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光トランシーバーのForm Factor規格（その1）：光伝送技術を知る（9）光トランシーバー徹底解説（3）（3/3 ページ）

» 2020年04月07日 11時30分公開

[高井厚志，EE Times Japan]

（3）10Gbit/s光トランシーバーForm Factor

　10Gbit/sは低価格で小型、使いやすいシリアルインタフェースとして、現在でも使用数量が最も多い光トランシーバーである（ただし、ピークは過ぎ、近い将来100Gbit/sが取って代わると予測されている）。

　10Gbit/sが注目されたのは、2000年に発足した300-pin MSAで手のひらサイズのトランシーバーが発表されてからである。

　このエポックメーキングなMSAは、システムベンダーの主導で行われた。「MSAによるForm Factor」「IEEE802.3によるインタフェース規格」「OIFによる電気インタフェース規格」という、その後引き継がれていく“3種の神器”は、この時に確立された。これはシステムベンダーのリードがあってのことである。その後の急激な技術発展で、あっという間に手のひらから指サイズのForm Factorが次々と提案された。

　インパクトを与えたのはVCSEL、DFBとEMLなどの発光とAPD受光のデバイス開発、600Mbit/s、から2.5Gbit/s、10Gbit/sの電気信号を伝送できるPCBの電気配線技術開発、SiGeからCMOS内蔵集積回路の実現である。これらは、小型化や低消費電力化への主要な技術であった。

　2000年の300-pin MSAから2002年のXFPまで短期間に規格化は行われたが、実際には技術開発の速度に従ってXENPAK/X2/XPAK、XFPと時系列で製品が市場に供給された。このため、多くの種類のトランシーバーが運用されることとなった。

　この激しい技術開発とビジネス競争の結果多くのMSAが作られた。最終的にSFPの高速版であるSFP+に収束されていく。市場規模はSFP+ほどは大きくないがクロック出力のあるXFPがWDM装置などテレコム応用で現在でも使用されている。

図15　代表的な10Gbit/s トランシーバー

SFP+以外の代表的な10Gbit/s MSA

　これに関しては規格のリンクと外形写真を示す。

【300pn MSA】

名称通りの300-pinコネクターを使用したz-Pluggable （PCBに垂直に挿抜）のOn-board Optics

16データ電気入出力＋クロック　（3Rトランシーバー）
LN、EMLやDFBなど、さまざまな光デバイスに対応し長距離から短距離応用（ITU-T、IEEE802.3仕様）
ピッグテール光ファイバー入出力（光コネクター無依存）
OIF SFI-4
I²Cシリアルインタフェース

＊）Specification Documentはこちら

図16　100-pin MSA (Opnext)

【XENPAK/X2】

データコム用にx-Pluggable（PCBに平行に挿抜）のPanel Pluggableトランシーバー

4データ電気入出力：XAUI電気インタフェース（IEEE802.3ae）
2連SC光コネクター
70-pinコネクター（共通）
MDIOシリアルインタフェース
XENPAK: INF-8474
X2: INF-8476
XPAK: INF-8475

図17　XENPAKとX2　（日立電線）

【XFP】

初めての10Gbit/sシリアルトランシーバー

1データ電気入出力＋クロック　（3Rトランスシーバー）
テレコム・データコム応用
2連LC
XFIインタフェース
SDA/DCLシリアルインタフェース
XFP: INF-8077
Tunable XFP: SFF-8477

図18　XFP と Tunable XFP (Lumentum and Finisar)

SFP+ Optical transceiver

　データセンターやストレージネットワークではSFP+が大量に使用されている。また、4GモバイルネットワークでもSFP+が使用されている。

　SFPを引き継いだ規格であり、SFPであった機械的仕様の曖昧さを特に改善した。機械的仕様は別の規格文書になっており、その中でIPF（Improved Pluggable Formfactor）という名称が使用されている。IPFはほとんどのSFPのケース・コネクターに挿入できるであろうと記述されている。

図19　SFP+光トランシーバー例の外形写真 (Finisar)


項目	説明	備考
標準規格	本体：SFF-8431 その他の規格との関係を図20に示す
光インタフェース	2連LCコネクター	双方向トランシーバーなどでは単LC
電気インタフェース	20-pinカードエッジ（SFPと同じ）ピン配置を図21に示す。SFPに比べ４－７と9ピンの名称が変更されている。
機械的仕様	製品外形（図22）とケージの規格は別文書。 SFF-8432
管理インタフェース	2-wire serial interface SFF-8742
製品例	II-VI（ex-Finisar）の製品例、FIT（ex-Avago）の製品例

図20　SFP+の関連規格

図21　ピン配置

図22　モジュール外形規格（詳細はSFF-8432参照）

SFP+の拡張

　2014年にSFP+が16Gbit/s以上に拡張されるときに体系化された。機械的仕様など共通部分はそれぞれ別文書となりモジュール規格に参照される。その体系を図23に示す。拡張時には伝送速度に合わせ、SFP10、SFP16、SFP28と名称がつけられた。現在SFP56が検討されており、今後SFP112の規格が俎上に上がるだろう。拡張されたときにSFP+はSFP10と名称がつけられたが現在でもSFP+が多く使用されている。

図23　SFP+の規格体系

　各文書を以下に示す。

　10Gではあったデータ信号仕様のSFF-8418を参考に上記に示した。その他のデータ速度に関してはOIFのCEI-VSRを参照する。OIFのCEI最新版文書は以下である。56Gまで規格化されており、現在112Gが議論されている。

OIF-CEI-04.0 - Common Electrical I/O (CEI) - Electrical and Jitter Interoperability Agreements for 6G+ bps, 11G+ bps, 25G+ bps I/O and 56G+ bps (December 2017) /

（次回に続く）

筆者プロフィール

高井厚志（たかいあつし）

　30年以上にわたり、さまざまな光伝送デバイス・モジュールの研究開発などに携わる。光通信分野において、研究、設計、開発、製造、マーケティング、事業戦略に従事した他、事業部長やCTO（最高技術責任者）にも就任。多くの経験とスキルを積み重ねてきた。

　日立製作所から米Opnext（オプネクスト）に異動。さらに、Opnextと米Oclaro（オクラロ）の買収合併により、Oclaroに移る。Opnext／Oclaro時代はシリコンバレーに駐在し、エキサイティングな毎日を楽しんだ。

　さらに、その時々の日米欧中の先端企業と協働および共創で、新製品の開発や新市場の開拓を行ってきた。関連分野のさまざまな学会や標準化にも幅広く貢献。現在はコンサルタントとして活動中である。

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