400ZR の世界を解明: 最大 120 km の QSFP-DD と DWDM を使用して DCI ネットワークを強化します。

30年2024月XNUMX日

ジェイソンリーブス

データ通信インフラストラクチャ (DCI) の環境は絶えず変化しており、高効率かつ大容量の伝送ソリューションがかつてないほど求められています。400ZR テクノロジの開発は、QSFP-DD フォームファクタの改善および高密度波長分割多重 (DWDM) 技術と相まって、長距離ネットワークパフォーマンスを最適化する革新的な方法を提供します。このホワイトペーパーでは、400ZR を詳細に検討し、その設計原理、動作方法、DCI での使用場所について検討します。主に、最大 120 キロメートルのデータ伝送をサポートする機能に重点を置いています。このような検討により、読者はこの新しい標準を採用することの長所と短所を理解し、ますますデータベース化が進む世界でより効果的なネットワークを実現できます。

400zr とは何ですか? なぜ重要ですか?

400ZR規格を理解する

400ZR 規格の目的は、光ネットワーク上で 400 Gbps の高速データ伝送を可能にすることです。光インターネットワーキングフォーラム (OIF) によって作成されたこの規格は、最新の 400ZR コヒーレントテクノロジーを含むメトロポリタンおよび長距離 DCI ネットワークへのコヒーレント光学の統合における一貫性を確立することを目指しています。これは、既存のインフラストラクチャとの相互運用性、PAM4 などのより高度な変調フォーマットの採用、DWDM システム用に最適化された波長のサポートなど、これらのデバイスまたはシステムを構成するコンポーネント間の通信を成功させるために必要なものを通じて実現されると予想されます。この規格のもう 120 つの重要な機能は、光増幅を使用せずに最大 XNUMX km の距離でも信頼性の高い動作を保証するように設計されたデジタル信号処理アルゴリズムとともに、堅牢なエラー訂正方法に関連しています。

400ZR トランシーバーはどのように機能しますか?

400 Gbps までのデータレートを実現するために、400ZR トランシーバーは高度なコヒーレント光学技術を採用しています。また、このようなデバイスはデジタル信号処理 (DSP) 技術も適用して、受信信号の整合性を向上させ、主に長距離にわたる伝送や当初の目的とは異なるメディアタイプを介した伝送によって生じる歪みを補正します。この目的のために、PAM4 と呼ばれる特殊な変調方式が使用されています。これにより、XNUMX ビットを XNUMX つのシンボルにエンコードできるため、以前に使用されていた各パルス幅変調方式で達成された容量が XNUMX 倍になり、高密度波長分割多重 (DWDM) の利点を活用して、複数のチャネルを単一のファイバーで同時に伝送できるため、希少なリソースである帯域幅を節約できます。さらに、このようなトランシーバーユニット内で使用されるエラー検出回路は、送信されたすべてのビットが、既に確立されているネットワークアーキテクチャに属するさまざまな要素を含むリンクを介して接続された受信部分に到達する前に、必要に応じて識別および修正できるようにすることで、正しい情報の信頼性の高い配信を保証します。

400ZRに関してイラク戦争が果たした役割

400ZR プロトコルの開発と標準化の取り組みは、光インターネットワーキングフォーラム (OIF) の影響を強く受けています。OIF は、業界の関係者を集めて、この業界の将来を形作る重要な分野で協力する場です。OIF は、異なるベンダーの機器間の相互運用性に必要な技術仕様の設定、規定の要件への準拠を確認するためのテストの実施、互換性の問題が発生することなくさまざまな実装がシームレスに連携できることの保証、短距離での高速化が求められるデータセンター内だけでなく、遠く離れた建物間や数千マイル離れた国々間の複数のホップを含む広域ネットワーク全体での導入を加速するための導入促進などを担当しています。

400zr はデータセンター相互接続 (DCI) にどのようなメリットをもたらしますか?

