簡潔なガイド: 10GBASE SFP+ とは何ですか?

 

この包括的なガイドでは、基本的な概念や技術標準からモジュールのタイプ、アプリケーション、購入の考慮事項まで、10GBASE SFP+ - について知っておくべきことをすべて説明します。

 

基本を理解する

 

10GBASEとは何ですか?

10GBASE-R は、64B/66B エンコーディングを使用するシリアル インターフェイスで、データ ストリームは 10.000 Gbit/s で、クロック レートは 10.3 Gbit/s になります。速度と接続距離の観点から見ると、10 ギガビット イーサネットはイーサネット テクノロジーの自然な進化段階を表しています。伝送速度が 10Gbps に向上するだけでなく、伝送距離も大幅に延長されるため、ローカル エリア ネットワークだけでなく、大都市圏や広域ネットワークにも適用できるようになります。

 

SFP+とは何ですか?

SFP+ は Small Form-factor Pluggable Plus の略で、元の SFP モジュールの拡張バージョンを表します。{1} SFP+ 標準は 2006 年にリリースされ、2011 年にさらに更新されました。SFP+ モジュールは最大 16 Gbps の速度をサポートします。以前の SFP モジュールと比較して、SFP+ は同じコンパクトなフォーム ファクタを維持しながら 10 倍のデータ送信能力を提供します。

10 GB SFP+ モジュールは、XFP と同じ 10 Gbps のパフォーマンスを提供しますが、より小型でエネルギー効率の高いフォーム ファクタを備えています。-最新のネットワークでは、レガシー システムを除き、XFP は一般に時代遅れであると考えられています。

 

10GBASE SFP+ の定義

これらの概念を組み合わせると、10GBASE SFP+ は、10Gbps イーサネット伝送をサポートする SFP+ パッケージの光または電気トランシーバ モジュールを指します。これらのホットプラグ対応のコンパクトなモジュールは、電気信号を光信号に（またはその逆に）変換し、ネットワーク デバイス間の高速データ伝送を可能にします。{6}}

 

SFP と SFP+ の主な違い

SFP と SFP+ の違いを理解することは、ネットワーク計画にとって重要です。

SFP は 10/1000Mbps のイーサネット速度をサポートしますが、SFP+ は最大 10Gbps の高速速度をサポートする更新バージョンです - これが SFP と SFP の主な違いです+.

互換性に関しては、SFP+ ポートは多くの場合 SFP 光ファイバーを受け入れますが、速度は 1Gbps に低下します。ただし、SFP+ は 1Gbps 未満の速度をサポートしていないため、SFP+ トランシーバーを SFP ポートに接続することはできません。この下位互換性はあるが上位互換性はない-という特性のため、ネットワークのアップグレード時には特別な注意が必要です。

 

技術標準の枠組み

 

10GBASE SFP+ モジュールの相互運用性と信頼性は、業界標準の包括的なシステムに依存しています。これらの標準を理解することは、調達および導入時に情報に基づいた意思決定を行うのに役立ちます。

 

IEEE 802.3ae規格

IEEE 802.3ae は、2002 年に承認された 10 ギガビット イーサネットの中核標準です。これは、さまざまなファイバーおよび銅線インターフェイスの技術要件を含む、10G イーサネットの物理層仕様を定義します。この規格は、10GBASE- SR、10GBASE- LR、10GBASE- ER などの複数の物理層仕様をカバーしています。

 

SFF-8431標準

SFF-8431 は、ホスト システムと SFP+ 光トランシーバー間の 10 Gb/s 高速電気インターフェースを定義するマルチソース アグリーメント (MSA) です。-この規格により、さまざまなメーカーのモジュールや機器がシームレスに連携できることが保証されます。

SFF-8431 は、ハードウェア設計、機械構造、通信プロトコルを包括的にカバーしており、光トランシーバ開発者やアプリケーション エンジニアにとって不可欠な参考資料となっています。この規格に準拠することで、製品の相互運用性と互換性が保証されます。

この規格の主要な技術的ポイントは次のとおりです。

この仕様では、アイマスク、イコライゼーションの期待値、ジッター制限を定義し、ビットエラーレート（BER）を削減し、10G 速度でのリンクの安定性を確保しています。-

