10GBASE-T SFP+ モジュール: 銅線トランシーバー導入ガイド

 

銅線 SFP+ トランシーバーがファイバーよりも高温で動作する理由と、それがポート計画に何を意味するか

 

すべての 10GBASE-T RJ45 トランシーバー モジュールには、完全な IEEE 802.3an 信号処理、つまりエコー キャンセル、遠端クロストーク抑制、4 つのツイスト ペアすべてで同時にLDPC 前方誤り訂正を実行する PHY チップセットが含まれています。-当社が現在製造しているモジュールでは、そのチップセットは Broadcom BCM84891L または Marvell AQR113C のいずれかであり、どちらも 28 nm 以下で製造されています。すべての製造ロットの受入 QC 中に、横河電機 WT310E 電力アナライザで消費電力を測定します。 BCM84891L は認定された Cat6a で 30 メートルで約 1.5 W を消費し、AQR113C は同じ条件下で約 1.8 W を消費します。

 

10GBASE-T 銅線モジュール、DAC Twinax、ファイバー SFP+ のいずれかを選択する

 

10G 銅線 SFP+ モジュールは、リンク距離が 7 メートルを超え、インフラストラクチャが構造化された Cat6a ケーブル配線で実行され、アプリケーションがホップあたり 2 ～ 3 μs の PHY レイテンシを許容する場合に最適です。これら 3 つの条件を除けば、DAC またはファイバー SFP+ はコスト、熱、遅延の点で優れています。

 

統合パートナーから最も頻繁に確認される展開構成全体での決定の詳細は次のとおりです。

 

• 5 メートル未満では、レイテンシ-の影響を受けます。 パッシブDACツインナックス。遅延が約 0.3 μs で消費電力がほぼゼロであるため、-ラック サーバー-から - へのリンク上の銅線モジュールには技術的な問題はありません。私たちは供給します0.5 m ～ 5 m の DAC アセンブリこのユースケースでは、これらが正しい答えです。
   
• 10 ～ 80 メートル、既存の銅工場、一般企業の交通。 ここで、エンタープライズ スイッチ用の 10GBASE-T 銅線モジュールが活躍します。 Cat6a が各フロアにすでに終端されているブラウンフィールド オフィス ビルは、一般的なシナリオを表しています。ファイバーのケーブル再配線は、ほとんどの IT 予算では正当化できない 6 桁のプロジェクトです。-銅線トランシーバーは、わずかなコストでそのギャップを埋めます。しかし、ケーブル工場はラベルを貼り付けるだけでなく、実際に Cat6a 仕様で動作する必要があります。詳細については以下をご覧ください。
   
• 100 メートルを超える場合、または高密度のスパイン/リーフ ファブリック。- ファイバー SFP+ モジュール（マルチモードの場合は SR、シングルモードの場合は LR）-が唯一の実行可能な選択肢です。このような距離では競合する銅線ソリューションは存在しないため、10GBASE-T モジュールは議論に加わるべきではありません。
   
• 48 個の 10G ポートを備えた高密度 ToR。-シスコの SFP-10G-T-X の導入ガイドでは、ポートあたり 2.5 W のエンベロープにより、シャーシごとに特定のスロット制限があり、ほとんどの Catalyst および Nexus プラットフォームで完全な実装が妨げられることが確認されています (Cisco SFP+ 10GBASE-T に関するよくある質問）。銅線 SFP+ トランシーバーは、混合ポート ツールです。つまり、48- ポート SFP+ スイッチ上の 8 つまたは 12 個の RJ45 リンクであり、シャーシ全体の代替品ではありません。

 

これについて具体的な数値を示します。ネットワーク プランで 1 台の 1RU スイッチに 16 個を超える銅線 SFP+ モジュールが必要な場合は、ネイティブ RJ45 ポートを備えた専用の 10GBASE-T スイッチの方がポートあたりのコストが低くなり、動作温度も低くなります。熱モデルを構築しましたが、そうでなければ数学は終了しません。

 

温度テストの結果: スイッチ プラットフォームによるポート密度の制限

 

モジュールをコーディングするすべてのスイッチ プラットフォームで熱検証を実行しました。パターンは一貫していますが、マージンはベンダー間で十分に異なるため、あるプラットフォームから別のプラットフォームに一般化することは、お客様が犯す間違いであると私たちは見てきました。

 

BCM84891L- ベースのモジュールをすべての SFP+ スロットに搭載した Cisco Catalyst 9300-48UXM では、スロット 3 と 4（隣接するケージ ブロックの中心）のユニットは、周囲 25 度で 4 時間以内にケース温度が 68 度に達しました。これは、モジュール ケーシングに接続された K- タイプの熱電対プローブを使用し、ポートごとに 5 Gbps の双方向 iPerf3 トラフィックが持続した状態で測定しました。チェッカーボード レイアウト (空のスロットまたはファイバーが装着されたスロットを持つ銅モジュールを交互に配置) に切り替えると、同一の負荷とエアフロー条件下で最も高温のモジュールが 57 度に低下しました。

 

