10GSFP+CU メディアシステム

10GSFP+CUの紹介

10GSFP+Cu（10G SFP+銅線ダイレクトアタッチケーブルの略称）というメディアタイプは802.3規格では規定されておらず、この略称識別子はこのケーブルタイプを開発したベンダーによって考案されました。この低コストで短い銅線ケーブルセグメントは、例えば、スイッチスタックの相互接続や、スイッチポートとサーバーなどのデバイスのイーサネットインターフェース間の短距離接続に便利です。10GBASE-Tが開発される以前は、このダイレクトアタッチケーブル（DAC）が10Gbpsで動作可能な唯一の低コストの銅線接続でした。

DACは、SFP+（Small Form-factor Pluggable Plus）と呼ばれるSmall Form-Factor（SFF）コネクタモジュールで終端されています。SFP +トランシーバモジュールは、RJ45ポートとほぼ同じサイズのポートに収まるため、ベンダーはスイッチのポート密度を高めることができます。

SFP +モジュールは、公式の標準化団体によって標準化されていませんが、競合メーカー間で策定されたマルチソースアグリーメント（MSA）によって仕様が定められています。MSAは、イーサネットやその他のネットワークシステムで使用される通信コネクタやトランシーバモジュールの開発において、主に利用されています。技術の進歩に伴い、ケーブルベンダーや機器ベンダーは、MSAを迅速な開発手段として活用し、より小型で効率的なコネクタやモジュールの開発に取り組んでいます。SFP+はSFP規格の第2世代です。オリジナルのSFP仕様は最大4.5 Gbpsの動作をサポートしていました。SFP+は、より優れた信号伝送を実現するため、インピーダンス整合仕様の改善に基づき、10 Gbps以上の信号伝送をサポートします。

ベンダーは、10GSFP+Cu DACのアクティブバージョンとパッシブバージョンの両方を提供しています。SFP+モジュール内に信号処理回路が搭載され、信号品質を向上させ、ケーブル長を延長できる場合、DACアセンブリはアクティブとみなされます。最も安価なアプローチはパッシブDACで、通常はケーブル長が短くなります。一方、アクティブDACは、より長く細いケーブルアセンブリをサポートします。利用可能なケーブル長は1mから7mですが、ベンダーによってサポートされるケーブル長は異なります。

ダイレクトアタッチTwinaxケーブルは、10Gbps光ファイバーリンクで使用されるものと同じSFP+コネクタモジュールを使用しています。ただし、DACでは、両端に光トランシーバーと光ファイバーケーブルを使用する代わりに、SFP+モジュールを使用することで、高価な光レーザーやその他の電子部品を省いています。アクティブケーブルとパッシブケーブルのどちらにおいても、SFP+モジュールとイーサネットインターフェースへのケーブルタイプを識別するために、小型の電気部品が使用されています。この部品は低コストで、消費電力も非常に少ないです。

DACは、所定の長さで購入される固定アセンブリで、ケーブルの両端にSFP+モジュールが固定されています。10GBASE-CX4ケーブルよりもかなり細いものの、比較的硬いケーブルです。近接する機器以外にケーブルを取り付ける場合は、ケーブルと接続されたSFP+モジュールを、介在するケーブル管理トレイやケーブルガイドに通す必要があります。

10GSFP+CU シグナリングコンポーネント

SFP+ポートは、アクティブDAC、パッシブDAC、またはその両方をサポートします。このケーブルタイプには標準規格がないため、ダイレクトアタッチポートがどちらのケーブルタイプもサポートできるとは限りません。ポートがサポートできるケーブルの種類を確認するには、インターフェースまたはスイッチポートのドキュメントを参照する必要があります。

SFP+ポートがダイレクトアタッチ接続をサポートしている場合、DAC端のSFP+モジュールをポートに差し込み、ラッチが掛かるまで差し込むだけです。SFP+アクティブおよびパッシブケーブルアセンブリはホットプラグ対応であるため、スイッチまたはコンピュータインターフェースの電源がオンの状態でも安全に接続および切断できます。