ホストボードとモジュールコネクタのインターフェース仕様の定義

高速差動ペアのシグナル インテグリティ要件の確立-

EMI制御と熱管理のガイドラインを提供

 

SFF-8432標準

SFF-8432 は、モジュール寸法、コネクタ設計、熱要件などの SFP+ モジュールの機械仕様を定義し、モジュールがさまざまな機器に正しく取り付けられることを保証します。

 

SFF-8472標準

SFF-8472 はデジタル診断機能を定義し、2 線 I²C インターフェイスを介して温度、電圧、TX/RX 光パワーなどへのリアルタイム アクセスを提供します。この規格により、ネットワーク管理者はモジュールの動作ステータスをリモートで監視し、潜在的な障害をプロアクティブに検出できます。

 

 

SFF-8431 は、より高速な進化の基礎を築きました。そのアーキテクチャは SFP28 に拡張され、同じフォーム ファクタを維持しながらレーンあたり 25 Gb/s をサポートします。この下位互換性により、既存のネットワーク インフラストラクチャをシームレスに拡張できることが保証されます。

 

伝送距離によるモジュールの種類

 

10GBASE SFP+ モジュールは、伝送媒体と距離に基づいていくつかのタイプに分類され、各タイプは特定のアプリケーション シナリオに合わせて最適化されています。

 

10GBASE-SR（短距離）

 

SR=近距離

10G SFP+ SR 光モジュールは、10GBase-SR イーサネット仕様に準拠しています。 SRは短距離を意味し、マルチモードファイバーの最大伝送距離は300mに達します。波長は850nmで、低コスト、低消費電力、小型、高密度が特徴です。

10GBase-SR は、単一の低コスト固体レーザー コンポーネントを使用しており、10GbE プラットフォームで利用できる最も安価な光モジュールです。{2}

技術仕様:

波長: 850nm

ファイバータイプ: マルチモードファイバー (MMF)

 

伝送距離:

1. OM1ファイバー(62.5μm)：33m
2. OM2 ファイバー (50μm 非最適化): 82m
3. OM3 ファイバー (50μm 最適化): 300m
4. OM4 ファイバー (50μm 高度に最適化): 400m

 

アプリケーションシナリオ:データセンター施設内の短距離接続。サーバー-から ToR スイッチへの接続や-ラック内デバイスの相互接続など。-

 

10GBASE-LRM（長距離マルチモード）

 

LRM=長距離マルチモード

LRM は「Long Reach Multimode」の略です。これらのトランシーバーは、マルチモード ファイバーで最大 220 m の距離をサポートし、1310 nm レーザーを使用します. 10GBase-LRM は 10GBase-LX4 の代替品です。

10G SFP+ LRM 光モジュールは、主に FDDI ネットワークおよび 10G データ通信用に、OM1、OM2、および OM3 マルチモード ファイバとともに使用できます。低消費電力と優れた EMI 性能は、MSA SFF-8431 規格に完全に準拠しています。

 

技術仕様:

• 波長: 1310nm
• ファイバータイプ: マルチモードファイバー (MMF)
• 伝送距離: 最大 220 メートル

アプリケーションシナリオ:従来のマルチモード ファイバー インフラストラクチャ上でより長い伝送距離を必要とするシナリオ、特に既存の FDDI ネットワークのある環境に適しています。

 

10GBASE-LR（長距離）

 

LR=長距離

10G SFP+ LR 光モジュールは、10GBase-LR イーサネット仕様に準拠しています。 LR は長距離を意味し、波長 1310nm のシングルモード ファイバーでの最大伝送距離は 10 km、実際には最大 25 km に達します。-小型・低消費電力・長距離伝送が特長です。

LR には最小距離がないため、シングルモード ファイバーでの短い接続にも適しています。-この柔軟性により、LR モジュールはシングルモード ファイバー環境において多用途の選択肢となります。-

 

技術仕様:

• 波長: 1310nm
• ファイバータイプ: シングルモードファイバー (SMF)-
• 伝送距離: 2m ～ 10km (25km まで到達可能)

アプリケーションシナリオ:大規模なキャンパス内のケーブル配線の構築や、メトロポリタン エリア ネットワーク (MAN) の確立にも使用されます。

 

10GBASE-ER（拡張範囲）

 

