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光トランシーバーのForm Factor規格（その2）：光伝送技術を知る（10）光トランシーバー徹底解説（4）（1/3 ページ）

前回に続き、光トランシーバーのForm Factor規格を紹介する。

» 2020年05月19日 11時30分公開

[高井厚志，EE Times Japan]

　前回に続き、光トランシーバーの主なForm Factor規格をまとめる。

（4）40G光トランシーバーForm Factor

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　10G光トランシーバーでは、MSA（Multi-Source Agreement）がシステムベンダーとサプライヤー双方に有益であり、市場拡大やビジネス戦略として重要であることが認識された。

　だが、次世代40Gは期待したほど大きな市場規模とはならなかった（筆者も現場にいたので、なぜそうなったかについてはいろいろ意見もあるのだが、また別の機会に執筆したい）。一方で、市場規模こそ、10Gほどではなかったが、40Gによってハイパースケールデータセンターが生まれたことは確かである。

　40Gは巨大なファイバーインフラを有するテレコムで必要とされ、伝送システムやルーターで300-pin MSAトランシーバーが採用された。

　データコム光トランシーバーではVCSEL（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）や回路基板は高速化が困難であったため10G×4でリンクを定義したが、これを実現するQSFP+が規格化された。

　一方、2010年初頭にハイパースケールデータセンター実現の構想が練られ、テレコム同様ファイバーはインフラとして20年、つまり光技術の4～5世代使用される前提でシングルモードファイバー（SMF）化が必須であった。このため、IEEE 802.3のSMF10kmの規格LR4（10Gx4CWDM）を、必要な2kmにしたカスタム仕様、通称LR4 LITEが採用され、QSFP+が水面下で大量に供給された（数年間の秘密保持は筆者には奇跡としか思えないが）

300-PIN MSA Optical Transceiver

　2000年ごろからテレコムやルーター応用分野で10Gの次世代として40Gが開発された。それをサポートしたのが300-pin MSAであった。

　最初はルーター向けに2kmの40G NRZが開発された。当時40G NRZの1310nm EA-DFBは開発初期であったため、サプライヤーが複数あった1550nmが採用された。大規模ルーター内や伝送システム局内光配線で採用され市場に出回った。

　また、LNが搭載可能なサイズであったため、40G DPSK、DQPSKなどの伝送方式によるテレコム応用にも使用された。

【300-pin MSA】

　10G同様、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。ただし、10Gと40Gはピンコパティブルではない。

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-5
I²Cシリアルインタフェース
Specification Documentはこちら

図1　40G 300-pin MSA （Opnext）

【QSFP+ Optical Transceiver】

　10G×4の光モジュールのForm Factorとして採用されたのがQSFP+（Quad SFP+）である。最初に2004年に規格化されたQSFP（4x1G） MSA仕様を、SFF委員会にて40Gに採用したものだ。

　QSFP+は、VCSELを使用した10Gを4本接続するためにBreak out fiber cableとともに使用された。前述したように、2010年に入ってシングルモードファイバー（SMF）を採用したハイパースケールデータセンターでは、カスタム仕様LR4 LITEのQSFP+がキーコンポーネントとして採用され、大量に使用された。

図2　QSFP+光トランシーバー例の外形写真（II-VI）


項目	説明
規格文書	SFF-8436
光インタフェース	MPO connector (IEC 61754-7) Dual LC (IEC 61754-20)
電気インタフェース	38-pinコネクターはMSAで定義トランシーバーピン配置を図3に示す
機械的仕様	モジュール外形仕様を図4に示すコネクターを図5に示すモジュールを挿入するケージを図6に示す
管理インタフェース	2-wire serial interface　（EEPROMインタフェース）
製品例	II-VI（元Finisar）のSR4製品例、LR4製品例、LR4-LITEの製品例

図3　QSFP+光トランシーバーの電気ピンアサイン

図4　QSFP+光トランシーバーの外形図（II-VIカタログより）

図5　QSFP+電気コネクター

図6　QSFP+ケージ

【QSFP+ の拡張（QSFP+10、QSFP+28、QSFP+14）】

　QSFP28は、QSFP+を4×28Gに拡張したモジュールで100GbEの主要なForm Factorだ。さらに、OIFで112Gの電気インタフェースとIEEE 802.3cuの100G per Lambdaが規格化されれば、QSFP112が400GbEのForm Factorとして規格化されるだろう。

　QSFPの規格の体系を図7に示す。

図7　QSFP+の規格体系（クリックで拡大）

　QSFP+は4×1GのQSFP MSA規格を4x10Gに拡張したものであった。QSFP　MSAの規格はSFF委員会ではINF-8438で採用されている。

INF-8438: QSFP (Quad Small Formfactor Pluggable) Transceiver/（※再記述になるがQSFP+の規格がSFF-8436）
SFF-8436: QSFP+ 4X 10 Gb/s Pluggable Transceiver/

　2014年にSFP+同様規格の体系化が行われた。関連規格は下記の通り。

　外形寸法規格等（SFF-8661）、電気・光インタフェース等（SFF-8679）、管理インタフェース規格（SFF-8636）は共通である。カードエッジのピンの長さ（接触順位）はSFF-8661にある。また、カードエッジのピンアサインや機能、電源仕様、タブのカラーコード、光レセプタクル仕様などはSFF-8679に記述されている。

　少し混乱したのが、ケージと電気コネクターである。4×28Gへの拡張においてより厳しくなるEMIの規格を満たすために新しいStyle Aという規格ができた。それに対し、ケージを共通にし、コネクターを工夫し、従来のケージでもEMI対応したStyle B規格ができた。バックワードコンパティを重要視する場合Style Bが使用される。

100G光トランシーバーのForm Factor

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