• 400Gイーサネットについて①

 
 
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はじめに

AI(人工知能)、マシーンラーニング、サーバーレスコンピューティングなどの次世代アプリケーションが要求する高密度の100Gに対応するためにネットワークの400Gへの移行の必要性が出て来ました。この記事では、400Gで採用されているOSFP/QSFP-DDフォームファクターとPAM-4変調方式についてこれまでのNRZ変調方式と比較することにより解説をいたします。

OSFP

OSFPは、“Octal Small Form-factor Pluggable”を表し、8本の電気レーンから構成されます。それぞれの電気レーンはは50Gで動作するため合計で400Gの帯域を構成できます。OSFPは、新しい形状のフォームファクターで、冷却効率に優れ400G-ZRの利用に必要な20Wまでの電力を消費することができます。また、電気的な設計が次世代の800Gを意識してなされており800Gとの上位互換が可能となっています。

OSFP

QSFP-DD

QSFP-DDは、“Quad Small Form-factor Pluggable (QSFP) – Double Density (DD)”を表し、こちらも8本の電気レーンから構成されます。QSFP-DDの形状は、2列目の電気的コネクターが追加されたことを除けばQSFPと同じです。2列目の電気的コネクターは、QSFPの4レーンから8レーンに電気レーンを増加させるためにQSFP-DDに追加されました。QSFPトランシーバーは、QSFP-DDポートで利用ができます。

QSFP-DD

OSFPとQSFP-DDは形状が異なるためOSFPポートではOSFPトランシーバーを、QSFP-DDポートではQSFP-DDトランシーバーを使用する必要があります。
ただし機械的にパッシブなアダプターを使えばQSFPトランシーバーをOSFPポートで利用できます。このアダプターはアリスタから提供されるものです。
OSFPとQSFP-DDは形状は異なりますが、イーサネットのメディアタイプが同じであればOSFPとQSFP-DDは400Gリンクの両端で互換性があります。

OSFP to QSFP adapter (ADPT-O-Q-100G)

 

 

 

OSFPとQSFP-DDの比較

 

NRZとPAM-4

NRZは、“Non Return to Zero”を表します。NRZでは、電気もしくは光のシグナルが2つの振幅レベルを持つことができます。それぞれの振幅レベルは1 bitのデジタルデータを表し、1を表現する振幅と0を表現する振幅からなります。
NRZは25Gまでのデータ送信の主流な変調方式でデジタルデータを送信するの最もシンプルな方法です。

PAM-4は、”Pulse Amplitude Modulation–4″を表し、電気もしくは光のシグナルが4つの振幅レベルを持てることを意味します。それぞれの振幅レベルは2 bitのデジタルデータを表し、00, 01, 10, 11を表現する振幅からなります。これによりPAM-4ではNRZの2倍のデータの送信が可能となります。

 

“25G NRZ”と表されているときは電気もしくは光のシグナルはデータを25GのNRZ変調で送信しています。
“50G PAM-4”または“100G PAM-4”と表しているときは電気もしくは光のシグナルはデータを50Gまたは100GのPAM-4変調で送信しています。

 

まとめ

アリスタが提供する400GではOSFPとQSFP-DDの形状で、多岐にわたる光の400GトランシバーとActive Optical Cables (AOC)、Twinnaxを提供し、IEEEとMulti Source Agreements (MSA)標準に準拠します。
アリスタネットワークスでは2019年には主要なスイッチで400Gをサポートいたします。
初めの400Gスイッチとして1RUで400Gを32ポートする7060PX4-32と7060DX4-32を販売開始しました。7060PX4-32ではOSFPをサポートし7060DX4-32ではQSFP-DDをサポートします。
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