QSFP28 100G BiDi トランシーバーモジュールの潜在能力を解き放つ

2024 年 9 月 28 日

キャサリン

光通信エンジニア

当学校区の QSFP28 100G 双方向 トランシーバーモジュールは、ネットワークの効率化と容量の向上を可能にするため、通信環境で重要性を増しています。このように、より高度な光学アプローチを適用して、100 本の光ファイバーのみを使用して双方向のデータ伝送を実現し、追加の物理インフラストラクチャを必要とせずに現在の帯域幅を最大 28% 増加させます。この記事では、QSFP100 XNUMXG BiDi トランシーバーの仕様、原理、および使用目的を調査し、トランシーバーの構造と将来のネットワークへの影響について情報に基づいた洞察を提供します。私たちの目標は、ネットワーク担当者にこの知識を提供し、この特定のトランシーバーをネットワーク設定に統合する利点と方法を活用できるようにすることです。

QSFP28 100G BiDi トランシーバーとは何ですか?

QSFP28トランシーバーを理解する

QSFP28 トランシーバーは、100 Gbps のデータレートを実現できる小型で大容量のユニットです。標準フォームファクターにより、複数のネットワークデバイスでの使用が容易になり、現在のシステムに簡単に導入できます。QSFP28 には XNUMX つの送信チャネルと受信チャネルがあり、情報を高速光信号に詰め込むことができるため、長距離通信が容易になります。マルチモードやシングルモード光ファイバーなど、さまざまな種類の媒体にまたがることができ、パフォーマンスや拡張性を犠牲にすることなく、ネットワーク内のさまざまな構成で使用できます。このモジュール構成により、帯域幅の制限状況が改善され、ネットワークの管理とアップグレードの複雑さが軽減されます。

100G BiDiテクノロジーの仕組み

A 単一光ファイバー 100G BiDiテクノロジーを使用してデータの同時送信と受信に使用できるため、光ファイバーケーブルの設置面積が削減されます。このテクノロジーは、送信用に2nm、受信用に1310nmなど、1550つの別々の波長が同時に使用されるため、ファイバー上で全二重通信を使用します。トランシーバーモジュールは、光信号を正確に変調および復調できる最新の光学系を使用して設計されます。このような特性により、テクノロジーの効率と経済性が決まり、現代の建設に適しています。データセンター相互接続長距離ブロードバンド通信ネットワークアプリケーションでは、信号の忠実度を維持しながらネットワーク全体のパフォーマンスが向上します。

光トランシーバにおけるLCコネクタの役割

LCコネクタはLucent Connectorsの略です。これらは、光トランシーバ通信用で、光ファイバーとの接続を確立します。小型なので高密度の取り付けが完璧に行え、データ室や通信室などのスペースが限られた場所に最適です。LC コネクタにはプルアンドプッシュ機能があり、簡単な挿入と抽出プロセスで LC コネクタの列を増やすことができます。シングルモードおよびマルチモードファイバーで動作するシステムの作成に重点を置いています。LC コネクタの物理的構造により、内部のファイバーを過度の光損失を防ぐ位置に保持できます。これにより、全体的に高品質の伝送が実現します。光ネットワークアプリケーションでは、信頼性と精度が重要な要素になります。このニーズは、LC コネクタの使用によって満たされます。

100G BiDi QSFP28モジュールの主な特長

QSFP4モジュールにおけるPAM28変調の利点

PAM4 (28 レベルのパルス振幅変調) 変調には多くの利点があり、主にデータ伝送の効率と容量において QSFP4 モジュールでの使用に非常に適しています。まず第一に、PAM100 ではシンボルあたり XNUMX ビットではなく XNUMX ビットの情報を送信できるため、帯域幅を増やすことなくデータレートを実質的に XNUMX 倍にすることができます。この機能は、既存のインフラストラクチャで XNUMXG を有効にし、アップグレードの頻度を最小限に抑えながら FEC 機能でパフォーマンスを向上させるなどの高速アプリケーションに特に役立ちます。