Arista 7050SX3-48YC8 では、前面から背面へのエアフロー設計により、熱ヘッドルームが著しく向上していますが、それでも、隣接負荷構成とチェッカーボード構成の間で 6 度のデルタが測定されました。 CLI を介した Arista の温度モニタリング (環境温度の表示) により、外部プローブの読み取り値を内部センサー データと比較して検証することが簡単になりました。

 

これを無視すると、インストールから 6 か月後に「ランダム ポート フラップ」が発生し、サポート チケットがいっぱいになります。私たちはこれらのケースを追跡していますが、根本的な原因はほとんどの場合熱です。モジュールは、ジャンクション温度がチップセットの快適しきい値を超えると、PHY の再トレーニングを繰り返します。修正はモジュールを置き換えることではありません。ポートレイアウトを見直し中です。

 

フラグを立てる価値のある 2 番目の障害パターンは、モジュールの早期停止です。長期間実行されているデプロイメントからのレポートでは、3 W 以上の電力を消費する古い世代の PHY を使用するモジュールで 18 ～ 30 か月の時点でバッチ障害が発生することが一貫して説明されています。-ServeTheHome SFP+ 購入者ガイド）。 1.5 ～ 2.0 W の現行世代の 10GBASE-T SFP+ トランシーバーでは、フィールド データにはこのパターンは見られません。この障害モードが発生するかどうかを予測するには、モジュール内にどの PHY チップ世代が出荷されているかをサプライヤーに問い合わせるのが最も効果的な方法です。

 

ケーブル品質が 10GBASE-T SFP+ リンク距離に与える影響

 

 

定格 100 メートルの銅製 SFP+ モジュールは、チャネル内のすべてのコンポーネント (パッチ パネル、キーストーン ジャック、パーマネント リンク) が 500 MHz で TIA-568-C.2 カテゴリ 6A 認定を満たしている場合にのみ、その距離に到達します。これは、トランシーバーに起因すると考えられているが、実際にはケーブル プラントに起因する展開エラーのほとんどが発生する場所です。

 

Cat6a ケーブル経由での 10G 銅線 SFP+ 導入を計画しているお客様と当社が共有する実用的な距離のしきい値: 完全に認定された Cat6a チャネルは、標準の 100 メートルの距離で 10G を確実に保持します。注文書には Cat6a がリストされているにもかかわらず、多くの建物が実際に備えている非シールド Cat6 は、バンドル密度と電力導体への近さに応じて、安定した 10G の最高距離が約 37 ～ 55 メートルになります。当社では、お客様から提出された Fluke DSX-8000 チャネル認証データを使用してテストベンチでこの範囲を確認しており、結果は IEEE 802.3an の距離仕様と一致しています。

 

過去 1 年間だけで、統合パートナーから 3 件の個別の RMA リクエストが発生した特定の罠の 1 つです。2015 年から 2018 年の間に購入され、Cat6 グレードのパッチ パネルまたはパンチダウン ブロックで終端された Cat6a ケーブルは、ケーブル ジャケットに「Cat6A」と印刷されているにもかかわらず、10G 認定に頻繁に失敗します。ケーブルは大丈夫です。終端ハードウェアによりチャネル全体がダウングレードされました。私たちは、トランシーバーのトラブルシューティングについて話し合う前に、パートナーに Fluke 認定レポートを送信するよう依頼し始めています。最も一般的な誤診を事前に排除します。

 

10GBASE-T SFP+ リンクで断続的な CRC エラーが表示される場合、または 5G を超えるネゴシエーションを拒否する場合は、トランシーバー サプライヤーにサポート ケースを開く前にチャネルのエンドツーエンドを認証してください。--

 

NBASE-T マルチ-ギガネゴシエーション: ほとんどの SFP+ 銅線モジュール データシートでは省略されている機能

 

現在の-世代の 10GBASE-T SFP+ モジュールは、IEEE 802.3bz NBASE-T 規格に基づいて 10G だけでなく、5G、2.5G、1G でもネゴシエートします。独立したテストでは、ベンダー データシート (ServeTheHome SFP+ 購入者ガイド) に記載がないにもかかわらず、市場に出ているモジュールの大部分がマルチギガ速度をサポートしていることが確認されました。{11}}当社は出荷するすべての SKU についてマルチ-ギガ SFP+ トランシーバーのサポートをテストおよび文書化しており、互換性マトリックスは各製品ページで公開されています。

 

これには、調達において 2 つの直接的な応用例があります。

 

WiFi 6E および WiFi 7 アクセス ポイントには、2.5G または 5G 銅線アップリンクが搭載されることが増えています。マルチギガ SFP+ to RJ45 モジュールを使用すると、オール -SFP+ スイッチが、別個のマルチギガ シャーシを追加することなく、既存の銅線を介してこれらの AP にサービスを提供できます。-私たちはこの構成を少なくとも 12 のキャンパス WiFi プロジェクトに導入し、4,000 ドルの専用スイッチを 35 ドルのモジュールに置き換えました。コストの違いにより、評価サイクル全体が正当化されました。

 