ER=拡張範囲

10G SFP+ ER 光モジュールは、10GBase-ER イーサネット仕様に準拠しています。 ER は拡張範囲を意味し、1550nm と 1310nm の 2 つの波長オプションがあります。シングルモード ファイバでは伝送距離が 40km に達するため、非常に費用対効果の高い長距離光モジュールとして、現在データセンターやエンタープライズ キャンパスで普及しています。{{10}{11}}

10GBASE-ER エンジニアリング リンクは最大 40 キロメートル、標準リンクは最大 30 キロメートルに達します。レーザー出力のため、20 キロメートル未満のリンクでは減衰が必要です。

 

技術仕様:

• 波長: 1550nm (主流) または 1310nm
• ファイバータイプ: シングルモードファイバー (SMF)-
• 伝送距離: 2m ～ 40km

アプリケーションシナリオ:大都市圏ネットワーク接続、-キャンパス間相互接続、-長距離データセンター相互接続。

 

10GBASE-ZR（最大範囲）

 

ZR=Ze の最高射程 (最大射程)

10G SFP+ ZR 光モジュールは、最大到達距離を意味する ZR を特徴とし、波長 1550nm のシングルモード ファイバでの最大伝送距離は 80 km です。-さまざまな用途に広く使用されています。

送信電力が非常に高いため、短いリンクでは大幅な減衰が必要になります。 ZR オプティクスを使用する前に、問題のないファイバ スパンで光パワー テストを実行して、障害のない展開を確認す​​る必要があります。-興味深いことに、ほとんどのベンダーは ZR オプションを提供していますが、10GBase-ZR は実際には IEEE 標準ではありません。

 

技術仕様:

• 波長: 1550nm
• ファイバータイプ: シングルモードファイバー (SMF)-
• 伝送距離：最大80km

アプリケーションシナリオ:広域ネットワーク接続、長距離通信バックボーン ネットワーク、都市間データセンター相互接続。-

 

タイプ	波長	ファイバーの種類	最大距離	相対コスト	代表的な用途
SR	850nm	マルチモード	300-400m	最低	施設内
LRM	1310nm	マルチモード	220m	低い	レガシー マルチモード ネットワーク
LR	1310nm	シングル-モード	10～25km	中くらい	キャンパス/インタービルディング-
ER	1550nm	シングル-モード	40km	より高い	大都市ネットワーク
ZR	1550nm	シングル-モード	80km	最高	広域ネットワーク

 

 

特殊なモジュールの種類

10GBASE SFP+ ファミリには、標準のファイバー-ベースのモジュールに加えて、さまざまなネットワーク要件を満たすさまざまな特殊なタイプが含まれています。

 

10GBASE-T 銅線モジュール

10GBASE-T は、銅線ツイストペアケーブルを使用した 10 ギガビット イーサネット ソリューションです。-G 銅線モジュールは RJ45 インターフェイスを使用し、10 ギガビット イーサネット規格および SFP MSA 規格に準拠し、Cat6a/7 ケーブルを使用して最大 80 メートルの伝送距離を実現します。 100M/1000M/2.5G/5G/10G 伝送速度をサポートし、さまざまなブランドのホストと互換性があります。

標準の RJ45 インターフェイスに基づいたこれらの製品は、従来のネットワークと互換性があり、既存のケーブル配線を変更することなくイーサネット伝送速度を向上させることができます。

 

利点:

既存の銅ケーブル インフラストラクチャを再利用する

複数の速度との下位互換性

標準 RJ45 インターフェイスによりケーブル配線が簡素化

短所:

遅延と消費電力が高く、主に既存の銅線ケーブルを再利用する必要がある場合に使用されます。

10G を 30 メートルで送信する場合の標準消費電力は 1.6 W、80 メートルで 2.0 W

伝送距離に制限がある

 

CWDM モジュール (粗い波長分割多重)

10G SFP+ CWDM 光モジュールは、粗い波長分割多重モジュールであり、通常はシングルモード ファイバで使用されます。- CWDM テクノロジーを使用してファイバー リソースを節約することで、消費電力を非常に低く抑えながら、ネットワークの柔軟性、経済性、信頼性を大幅に向上させることができます。