また、PAM4 変調技術の採用は、消費電力の削減にも役立ちます。高データレートを達成するために必要な伝送チャネルが少ないほど、消費電力が少なくなり、エネルギー効率の高いネットワーク製品を作るのに必要となります。また、スペクトル効率が向上するため、PAM4 変調では帯域幅をより有効に活用できます。そのため、ネットワークは信号の整合性を損なうことなく、より高いスループットレベルで操作を処理できます。PAM40 により、QSFP28 モジュールは、データセンター内での低コストでスケーラブルな導入と、40 km の光ファイバーリンクを使用した長距離通信を実現します。

結論として、PAM4 変調は後者の XNUMX つのパラメータを前者まで低減するのに役立ちます。つまり、データレートが向上すると同時に、電力消費と帯域幅効率も向上し、現代の光ネットワークのニーズの最前線に浮上します。

光トランシーバーにおけるDOMの重要性

デジタル光モニタリング (DOM) は、光トランシーバーの操作と管理において重要視されています。これは、DOM が貴重な診断情報も提供しているためです。この情報により、ネットワークの信頼性と有効性が向上します。DOM の主な利点は、デバイスの温度、電圧、光パワーレベルをリアルタイムで測定できることです。リアルタイム監視は、障害が実際に発生する前に障害の兆候を見つけ、予測メンテナンスを実行する上で重要な役割を果たします。

さらに、DOM からの情報により、光リンクのパフォーマンスパラメータの評価が可能になり、ネットワーク内のリソースをより正確に計画および配分できるようになります。DOM から受信したデータに基づいて、光ネットワークの構成を強化し、ネットワーク機能の効率と使用率を最適化できます。このような機能は、多数のリンクを効果的に管理することがパフォーマンスレベルを維持するために重要な高密度データキャビネット施設で特に役立ちます。

簡単に言えば、光トランシーバーに DOM を使用すると、トランシーバーの動作が改善され、中断が防止され、ネットワークの健全性が向上します。すべてのコンポーネントは、今日の光ネットワークに不可欠です。

シングルラムダテクノロジーの探究

シングルラムダの技術は、単一の光波長で情報を送信することで、より高い帯域幅とパフォーマンスレベルの向上を可能にするため、光ネットワークの進歩の分野における重要なソリューションの 400 つです。これにより、トランシーバに統合されるビルディングブロックの数を最小限に抑えてトランシーバの設計が簡素化され、コストと電力効率が向上します。現在のシングルラムダアプローチで提供できる速度は、機能強化のための PAM4 変調形式の使用により、XNUMXG 以上です。

クラウドサービスプロバイダーとデータセンターの成長により帯域幅の要件が増大するにつれて、シングルラムダソリューションは、その要件を満たすためにますます多くの業界リーダーによって急速に採用されています。このテクノロジは、既存のネットワークインフラストラクチャに大幅な変更を加えずにネットワークをアップグレードできるため、長距離および大都市のアプリケーションに有益です。さらに、ラムダの数を 1 つに減らすことで、リソースがより効率的に使用され、ネットワーク全体のパフォーマンスが向上します。

データセンターに 100G BiDi モジュールを導入する方法

シンプレックス LC 接続の設定

最適な使用と信頼性を実現するには、Simplex LC 接続の足場を規定の方法で構築する必要があることを理解することが重要です。次の手順でプロセスの概要を示します。

準備: 必要なツールをすべて用意します: シンプレックス LC コネクタ、空間的に最適な互換性のある光ケーブル、クリーニング機器。作業環境を乾燥した状態に保ち、ほこりや汚れを取り除いておくことも重要です。これらの汚染物質は接続を悪化させるだけです。
ケーブルの被覆剥ぎ: ケーブルストリッパーは、マイクロフォンやその他の精密工具を使用して、分割されたファイバーストランドを損傷しないように、外側のデイケーシングを剥ぎ取ります。コネクタを接合するために必要な部分のみを被覆剥ぎすることをお勧めします。
ファイバー切断: ファイバー切断機を使用してファイバーをコネクタから取り外した後、ファイバーの端を切断する必要があります。きれいに切断すると、光損失が低減され、接続が強化されます。切断長さは、LC コネクタの仕様に準拠する必要があります。
コネクタの組み立て: 完了すると、Simplex LC コネクタは切断されたファイバーと完全にかみ合います。ファイバーがコネクタ内に収納されている場合、ほとんどのコネクタにはファイバーを所定の位置に保持する何らかのメカニズムが組み込まれています。このような組み立て手順については、特定のデバイスのマニュアルをお読みください。
テスト: シンプレックス LC 接続を行った後、光パワーメーターまたは視覚障害ロケーターを使用して導通テストを実行します。これにより、重大な損失がなく、接続が適切に機能することが保証されます。
最終検査: コネクタの端面は、粗さや汚れがないか目視で検査する必要があります。必要に応じて、適切な光学クリーニング材を使用して、オスまたはメスのコネクタの端面をクリーニングします。