2 番目のアプリケーションは熱管理です。持続スループットが 4 Gbps 未満にとどまるリンクで 10G ではなく 5G でネゴシエーションすると、モジュールあたりの消費電力が約 15～20% 削減されます。{4}}単一のスイッチ内の 24 個のモジュール全体で、PDU 負荷とケージ温度の両方が目に見えるほど減少します。私たちが協力している深センのストレージ管理者の 1 人は、NAS アップリンクを意図的に 5G で実行しています。スループットのヘッドルームは十分であり、発熱量が低いため、チェッカーボードの間隔の制約を受けることなく、隣接する SFP+ ポートを実装できます。

 

FB-LINK が 10GBASE-T 銅線モジュールをテストして出荷する方法

 

SFP+ 銅線トランシーバー市場には、十分に文書化された品質問題があります。- ServeTheHome は、さまざまなサプライヤーからの 9 つのモジュールをテストした結果、不正な CE マーキング、不一致のパッケージ、原産国ラベルの欠落があるユニットを発見しました。--ServeTheHome Wiitek レビュー）。 Cisco または Arista の OEM- ブランド モジュールに 5 ～ 10 倍の価格プレミアムが付いている場合、単価だけで購入するのは理解できます。 5 年間実行されるモジュールと、18 か月目にバッチが失敗するモジュールとの間のギャップは、どの仕様シートにも表示されません。{5}}

 

ここでは、私たちのやり方が違うことと、ボリュームバイヤーが商品を評価することがなぜ重要なのかを説明します。10GBASE-T SFP+ モジュールのサプライヤー.

 

すべてのモジュールには既知の PHY チップセット (BCM84891L または AQR113C) が付属しており、チップセット、電力測定方法、プラットフォームごとの互換性テストの結果が各製品ページで公開されています。-当社では、サンプルではなく、すべての製造ロットに対して受信した QC 能力測定を実行します。当社の互換性ラボは、Cisco、Arista、Juniper、HPE、および MikroTik プラットフォームのアクティブなテストベンチを維持しており、200 を超えるスイッチ モデルをカバーしており、「互換性」の主張だけでなく合否結果も公開しています。

 

また、大量注文の前にエンジニアリング サンプルも提供しており、ほとんどの目的地への標準リードタイムは 3 ～ 5 営業日です。カスタム コード化されたモジュールの MOQ は 100 ユニットから始まります。- RMA 納期は 15 営業日で、500 ユニットを超える注文の場合は事前交換が可能です。

 

将来のサプライヤーに尋ねることのできる最も有益な質問は、どの世代の PHY チップセットがモジュール内に搭載されているか、また定格最大距離で測定された消費電力はいくらかということです。私たちは調達評価の際に競合他社にこの質問をしました。特定のチップセットとワット数を答えたサプライヤーは、その製品の特徴を明らかにしています。 「SFP+ MSA 仕様を満たしている」と回答したサプライヤーはテストを行っていません。私たちはこの違いを早い段階で苦労して学びました。コンポーネント ベンダーが仕様書を満たしているものの、前のロットよりも 0.4 W 消費量が多い PHY チップのバッチを出荷したときです。この差によって 2 つのスイッチ プラットフォームが熱コンプライアンスから外れてしまいますが、入荷するすべてのロットを測定しているからこそ、この違いを把握できたのです。

 

クイック リファレンス: 10G 接続オプションの比較

 

パラメータ	10GBASE-T SFP+ (銅線)	10GBASE-SR SFP+ (ファイバー)	SFP+ DAC (Twinax)
コネクタ	RJ45	LCデュプレックス	固定SFP+エンド
中くらい	Cat6a / Cat7 ツイストペア	OM3/OM4 マルチモードファイバー	Twinax 銅
最大距離	30 ～ 100 m (ケーブルに依存)	300–400 m	5 ～ 7 m パッシブ
標準的な電力	1.5 ～ 2.5 W (現行世代)	0.6–1.0 W	< 0.5 W
PHY レイテンシー	~2.6 μs	~0.1 μs	~0.3 μs
マルチレート-	1G / 2.5G / 5G / 10G	10Gのみ	10Gのみ
ベストフィット	ブラウンフィールド銅線の再利用、混合ポート スイッチ-	バックボーン、-建物間、高密度-	ラック内、最小のレイテンシ

 

 

PHY チップセットおよびケーブル長ごとの詳細な消費電力データについては、ラボでの測定値を参照してください。10G 銅線 SFP+ トランシーバーのチップセットおよび距離別の消費電力。モジュールの相互運用性を規定する SFP+ MSA の機械的および電気的仕様の背景については、次を参照してください。SFP および SFP+ MSA 仕様の説明.

 

FB-LINK は、2012 年以来深センで光トランシーバーと銅線トランシーバーを製造しており、-社内で PHY の特性評価と 200+ スイッチ プラットフォーム間の互換性テストを行っています。エンジニアリング サンプルは 3 ～ 5 営業日以内に発送されます。10GBASE-T SFP+ 銅線モジュールを参照する · エンジニアリングサンプルをリクエストする