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光トランシーバとは?

高速な光伝送技術が欠かせないデータセンター

データセンター市場は近年飛躍的な成長を遂げています。特に、データネットワークでは増加する帯域幅に伴い、データセンターなどの機器間を繋ぐ光トランシーバモジュール(以下光トランシーバ)の高速化が進んでいます。

本記事では、光トランシーバについてこれから学びたい初心者向けに、光トランシーバとはどのような物かご紹介します。

光トランシーバとは

光トランシーバは、以下の図のように電気信号と光信号を相互に変換するためのデバイスです。

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イメージ図

ここでは、「光トランシーバ」がどのような物か、以下の4点に分けて解説いたします。

  1. 光トランシーバの種類
  2. 光トランシーバにアクセスするインターフェース
  3. 光ファイバーの種類
  4. 規格と距離の関係

1. 光トランシーバの種類

以下の表は各伝送速度に対応した光トランシーバです。

SFP/QSFPは下位互換性があり、例えば SFP28のケージの場合、全てのSFP(SFP,SFP+)が刺さります。もちろんQSFP28のケージにQSFP+が刺さりますし、QSFP-DDも同様にQSFP28,QSFP+が刺さります。ただし、CFPには互換性がありませんので注意が必要です。
10G 25G 40G 50G 100G 200G 400G
SFP SFP+ SFP28 SFP56 SFP-DD
QSFP QSFP+ QSFP28 QSFP56 QSFP-DD
OSFP OSFP
CFP CFP CFP
CFP2
CFP4
CFP8

また、光トランシーバのサイズは100G/400Gに注目すると下記の通りです。参考程度にご覧いただければと思います。
100Gモジュール 400Gモジュール
CFP CFP2 CFP4 QSFP28 CFP8 QSFP QSFP-DD
機器前面 W 14.50mm 16.00mm 16.00mm 20.00mm 16.00mm 20.98mm 20.00mm
D 82.00mm 42.50mm 22.10mm 19.00mm 40.80mm 22.93mm 19.00mm
機器内部(PCB側) W 75.00mm 41.50mm 21.50mm 18.35mm 40.00mm 22.58mm 18.35mm
D 130.25mm 91.50mm 76.00mm 52.40mm 86.00mm 79.42mm 58.26mm
H 13.60mm 12.40mm 9.50mm 8.50mm 9.50mm 13.00mm 8.50mm

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上:QSFP28 / 下:SFP28

2. 光トランシーバにアクセスするインターフェース

SFP/QSFPはI2Cインターフェース、CFPはMDIOインターフェースです。これらインターフェースを介してシリアルIDやTX_FAULT/RX_LOS情報を外部から確認することが出来ます。

3. 光ファイバーの種類

光ファイバーの種類は、主に3つあります。

MMF(Multi-Mode fiber)

MMFは、光信号を複数のモードで伝送することができます。ただし、モードを分散させることでデータ損失が発生するため、長距離伝送や高速伝送には向いていませんが、価格は安価です。

SMF(Single-Mode fiber)

SMFは、MMFよりも高価ですが、長距離・高速伝送に適しています。単一のモードで光信号の伝播をするため、信号の減衰を抑えることができます。また、信号の到達時間が1つしかないため、モード分散によるデータ損失が発生しません。

AOC(Active. Optical Cable)

AOCは、下記の写真のように光トランシーバーと光ファイバケーブルを一体化した物です。後述の表で「AOC(MMF)」とある箇所は、光トランシーバーと、MMFのファイバーが一体化していることを指します。

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AOC製品

4. 規格と距離の関係

光トランシーバは規格ごとに使用するファイバーが決まっており、どの規格を使用するかによって伝送距離が変わります。下記は、40GE/100GE/200GE/400GEの規格、ファイバーの種類からおおよその伝送距離を記載しました。ぜひ、選定の参考にお使いいただけると幸いです。
アプリケーション 規格 ファイバー 距離
40GE 40GBASE-SR4 MMF 100m
40GBASE-FR SMF 2km
40GBASE-LR4 SMF 10km
40GBASE-ER4 SMF 40km
100GE 100GBASE-SR10 MMF 100m
100GBASE-LR4 SMF 10km
100GBASE-SR4 MMF 700m
100GBASE-ER4 SMF 40km
200GE 200GBASE-DR4 SMF 500m
200GBASE-FR4 SMF 2km
200GBASE-LR4 SMF 10km
400GE 400GBASE-DR4 SMF 500m
400GBASE-FR8 SMF 2km
400GBASE-LR8 SMF 10km
400GBASE-SR8 AOC(MMF) 100m
400GBASE-FR4 SMF 2km

光トランシーバの試験方法について知りたい方はこちら

いかがでしたでしょうか。弊社でお取り扱いしている光トランシーバは、Finisar社の製品がございます。価格や納期、選定についてお悩みでしたら、是非お気軽にお問い合わせください。

また、光トランシーバのシステムを測定するための測定機器、評価治具についてもご用意しています。詳しく知りたい方は、以下の記事をご覧ください。

光トランシーバの試験に必要な物

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