーション施設間の接続に一般的です。

電気通信およびサービスプロバイダーネットワーク

通信事業者は、メトロおよび地域ネットワーク接続に 400G LR4 およびより長距離の 400G トランシーバーを使用し、複数の低速波長を単一の 400G 接続に置き換えて容量を増加し、運用の複雑さを軽減します。

あI and GPU Cluster Interconnect

大規模な AI トレーニングインフラストラクチャには、GPU サーバー間の非常に高帯域幅で低遅延の相互接続が必要です。 400G QSFP-DD AOC および DAC AI トレーニングクラスターでは、ラック内および隣接するラックの GPU サーバー接続にケーブルが広く導入されており、帯域幅密度とケーブル重量の両方が重要な制約となります。

400G 光トランシーバーメーカーを評価する方法

調達 400G光トランシーバーs サードパーティメーカーの製品は、その製品が実稼働ネットワークで確実に動作するかどうかを決定するいくつかの要因に注意する必要があります。

PAM4 DSP テクノロジー

PAM4 変調を使用する 400G トランシーバーには、PAM4 信号をエンコードおよびデコードするための高度なデジタル信号処理 (DSP) チップが必要です。 DSP の品質とパフォーマンスは、トランシーバーのエラー率、消費電力、動作温度範囲に直接影響します。確立されたサードパーティメーカーは、大手チップセットベンダーの実績のある DSP ソリューションを使用し、各生産ロットのアイダイアグラムと BER テストデータを提供できます。

プラットフォームの互換性と EEPROM コーディング

メーカーがターゲットスイッチプラットフォーム (Cisco、Arista、Juniper、Huawei、H3C、またはその他のベンダー) の EEPROM コーディングをサポートしていることを確認します。包括的なコーディングライブラリと迅速なコーディング更新のためのプロセスを備えたメーカーは、複数のプラットフォーム世代にわたる展開に不可欠です。

のrmal Performance

400G トランシーバーはモジュールあたり 5W ～ 14W を消費しますが、これは低速モジュールに比べて大幅に多くなります。トランシーバーモジュール内とホストスイッチのエアフロー設計の両方における熱管理は、持続的かつ信頼性の高い動作のために重要です。動作温度範囲の仕様をリクエストし、トランシーバーの熱設計がホストスイッチのエアフロー方向およびポート密度と互換性があることを確認してください。

生産テストと品質保証

高速光トランシーバには、光パワー測定、波長検証、消光比テスト、アイダイアグラム解析、および極度の動作温度での BER テストを含む包括的な製造テストが必要です。自動テスト装置 (ATE) プラットフォームを備えたメーカーは、すべてのユニットの 100% テストを実行し、リクエストに応じてユニットごとのテストデータを提供できます。

よくある質問 (FAQ)

Q: 400G QSFP-DD と 400G OSFP の違いは何ですか?

あ: Both QSFP-DD と OSFP は、レーンあたり 50G で 8 つの電気レーンを使用する 400G 光トランシーバーのフォームファクター標準です。 QSFP-DD は物理的に幅が既存の QSFP28 フォームファクタと同様であるため、スイッチのフロントパネルでのポート密度の向上と、一部のプラットフォームでの QSFP28 ポートとの下位互換性が可能になります。 OSFP はわずかに大きく、消費電力制限が約 21W と高いため、より高出力の 400G バリアントや将来の 800G モジュールに適しています。ほとんどのハイパースケール展開ではポート密度を高めるために QSFP-DD が使用されますが、OSFP は到達距離が長く高電力のアプリケーションに推奨されます。

Q: 400G トランシーバーを既存の 100G QSFP28 ポートで使用できますか?

あ: No. 400G QSFP-DD トランシーバー 見た目は似ていますが、物理的または電気的に 100G QSFP28 ポートとの互換性はありません。 QSFP-DD には、QSFP28 の 4 レーンに対して 8 レーンの倍密度の電気インターフェイスがあり、QSFP-DD 標準をサポートするホストポートが必要です。一部のスイッチプラットフォームでは、ブレークアウトオプションを提供しており、ブレークアウトケーブルを使用して 1 つの 400G QSFP-DD ポートを 4 つの 100G 接続に分割できます。

Q: 400G SR8 トランシーバーにはどのようなファイバータイプが必要ですか?

あ: 400G SR8 トランシーバーs MPO-16 コネクタを備えた OM4 または OM5 マルチモードファイバーが必要です。 OM4 ファイバーは 100 メートルの到達距離をサポートし、OM5 ファイバーは 150 メートルの到達距離をサポートします。 MPO-16 コネクタは、単一のコネクタ本体に 16 本のファイバストランド (送信用に 8 本、受信用に 8 本) を提供します。既存のファイバープラントで MPO-12 コネクタを使用している場合、SR8 トランシーバーと接続するにはファンアウトまたは変換ソリューションが必要です。

Q: 一般的な 400G QSFP-DD トランシーバーの消費電力はどれくらいですか?

あ: Power consumption for 400G QSFP-DD トランシーバー 光インターフェイスのタイプによって異なります。 SR8 モジュールは通常、8W ～ 10W を消費します。 DR4 モジュールは 10W ～ 12W を消費します。 FR4 モジュールは 12W ～ 14W を消費します。 LR4 モジュールは最大 14W を消費する場合があります。これらの数値は、ホストポートから引き出され、モジュール内で熱として放散される電力を表しています。これは、高密度 400G 導入におけるスイッチの熱設計における重要な考慮事項です。

Q: 中国のメーカーからの 400G トランシーバーの大量注文のリードタイムはどれくらいですか?

あ: Standard lead times for bulk 400G光トランシーバー 中国の老舗メーカーからの注文は、標準仕様の生産の場合、通常、注文確認後 15 ～ 30 営業日かかります。特定のプラットフォームとの互換性を実現するためのカスタム EEPROM コーディングでは、初期コーディングのセットアップに 3 ～ 5 営業日かかります。緊急の注文には十分な事前通知があれば、特急生産が可能です。

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