これらの重要な手順に従うことで、ユーザーはシンプレックス LC 接続を効果的に使用でき、光ネットワークアプリケーションシステムのパフォーマンスと信頼性が向上します。

10kmおよび20kmの展開に関する考慮事項

10 km および 20 km の距離で光ネットワークを効率的かつ信頼できる形で展開するには、いくつかの要素を徹底的に検討し、対処する必要があります。

ケーブルの種類と品質: シングルモード光ファイバーケーブルはマルチモードケーブルよりも減衰が低いため、距離測定にはシングルモード光ファイバーケーブルを使用する必要があります。必要な仕様を備えた高品質の適切なケーブルを選択すると、長距離伝送信号の損失を減らすことができます。
信号強度とトランシーバの仕様: 使用中は、互換性があり距離重視の光トランシーバを設置する必要があります。10 km の展開では、最小出力 -5 dBm の SFP+ または LC コネクタが推奨されます。ただし、20 km の場合、信号の整合性を維持するために、トランシーバの標準出力は -2 dBm の範囲にとどまる必要があります。
分散管理: さらに、長距離では、色分散により信号品質が低下する可能性があります。分散補償または特殊ファイバーを使用して悪影響を軽減することが、10 km および 20 km の接続の両方のオプションとなる場合があります。
環境要因: 計画では、温度、水分含有量、機械的ストレスなどの環境要因も考慮する必要があります。屋外定格のケーブルを正しく使用し、適切な保管および設置方法を採用することで、これらのリスクを軽減できます。

これらのハードルを克服することで、ネットワークエンジニアは 10 km および 20 km の展開内で光ネットワークのパフォーマンスと持続可能性を向上させることができます。

コンプライアンスに準拠した設置の確保

日常業務を実際的に推進し、業界標準に準拠するには、適切で準拠した光ネットワークの設置が必要です。準拠とは、連邦規則、製造元が設定した基準、および安全性とパフォーマンスのガイドラインに従うことです。

業界標準への準拠: すべての設備がパフォーマンスと安全技術を備えていることを確認するために、米国電気通信工業会 (TIA) および米国電気電子技術者協会 (IEEE) によって開発された標準に準拠します。
適切なドキュメントの提供: インストール手順の詳細、コンポーネントの詳細、実行されたテスト結果を含む適切なドキュメントを作成します。これにより、インストール手順の法的および規制上のコンプライアンスが維持され、責任と追跡可能性が強化されます。
トレーニングと認定を含むスタッフの雇用: 光ファイバーケーブルとその設置作業には、認定を受けた人材のみを雇用します。継続的な教育により、新しい技術、標準、規制を忘れることがなくなります。
不規則な動作の監視: 設備が発行された文書や法的文書の要件に依然として忠実に準拠していることを確認するために、適切な間隔で設備の内部および外部の計画的なチェックを実行します。問題のある領域/アプリケーションに適切なタイミングで対処することで、リスクの軽減が可能になり、ネットワークの信頼性が向上します。

これらのガイドラインを遵守できない場合、組織は光ネットワーク設備のコンプライアンスと信頼性を向上させることが難しくなり、システムから可能な限り最高のパフォーマンスを得ることができず、運用障害発生の危険性も軽減されません。

