トランシーバーの変遷（パートⅡ）

先週はトランシーバーの変遷についてお話ししました。その中で10Gトランシーバーについて触れました。SFP+は市場で大きな注目を集めていますが、人々は依然として新しい技術の探求に取り組んでいます。そして、その傑出した成果の一つとして「Parallel」が登場しました。今日は、このSFP+についてご紹介します。

人々の帯域幅への欲求は尽きることがありません。少し前までは、RMVB形式の映画で十分満足していました。しかし、その後、720Pよりも1080Pの方が好まれるようになりました。今ではスーパー4Kが当たり前になっています。こうしたアプリケーションにおける帯域幅消費の増加に伴い、より高速なトランシーバーの需要が高まっています。時分割多重（TDM）技術には限界（10Gbps）があるため、トランシーバーメーカーはより小型のトランシーバーを設計し、元のトランシーバーと同じ大きさの「ボックス」に収めるようになりました。そして、この時にパラレルが誕生したのです。

パラレルモジュール: QSFP & CXP

従来の XFP およびSFP+ トランシーバー の動作モードは、箱の中に 1 足の靴のようなもので、1 つの靴はトランスミッターと呼ばれ、もう 1 つはレシーバーと呼ばれます。しかし、箱の中に 4 つの靴があったらどうでしょうか? 実現できるでしょうか? 答えは、もちろん可能です。これを QSFP+ と呼びます (通常は QSFP と呼ばれますが、文献では QSFP+ と表示されます。「+」は、速度が 8Gbps を超えることを意味します)。では、箱の中に 12 個の靴があったらどうでしょうか? CXP はそれを実現するものです。「C」は 16 進数の 12 を表し、ローマ数字の「X」は各チャネルの伝送速度が 10 Gbps であることを意味します。「P」はホットスワップをサポートするプラグ可能を指します。したがって、CXP はデータ速度が最大 12×10 Gbps のホットプラグ可能なトランシーバーの一種です。

QSFP+、CXPなどのモジュールはパラレルトランシーバーと呼ばれ、1つのボックス内で複数のトランシーバーが同時に動作しているかのように動作します。

パラレルトランシーバの開発が進むにつれ、従来のSFP+トランシーバは時代遅れになったと言えるでしょうか？答えはノーです。市場に出回る製品が顧客の需要と製品のコストパフォーマンスによって決まるからです。SFP+はかつてほどの人気はなくなりましたが、依然として10Gアプリケーションでは好まれています。さらに、28Gbpsへの高速化により、40G/100Gへの移行に対応する新たな開発方向性が見えてきました。

MPO光インターフェース

従来のXFP/SFP+トランシーバーには、送信用と受信用の2つの光インターフェースがあります。QSFPトランシーバーには、送信用と受信用の2つのインターフェースがあります。CXPトランシーバーは、送信用と受信用のそれぞれ12個のインターフェースを備えています。では、これらのインターフェースで光はどのように伝送されるのでしょうか？その鍵となるのがMPO光インターフェースです。MPO（Multiple-Fiber Push-on/Pull-Offの略）は、複数の光ファイバーを接続できます。MPOは、12芯MPOと24芯MPOに分けられます。12芯MPO接続には12本の光ファイバーが含まれ、24芯MPO接続には24本の光ファイバーが含まれます。

QSFP SR4 および QSFP LR4

短距離伝送では、光ファイバのコストは問題ではありません。しかし、長距離伝送では全く異なります。長距離伝送では光ファイバのコストが主な考慮事項となるため、光ファイバのコストをさらに節約できるソリューションを常に模索しています。QSFPの基本バージョンはSR4とLR4です。QSFP SR4は短距離伝送用に設計されており、QSFP LR4は長距離伝送用に設計されています。SRはShort Reach（短距離）の略で、LRはLong Reach（長距離）を表します。4は4つのTxとRxを意味します。さらに、長距離伝送用のQSFPトランシーバーには2つのプリズムがあります。1つはMUXに使用され、もう1つはDeMUXに使用されます。

QSFP28

上記の内容から、第1世代のQSFPトランシーバーは4つのTxとRxを備え、各チャネルの速度は10Gbpsであることが分かりました。技術の進歩に伴い、現在ではQSFPの各チャネルは最大28Gbpsのデータを送受信できるようになりました。私たちはこれをQSFP28と呼び、100Gアプリケーションの新たなトレンドとしています。

CFP/CFP2/CFP4

実は、40Gと100Gはほぼ同時に登場しました。QSFPは40Gアプリケーションの需要を満たすために定義されています。そして、100Gの需要に関しては、CFPがその先駆けです。CFPの「C」はCentumの略です。では、どのようにして100Gを実現できるのでしょうか？次の図がその答えです。

CFPソリューション1:

CFPソリューション2:

CFPは100Gアプリケーションに対応できますが、そのサイズの大きさは高密度データセンターの需要を満たすことができません。そこで、より小型のCFP2とCFP4が開発されました。下の図は、CFP、CFP2、CFP4モジュールのサイズ比較を示しています。

CFP2 は通常、次の図に示すように、100G アプリケーションに対して 2 つのソリューションを提供します。

CFP4はCFP2の半分の幅で、CFP2はCFPのさらに半分の幅です。高密度アプリケーションに適しています。そして今、CFP4とQSFP28はどちらも小型の100Gモジュールであるため、よく比較されます。実際、QSFP28はQSFP+と同じフットプリントとフェースプレート密度を持ち、CFP4よりわずかに小さいだけです。QSFP28はCFP4よりも密度の点で有利に見えますが、CFP4は最大消費電力が高いため、長距離光伝送において有利です。このすべてがどうなるかは時が経てば分かりますが、今のところは100Gインターコネクト市場には豊富な選択肢があります。

CPAK

さらに、CPAKと呼ばれる別の100Gモジュールも市場に出回っています。CPAKは今年のデモでは初登場です。これはシスコ独自のフォームファクタですが、デモで紹介されたインターフェースはIEEE標準に準拠しており、他のフォームファクタでサポートされているインターフェースと相互運用可能です。

次の図は 100G ソリューションの比較を示しており、このホワイト ペーパーをより深く理解するのに役立ちます。

トランシーバーの変遷は終焉を迎えようとしています。今後、光ネットワークにおけるトランシーバーとその周辺機器に関する記事をさらにご紹介していきます。今後の記事もどうぞお楽しみに。