CWDM テクノロジーにより、異なる波長の複数の光信号を 1 本のファイバー上で、各波長を 20nm 間隔で送信できるため、ファイバーの利用率が効果的に向上します。

 

DWDM モジュール (高密度波長分割多重)

10G SFP+ DWDM 光モジュールは、シングルモード ファイバで使用される高速、大容量の高密度波長分割多重モジュールです。-、伝送距離は最大 80km です。-これらのモジュールは、超大容量および超長距離伝送要件を最大限に満たし、マルチサービスの運用と将来のネットワークのアップグレードと拡張を安定的にサポートします。-

DWDM はより狭い波長間隔 (通常は 0.8nm または 0.4nm) を備えているため、1 つのファイバでより多くのチャネルが可能になり、非常に高い帯域幅要件が必要なバックボーン ネットワークに適しています。

 

BiDi モジュール (双方向)

10G SFP+ BiDi 光モジュールは、WDM テクノロジーを使用した単一ファイバー双方向モジュールです。適切に動作させるにはペアで使用する必要があります。{2}}これらのモジュールの利点は、ネットワーク導入におけるファイバーの使用量を削減し、導入コストを大幅に削減できることです。

BiDi モジュールは、単一のファイバーで双方向伝送を実現し、異なる波長 (1270nm/1330nm など) を使用して送信と受信を行うため、ファイバー リソースが限られている環境に特に適しています。

 

DAC/AOC ダイレクト アタッチ ケーブル

プラグ可能モジュールに加えて、SFP+ インターフェイスはダイレクト アタッチ ケーブルもサポートしています。

 

DAC (ダイレクト アタッチ ケーブル) ダイレクト アタッチ銅線:SFP+ 直接接続銅線ケーブル アセンブリは、短距離アプリケーションにおいて光ファイバーよりもコスト効率の高いソリューションを提供します。{1}この設計により、各方向に最大 10Gbps のシリアル データ送信が可能になります。消費電力が低いため、SFP+ 銅線ケーブル アセンブリはラック内またはラック間のアプリケーションにとって経済的なソリューションになります。{6}}

AOC (アクティブ光ケーブル):両端に光モジュールが事前に取り付けられたファイバー ケーブル。より良い信号品質が必要な中距離に適しています。{0}

主な技術的特徴

 

ホット-プラグイン可能な機能

SFP+ モジュールのホットプラグ対応設計により、デバイスの電源を切らずに互換性のあるポートにモジュールを挿入または取り外しできます。{0}}この機能の利点は次のとおりです。

迅速な障害交換によりダウンタイムを削減

柔軟なネットワークのアップグレードと拡張

日常のメンテナンスやテストに便利

 

デジタル診断モニタリング (DDM/DOM)

最新の SFP+ モジュールは通常、デジタル診断モニタリングをサポートしています。

モジュールには、SFF-8472 に準拠したデジタル診断機能が組み込まれており、温度、電圧、光パワーの送信/受信をリアルタイムで監視できます。

 

監視可能なパラメータには通常次のものが含まれます。

• モジュール温度
• 電源電圧
• 送信光パワー (TX パワー)
• 受信光パワー (RX Power)
• レーザーバイアス電流
• アラームと警告のしきい値

この診断データは I²C インターフェイス経由で読み取られるため、ネットワーク管理システムは事前の監視と予防保守を実装できます。

 

消費電力と熱管理

一般的な SFP+ SR モジュールの消費電力は 1.05 ワット未満で、電磁干渉 (EMI) が低く、優れた熱伝導性により耐用年数が向上します。

高出力モジュールにはより優れた熱設計が必要であり、これは高密度の導入において特に重要です。-

 

産業グレードと商業グレード

動作環境要件に基づいて、SFP+ モジュールはさまざまなグレードに分類されます。

 

商用グレード:

動作温度：0度～70度

屋内の温度管理された環境に適しています-

 

工業グレード:

動作温度範囲は -40 度から 85 度で、高温、低温、および劇的な温度変動に耐えることができ、商用グレードのモジュールの能力をはるかに上回ります。温度制御のない工業現場や屋外のシナリオに適しています。

ハウジングは耐食性素材を使用しており、工業用グレードの耐振動性（10-2000 Hz）および耐衝撃性（1500 G/0.5 ms）のテストに合格しており、鉱山や鉄道などの高振動環境に適しています。{0}