100G QSFP28 BiDi トランシーバーの比較

QSFP28と他の光学部品の比較

100G QSFP28 BiDi 光トランシーバーは、この技術を使用しているとされる 100G SFP28 や 40G QSFP などの他の光トランシーバーモジュールと比較して、より高い帯域幅と拡張性を備えています。主な違いは次のとおりです。

データレートと容量: 他のトランシーバーとは異なり、QSFP28 トランシーバーがサポートする最大データレートは、単一の光ファイバーを使用して 100 Gbps です。PAM4 を含む高度な変調の組み込みは、通常チャネルあたり 28 Gbps を提供する SFP25 に比べて大幅に改善されています。一方、40G QSFP+ は、それぞれ 40 Gbps のチャネルを 10 つ使用して XNUMX Gbps を提供します。
フォームファクターと密度: SFP28 と比較すると、QSFP28 設計はスペース効率に優れ、ネットワーク機器に多くのポートを提供します。これは、SFP28 または 40G QSFP+ セクションが収容できるよりも多くの接続がエリアごとに実現されるため、利用可能なエリアが限られているデータセンターでは重要です。
コスト効率: 25 Gbps の SFP28 トランシーバー、または 10 つのトランシーバーを使用する QSFP4 による 28 つの 100G リンクの代わりに、QSFPXNUMX は単一のファイバーリンクで XNUMX Gbps の転送を提供できるため、インフラストラクチャのコストと複雑さが軽減されます。これにより、大容量ネットワークのコスト効率が向上します。

要約すると、100G QSFP28 BiDi トランシーバーは、高いデータ帯域幅、スペース効率、手頃な価格が特徴で、多くの現代のデータセンターや高速ネットワークのニーズに適合します。

シングルモードファイバー（SMF）の利点

この SMF 構成には、国際通信およびデータ伝送ネットワークに最適なソリューションとなる利点があります。

より効率的な帯域幅の使用: 通常の 8 µm と比較して、中心コアの直径が 10 ～ 50 ミクロンであるため、特定の信号を伝送できる距離が、顕著な信号損失なしに増加します。これは、波長あたりのデータトラフィックを処理できる帯域幅が大きくなることを意味します。
到達距離の延長: 一般的に、SMF は信号ブースターやリピーターなしで 40 キロメートルを超える距離で使用できます。これは、メトロネットワークや長距離通信など、地理的に広い範囲に広がる設置に特に当てはまります。
低信号損失: SMF 構造により、使用されるモードが少なくなり、モード分散が減少します。そのため、信号エラーが少なくなり、より長い距離を実現でき、パケット損失なしでデータを送信することもできます。
大規模導入の利点: SMF は最初の実装コストでは MMF より高価ですが、運用コストは MMF より安くなることがよくあります。この効果は、大規模な光ファイバー通信ネットワークでリピータと増幅器の使用が最小限に抑えられることに起因します。

その結果、シングルモードファイバーの優れた特性により、長距離および大容量パフォーマンスのアプリケーションでは最適な選択肢となり、現代のデータ通信要件を満たします。

Cisco ネットワークとの互換性

ネットワークのインフラストラクチャと設計には、より堅牢で信頼性が高く、高性能なシスコネットワークと互換性のあるシングルモードファイバー (SMF) リンクがさらに多く組み込まれています。シスコブランドには、SFP、SFP+、SFP40 モジュールなど、28 km を超える範囲の SMF アプリケーション用の光トランシーバーがいくつかあります。シスコのアーキテクチャ内で SMF ケーブルインフラストラクチャを過剰に使用したり、十分に使用しなかったりすることは、長距離データ通信中の帯域幅コストを効果的に最小限に抑えるため、コスト効率に優れています。さらに、シスコの SNMP 互換スイッチングモジュールとルーティングモジュールも、SMF ネットワークを操作するための機能を備えて設計されており、組織がクラウドコンピューティング、ビデオ会議、リアルタイムデータ処理などのタスクに高度なネットワークを使用するのに役立ちます。この XNUMX つを組み込むことで、ネットワーク効率だけでなく運用効果も向上します。