下の図は、スイッチ上の4つのSFP+ポート、SFP+ダイレクトアタッチケーブル、そして2つのSFP+ダイレクトアタッチポートを備えたイーサネットインターフェースを示しています。Twinaxケーブルの両端にはSFP+モジュールが固定接続されており、SFP+モジュールはスイッチのSFP+ポートとイーサネットインターフェースに接続されています。この図では、スイッチの左側にRJ-45ポートも表示されており、RJ-45ポートとSFP+ポートのサイズを比較することができます。

このケーブルタイプには正式な802.3規格がないため、ベンダーとケーブルの相互運用性は保証されていません。6 相互運用性を確保する一つの方法は、スイッチポートを提供しているベンダーからケーブルアセンブリを購入することです。もう一つの方法は、スイッチおよびインターフェースベンダーに検証済みケーブルアセンブリのリストを要求し、購入するDACが適切なタイプ（アクティブまたはパッシブ）であり、接続するイーサネットインターフェースで動作することがテストおよび検証されていることを確認することです。

10GSFP+CU信号エンコーディング

DACとそのSFP+コネクタモジュールは、SFIと呼ばれる電気信号インターフェースを使用します。これは「SFP+高速シリアル電気インターフェース」と定義されています。SFIの定義により、1本の差動信号パスで各方向に10Gbpsの動作が可能になり、合計2ペア、つまり4本のワイヤ接続が可能になります。ツインアキシャルケーブルは、同軸ケーブル形式の2ペアの信号伝送ワイヤで構成されており、ケーブル全体にわたって高性能で安定した信号伝送を実現します。

SFI動作モードの場合、イーサネットインターフェースは、802.3規格第49節および第51節でそれぞれ定義されている10GBASE-R物理コーディングサブレイヤー仕様および10ギガビット物理メディアアタッチメント仕様を使用します。SFI仕様は、各方向に単一のセルフクロックシリアル差動リンクを使用して10Gbpsのデータスループットを実現する全二重電気インターフェースを提供します。

シリアルリンクは、データと64B/66B符号化に伴うオーバーヘッドの両方に対応するため、スクランブルされたデータを10.3125Gbpsで転送します。自己クロック方式により、クロック信号とデータ信号間のスキューが排除されます。SFIリンクには100Ωのケーブルインピーダンスが必要ですが、信号終端回路は差動モードとコモンモードの両方で信号ノイズと反射を抑制します。ダイレクトアタッチ銅線ケーブルは、ビットエラー率仕様を満たすように設計されています。これは、送信される1兆ビットあたり1ビットのエラーが発生する可能性があることを意味します。

DACのSFP+ MSA仕様では、10GSFP+Cu接続は共通の電源グランドを持つシステムでのみ使用できると規定されています。イーサネットスイッチ、およびDACを介してそれらに接続されるコンピューターやその他のスイッチの電源は、すべてのデバイス間で共通のグランドを持つ同じローカル電源グリッドに接続する必要があります。DACに接続されたシステム間でグランド電位差があると、インターフェースまたはデバイスに電気的損傷が生じる可能性があります。

10GSFP+CU リンク整合性テスト

10ギガビットイーサネットトランシーバ回路は、リンクが正常に動作しているかどうかを確認するために、受信データパスのアクティビティを継続的に監視します。10GSFP+Cuケーブルセグメントに使用されるシグナリングシステムは、ネットワーク上にトラフィックがないアイドル期間中も継続的に信号を送信します。したがって、受信データパスのアクティビティは、リンクの整合性を確認するのに十分です。

10GSFP+CU 構成ガイドライン

10GSFP+Cuシステムで使用されるDACのサイズ範囲は限られており、長さは0.6m（1.96フィート）から7m（22.96フィート）が最も広く販売されています。ベンダーがサポートするケーブルの長さ、およびケーブルがアクティブケーブルかパッシブケーブルかを確認するのは、お客様の責任です。ベンダーによっては、SFP+ポートで両方のタイプのケーブルをサポートしているところもあれば、サポートしていないところもあります。

Twinaxケーブル自体は比較的硬いため、狭い場所に配線する際に問題が生じる可能性があります。各Twinaxケーブルには2本の導体があり、共通のシースの中に2本のTwinaxケーブルが収納されているため、合計4本の信号導体が使用されています。例えば、あるベンダーのDACの外径は0.180インチ（約3/16インチ）です。このケーブルの最小曲げ半径は1インチです。これよりもきつく曲げると、信号品質に影響を与える可能性があります。

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