データセンター間の連携強化

これは、データセンター間の接続性を強化する 400ZR プロトコルを実装することで実現されます。これらのリンクは高速で低遅延であるため、より広い帯域幅のニーズを満たします。このテクノロジにより、中間の電子再生器なしで長距離の直接光接続が可能になるため、データセンターの接続が簡素化され、コストが削減されます。さらに、高度な変調技術と DWDM によって光ファイバーリソースを効率的に利用することで、大量の情報を同時に送信できるため、ネットワークの信頼性と容量が全体的に向上します。このように、400ZR はスムーズなデータ交換を保証し、運用効率を高め、DCI インフラストラクチャ内での拡張性をサポートします。

DCIでの省電力

DCI で電力を節約できるもう 400 つの領域は、必要な電子部品の数を削減する 400ZR プロトコルの採用です。光接続は電子再生を直接バイパスするため、信号ブーストと処理エネルギーの使用が大幅に削減されます。さらに、XNUMXZR で使用されるエンコード効率により、より少ない波長でより多くの情報をより高速に処理できるため、電力節約がさらに強化されます。このようなアプローチは、DCI の実行に関連する二酸化炭素排出量を削減するだけでなく、運用全体のコスト効率を持続可能な目標に合わせます。

400zr トランシーバーのさまざまなフォームファクターは何ですか?

QSFP-DD と OSFP

クアッドスモールフォームファクタプラガブルダブルデンシティ (QSFP-DD) トランシーバは、それぞれ 8 Gbps の 50 つのチャネルを使用して、最大 400 Gbps の速度でのデータ伝送を可能にします。既存の QSFP ソケットに差し込めるコンパクトな設計で構築されているため、400ZR の新しい標準を採用する際にデバイスを簡単にアップグレードできます。

オクタルスモールフォームファクタプラガブル（OSFP）は、最大400Gbpsの速度を処理できる別のタイプのトランシーバです。 QSFP-DDまた、50 つのレーンを備え、各レーンは XNUMX Gbps で動作しますが、より高い電力レベルをサポートし、より長い距離をカバーするように設計されています。サイズが大きいため、OSFP モジュールは放熱に関して他のモジュールよりも有利であり、冷却リソースが限られている可能性のある大容量データセンターでの使用に最適です。

他のトランシーバーフォームファクターとの比較

これら 28 つのタイプを SFP2 や CFP28 などの他のタイプと比較すると、現在利用可能な 25 つのオプションの間にはいくつかの顕著な違いがあることがわかります。まず、SFP400 はレーンあたり約 2Gbps しかサポートしていませんが、QSFP-DD と OSFP はどちらもチャネルで最大 XNUMXGbps の速度を提供できます。一方、CFPXNUMX は、これまでのどのフォームファクターよりも長い距離を信号が移動できるように設計されているため、全体的に消費電力は大幅に増えますが、広いカバレッジエリアを必要とするアプリケーションに適しています。しかし、すべてを考慮すると、現代のデータ内にある狭いスペースで使用する場合、これらの新しい技術に勝るものはありません。以前のテクノロジーと比較して、高速であるだけでなく、消費電力も少ないからです。

OIF 400zr 実施協定では何が行われますか?

400ZR IAの最も重要な点

標準化この合意では、さまざまな企業が製造したすべての短距離 400 Gbps 光トランシーバーが連携して動作するようにするために何をすべきかを規定しています。
技術仕様： この契約では、ワイヤやコネクタなどの物理的な部品がどのように見えるか、また、400ZR トランシーバーがメトロポリタンエリアネットワーク内で適切に機能するために必要な信号品質要件とパフォーマンス対策が規定されています。
相互運用性 既存のフレームワークと連携して動作し、今日のデータセンターアーキテクチャにシームレスに適合する必要があります。
費用対効果： IA は、標準的な設計と運用を通じてコストを削減するための青写真を提供し、それによってトランシーバーメーカー間の価格競争を促進します。
エネルギー効率 次世代 400ZR オプティック展開: ここでは、データ転送速度を高く保ちながら電力消費を抑えるための節電のヒントを紹介します。
将来性: 購入後すぐにデバイスが時代遅れにならないように、新たな開発や顧客ニーズの変化に対応できる余裕があります。

相互運用性とベンダーコラボレーションのための OpenZR と 400ZR 標準の統合

400ZR トランシーバーの成功は、さまざまなメーカーのネットワークを介して通信できる相互運用性にかかっています。OIF 400ZR 実装契約では、さまざまなサプライヤーのデバイスが問題なく 400 つのシステムとして機能できるようにベンダーが協力することが求められています。この共同作業により、特定の技術要件が確実に遵守され、システムレベルでの信頼性とパフォーマンスを向上させる方法が標準化されます。相互運用性を優先するこのような契約は、互換性のあるさまざまな製品の作成にも役立ち、顧客が多数の選択肢から選択できる XNUMX Gbps 光トランシーバー市場におけるイノベーションを促進します。