QSFP28 トランシーバーに関するよくある質問

100G BiDi を選択する理由

100G BiDi (双方向) トランシーバーの使用には重要な利点があり、データセンターや高速ネットワークアプリケーションにとって価値のある購入となります。まず、100G BiDi トランシーバーは、100 つの光波長を使用して光ファイバーの双方向データ伝送を可能にする Bi-Di テクノロジを採用しています。これにより、使用されるファイバーの量が大幅に削減され、材料費と人件費の節約につながります。次に、BiDi モジュールはサイズが小さいため、高密度アプリケーションが可能になり、狭い領域でより多くの接続が可能になります。これは、今日のネットワークに不可欠な要素です。さらに、100G のパフォーマンスを備えているため、特定のネットワークデバイスを交換する必要がなく、100G イーサネットのモードアップグレードやシステムの再構成も不要です。高効率、コンパクト、パフォーマンスという命題により、XNUMXG BiDi トランシーバーは最高の製品となっています。ネットワーク設備のアップグレードを検討している企業に最適です。

QSFP28 MSA とは何ですか? なぜ重要ですか?

QSFP28 MSA は、100G QSFP28 トランシーバーの標準を開発するために、複数のメーカーが共同で発行した標準です。この文書は、物理的および電気的パラメータを規定するだけでなく、さまざまなメーカーの製品に必要な相互運用機能および運用パラメータも規定しています。したがって、その基本的な重要性は、ベンダーロックイン状況の課題に対処し、高速ネットワークがシームレスに実行されるようにすることにあります。組織は、あるメーカーの部品が同じメーカーの部品としか統合できないことを心配することなく、他のメーカーの部品を利用できます。MSA ポリシーを効率的に遵守することで、陳腐化の問題も軽減され、データセンターや企業がより高速なネットワークテクノロジーに移行する際の投資を適切に保護できます。

デジタル診断機能の活用方法

デジタル診断機能は、光トランシーバ設計の監視と操作に必要であり、QSFP28 モジュールが含まれています。これらの機能を使用して、次のアクションを実行する必要があります。

診断インターフェイスへのリンク: 今日の多くのトランシーバーは、SFF-8472 標準に基づくデジタル診断による操作を実行できます。100G BiDi QSFP28 光トランシーバーまたはそのモジュールに接続されたホストシステムまたはネットワーク管理ソフトウェアに接続し、診断データをダウンロードします。通常、これにはコマンドラインまたはグラフィカルユーザーインターフェイスを使用してデジタル診断モニタリング (DDM) データを読み取ることが含まれます。
関心のあるパラメータに焦点を当てる: 診断の重要なパラメータには、温度、電圧、レーザーバイアス電流、送信光パワー、受信光パワーなどがあります。これらのパラメータは、採用されているシステムに障害が発生するリスクが予測される場合に備えて、定期的に取得する必要があります。
アラートと診断ログを設定する: 範囲外のパラメータが検出された場合、誰かが問題に対処できるようにアラートを設定します。また、システムの診断データはすべて記録しておき、将来の問題解決に役立てます。
キャリブレーションとテスト: 診断機能は、システムの最初のセットアップ時や、システムを調整するための定期的なメンテナンスチェックを実行するときにも使用できます。シミュレートされた負荷条件でデバイスのパフォーマンスをチェックすると、理想的な動作条件内で維持されているトランシーバーのパフォーマンスを検出するのに役立ちます。
ファームウェアを最新の状態に保つ: トランシーバーとホスト機器のプリントサーバーのファームウェアを更新する必要があります。ベンダーは、多くの場合、新しい診断機能やその他の機能をアップグレードとして提供しています。

これらのガイドラインを遵守することで、ネットワーク管理者はデジタル診断機能を活用して、ネットワークデバイスの信頼性と効率を維持できるようになります。

参照ソース

トランシーバ

光ファイバ

ネットワークスイッチ

よくある質問（FAQ）

Q: QSFP28 100G BiDi トランシーバーモジュールとは何ですか?

A: QSFP28 100G BiDi トランシーバモジュールは、ファイバー経由の双方向 (BiDi) 伝送によるシングルモードファイバー (SMF) 経由の 100G イーサネットアプリケーションを対象とした電気光学トランシーバモジュールです。このトランシーバは、単一のファイバーに沿った情報の同時伝送をサポートしているため、光ファイバーケーブルリソースを節約し、高速光情報伝送を強化します。

Q: QSFP28 100G BiDi トランシーバーモジュールはどのように設計されていますか?