イラク戦争の400ZR IAの展開への影響

導入は、OIF 400 ZR の実装契約 (IA) によって大きく左右されます。これにより、オペレータは事前に設定された標準を満たす既製のコンポーネントを使用できるため、導入時間が短縮されます。さらに、非互換性の問題が減るため、トラブルシューティングに費やす時間が短縮され、運用効率が向上します。導入を迅速化するもう XNUMX つの要因はコスト効率です。これにより、ネットワークオペレータは、新しいテクノロジを採用する際に必要な財務投資を管理できます。さらに、将来性を確保することで、投資の柔軟性が十分に保たれ、新興テクノロジが耐用年数内にすぐに時代遅れになることがなくなります。

400zr を使用してネットワークを最適化するにはどうすればよいですか?

400ZR 導入の準備手順

400ZR の導入を適切に準備するには、考慮すべきいくつかの手順があります。これらの手順は次のとおりです。

ネットワーク評価: 現在のインフラストラクチャを 400ZR の要件を満たす能力の観点から評価し、特にシングルスパン光ファイバーの使用に関してはアップグレードが必要かどうかを判断します。
コンポーネントの選択： 400ZR 規格に準拠し、同時にネットワークで設定されたパフォーマンス要件を満たすトランシーバーと光ファイバーを選択します。
スケーラビリティ： 将来の成長をサポートできるだけでなく、OIF の標準化の取り組みに従って技術の進歩にも対応できる展開フレームワークを設計します。
相互運用性テスト: 実装フェーズで多くの問題が発生することなく、統合がスムーズに行われるように、ベンダーのさまざまなコンポーネント間で徹底的なテストを実施します。
コスト分析 400ZR および将来の 800G テクノロジーの実装: 長期にわたる運用コストの節約を考慮して、このプロジェクトに必要なさまざまな部品の購入に資金を適切に配分するために、費用便益分析を実行します。
トレーニングとサポート： 400ZR の背後にあるテクノロジーについて技術スタッフをトレーニングし、他の場所でうまく機能したものに基づいて、インストールが完了した後のメンテナンス活動に関連するものなど、成功した導入を通じて実現されたベストプラクティスを強調する導入後のサポートプランを確立します。

既存のものと連携して動作することを確認する

互換性のチェックを実行します: 既存のハードウェアおよびソフトウェア構成を 400ZR 仕様と比較し、どこが基準を満たしていないかを特定します。
インターフェースの評価: 現在のトランシーバーとコネクタが、大幅な減衰なしに 400ZR 信号をサポートできるかどうかを確認します。
光路の研究: 損失や分散などのパフォーマンスの観点から、異なるタイプのファイバー間に波長の互換性があるかどうかを調査します。これは、400ZR などの新しいコヒーレント技術向けに最適化する必要があります。
ネットワーク設計のレビュー: 現在のネットワークアーキテクチャを適応させて、400ZR を展開するための要件を満たしながら、十分な容量とパフォーマンスレベルが全体にわたって維持されるようにします。
サプライヤーとの連携: 現在現場で使用されている機器を提供しているサプライヤーに連絡を取り、そのベンダーの製品と 400 ZR 技術に関連する製品との相互運用性に関して問題が生じないか確認し、関係者が適切と考える交渉やその他の手段を通じてこれらの問題を解決します。