A: QSFP28 100G BiDi トランシーバーモジュールは、850 本のファイバーで 900 つの波長を使用し、一方向に送信し、反対方向に受信します。波長は XNUMX nm と XNUMX nm で使用されます。このタイプの伝送は双方向であるため、追加のファイバーの使用が最小限に抑えられ、ネットワークシステムの全体的な構造がより簡単かつ安価になります。

Q: QSFP28 100G BiDi トランシーバーモジュールには保証が付いていますか?

A: はい、QSFP28 100G BiDi トランシーバーモジュールは、QSFP28 付録 C MSA に準拠した交換可能なデバイスです。他の MSA 準拠デバイスとの互換性により、Cisco システムを含む複数のネットワークフレームワークでの使用が保証されます。

Q: QSFP28 100G BiDi トランシーバーモジュールは何に使用できますか?

A: QSFP28 100G BiDi トランシーバーモジュールは、データセンター、高性能コンピューティング相互接続、ハイエンド通信エンタープライズネットワークで役立ちます。100 G イーサネットなどの定格を備えており、ファイバーが不足している状況に適しています。

Q: QSFP28 100G BiDi トランシーバーモジュールが送信するように設計された最大範囲はどれくらいですか?

A: QSFP28 100G BiDi トランシーバモジュールは、シングルモードファイバー (SMF) 伝送システムで DDM を使用する場合、最大 10 km の伝送距離をサポートできます。これは、メトロポリタンネットワークやキャンパスエリアネットワークでの中距離および長距離のデータ通信に最適です。

Q: QSFP28 100G BiDi トランシーバーモジュールで使用されるコネクタタイプは何ですか?

A: 850～910 nm の波長範囲は、QSFP28 100G BiDi トランシーバーモジュールを使用するアプリケーションで一般的であり、通常、シングルモードファイバー (SMF) アプリケーションではシンプレックス LC コネクタが使用されます。シンプレックス LC コネクタは表現が容易で接続が安全であり、伝送ネットワークの実用的な設計を促進します。

Q: QSFP28 100G BiDi トランシーバーモジュールは、新規および既存のネットワークインフラストラクチャへの導入に適していますか?

A: はい、QSFP28 100G BiDi トランシーバーモジュールは、既存のネットワークの展開済みノードと連携して動作するため、既存のインフラストラクチャのコンテキスト内で新しい展開に非常に簡単に使用できます。双方向にデータを送信できるため、ケーブルリソースを消費することなく、インストール済みのギガビットイーサネットを簡単に置き換えることができます。

Q: 従来のトランシーバーに対する QSFP28 100G BiDi トランシーバーモジュールの利点は何ですか?

A: QSFP28 100G BiDi トランシーバーモジュールをライントランシーバーよりも使用すると、使用されるファイバーの量、その安さ、ファイバー管理の容易さなど、多くの利点があります。双方向伝送を使用するという驚くべき機能により、単一のファイバー上で高速なやり取りが可能になり、ネットワーク内でのケーブルの差別的な使用を回避できます。

Q: QSFP28 100G BiDi トランシーバーモジュールはアクティブ光ネットワークで使用できますか?

A: はい、100G BiDi QSFP28 光トランシーバーモジュールは、アクティブ光ネットワークで実現できます。100 ギガビットイーサネット機能を備え、高密度 QSFP28 MSA に準拠しているため、BiDi QSFP28 光トランシーバーモジュールは AON データネットワークに最適です。

Q: QSFP28 100G BiDi トランシーバーモジュールがネットワークのスケーラビリティをどのように強化するかを説明してください。

A: QSFP28 100G BiDi トランシーバーモジュールは、高密度を提供し、データ送信に使用する必要のあるファイバーの数を最小限に抑えることで、ネットワークのスケーラビリティを強化します。高速機能と相まって、双方向でデータを送信できるため、ネットワーク容量の拡大や今後のデータ量の課題の要件を満たすことができます。