より多くの帯域幅を使用する方法

トラフィックを分析する: トラフィックの大部分がどこから来ているのか、いつ来ているのか、そしてピーク時になぜ来ているのかを調べ、次世代システムを 400 ZR 機能と統合する際に発生する可能性のあるボトルネックも特定します。
質の高いサービスの提供 400ZRテクノロジーが支えるQoS標準に基づく次世代ネットワーク向け：重要なアプリケーションを優先しながら高品質のサービスを保証するプロトコルを確立し、この標準が提供する高度な機能を備えたネットワーク内での帯域幅管理など、リソースの効率的な使用を確保します。
バランス負荷: さまざまなパスやデバイス間でワークロードのバランスの取れた分散を確保することで、スループットレートが向上し、ネットワークインフラストラクチャ内で発生する輻輳レベルが軽減されます。これは、複数のデバイスを介して有効になる負荷分散戦略によって実現される拡張バージョンと互換性のあるトラフィックフローをサポートします。
ツールの最適化: 冗長な送信を削減することを目的とした送信除去メカニズムと併せてデータ圧縮技術を採用し、400ZRで提供される高速化に必要なネットワーク全体に実装された最適化ソリューションを通じて達成可能なすべての利用可能な帯域幅を活用します。
コヒーレント技術の帯域幅を監視し続ける: 400 ZR のようなコヒーレント互換デバイスを使用するネットワークでは、帯域幅の使用率と全体的なパフォーマンスを継続的に監視して、必要な調整を適時に行えるようにする必要があります。

参照ソース

小型フォームファクタプラガブル

波長分割多重

イーサネット

よくある質問（FAQ）

Q: 400ZR とは何ですか? また、データセンターの相互接続にとってなぜ重要ですか?

A: データセンターの場合、400ZR は、データセンター間の大容量のポイントツーポイント接続を可能にするインターフェイス標準です。単一スパンの光ファイバーリンクを介した長距離伝送にコヒーレントデジタル信号処理を使用することで、将来的には最大 400 Gbps の速度をサポートします。

Q: 400ZR は DWDM リンクをどのように活用しますか?

A: データ伝送容量を増やすために、DWDM リンクは 400ZR と組み合わせて使用されます。このテクノロジーは、80 本の光ファイバーケーブルを介して複数の信号を送信し、帯域幅を向上させると同時に、メトロネットワークおよびデータセンター内で最大 XNUMX km の距離の長距離通信を可能にします。

Q: 400ZR モジュールはどのようなフォームファクターですか?

A: 400ZR モジュールは QSFP-DD (クアッドスモールフォームファクタプラガブルダブルデンシティ) 設計で提供されており、既存のネットワークインフラストラクチャへの統合が容易になるだけでなく、高密度の展開も容易になります。

Q: 400ZR がカバーできる典型的な距離はどれくらいですか?

A: ハイパースケール施設と企業の拠点間、またはデータセンターとメトロネットワーク間の接続を提供できますが、このタイプの展開範囲は、主に数メートルから約 120 キロメートルの長さの単一スパンファイバー内になります。特定のニーズに応じて、複数スパンもサポートされる場合があります。

Q: 400ZR はどのような相互運用性標準に準拠していますか?

A: 異種ネットワーク環境を組み込む方法を探しているデータセンターオペレーターは、この仕様が MSA (マルチソースアグリーメント) 標準に準拠しており、異なるベンダーの機器間の互換性が保証されていることを知って、安心してそうすることができます。

Q: 前方誤り訂正 (FEC) によって 400ZR のパフォーマンスはどのように向上しますか?

A: 長距離を移動する際に情報転送中に発生する可能性のあるエラーを修正するために、つまり送信者と受信者の間で信頼性の高い通信が常に行われ、送信されたすべてのデータが宛先にそのまま到着することを保証するため、400ZR モジュール内に前方誤り訂正 (FEC) が組み込まれています。

Q: 400ZR がイーサネットベースのアプリケーションに適している理由は何ですか?

A: スイッチやルーターなどのイーサネットベースのネットワークデバイスは、どちらも 400GE (400 ギガビットイーサネット) をサポートしているため、400ZR と簡単に統合できます。そのため、高速イーサネット接続が必要なデータセンター構築プロジェクトでの使用に最適です。

Q: オープンラインシステムのコンセプトは 400ZR とどのように関係していますか?

A: 400ZR に関連するあらゆるものを扱う際にオープンラインシステムを採用する理由は、関係するさまざまなコンポーネントとテクノロジの間に柔軟性と中立性が必要であるためです。これにより、XNUMX つのベンダー製品に縛られることなく、変化するニーズに応じてネットワーク構成を拡大/縮小できます。

Q: 400ZR の標準化における OIF の役割は何でしたか?

A: 昨年 3 月に光インターネットワーキングフォーラム (OIF) によって正式に開始されたこの仕様の標準化における彼らの取り組みは過小評価できません。彼らの関与は、このような技術の採用と開発を促進するために必要な共通の基盤を実現するための触媒として機能しました。