 

ファイバーの種類と互換性

正しいファイバー タイプの選択は、10GBASE SFP+ モジュールのパフォーマンスを確保するための重要な要素です。

 

マルチモードファイバー (MMF)

マルチモード ファイバーはより大きなコア (50μm または 62.5μm) を備えており、複数の光モードを同時に送信できます。帯域幅のパフォーマンスに基づいて、次のグレードに分類されます。

 

300mの伝送をサポートするには、最適化された50μmコアのOM3ファイバーが必要です（最適化されていない50μmコアファイバーはOM2ファイバーと呼ばれ、62.5μmコアファイバーはOM1ファイバーと呼ばれます）。

ファイバーの種類	コア径	帯域幅@850nm	10G SRの距離
OM1	62.5μm	200MHz・km	33m
OM2	50μm	500MHz・km	82m
OM3	50μm	2000MHz・km	300m
OM4	50μm	4700MHz・km	400m
OM5	50μm	28000MHz・km	400m+

 

 

シングルモード ファイバー（SMF）-

シングルモード ファイバは非常に小さいコア（約 9μm）を備えており、単一の光モードのみを送信できるため、長距離、高帯域幅のアプリケーションに適しています。-主なタイプは G.652 標準ファイバー (OS2) です。

シングルモード ファイバを LR、ER、ZR モジュールと組み合わせると、数キロメートルから 80 キロメートルまでの伝送距離を達成できます。{0}}

 

コネクタの種類

LC はインターフェイス タイプであり、SFP モジュールの 90% が LC インターフェイスを使用します。

LC コネクタは、1.25 mm セラミック フェルールを使用した小型光ファイバ コネクタで、次の特徴があります。

サイズが小さく、高密度の導入に適しています。{0}

操作が便利なプッシュ{0}}ロック機構

デュプレックス LC コネクタは SFP+ モジュールの標準構成です

 

アプリケーションシナリオ

 

データセンター

クラウド データセンターでは、トップオブラック (ToR) スイッチとスパイン スイッチの接続に 10GBASE SFP+ が使用されます。--

典型的なアプリケーションには次のようなものがあります。

サーバーから ToR スイッチへのアップリンク (通常は SR モジュールを使用)

ToR からアグリゲーション層スイッチへの接続

ストレージ エリア ネットワーク (SAN) 接続

仮想化環境での vMotion トラフィック

より高速なテクノロジーが利用可能になったにもかかわらず、10 GB SFP モジュールは、予測可能なパフォーマンスと既存のファイバー インフラストラクチャとのシームレスな統合により、現代のネットワークで重要な役割を果たし続けています。{0}

 

エンタープライズ キャンパス ネットワーク

SFP-10G-LR は、メトロポリタン エリア ネットワーク (MAN) の確立など、大規模なキャンパス内のケーブル配線の構築に使用されます。

 

アプリケーションシナリオ:

• 建物間のバックボーン接続
• コアスイッチの相互接続
• サーバークラスターのアップリンク
• ネットワークアグリゲーションポイント接続

 

通信バックボーン

通信バックボーン ネットワークでは、10GBASE SFP+ は SONET およびファイバー チャネル システムをサポートします。

CPRI / eCPRI プロトコルのサポートが追加されたため、5G 基地局のベースバンド ユニット（BBU）と無線ユニット（RRU）の間の長距離フロントホール リンクに直接使用でき、低遅延と高い耐干渉性という無線通信要件を満たします。{0}

 

産業用ネットワーク

工業用グレードのモジュールは、鉱山や鉄道などの高振動環境に適しています。{0}低消費電力設計は、アクティブな冷却や高密度の産業用スイッチの導入のない屋外エンクロージャに適しています。-

 

代表的な用途:

• スマート製造ネットワーク
• 鉄道交通通信システム
• 石油化学モニタリングネットワーク
• 電力システム通信

 

ストレージネットワーク

10GBASE SFP+ はストレージ ネットワークで広く使用されています。

 

 

購入ガイド

 

 

実際の伝送距離に基づいて、適切なモジュール タイプを選択します。

距離要件	推奨モジュール	ファイバーの種類
<100m	SR	マルチモードOM3/OM4
100-300m	SR (OM3/OM4) または LRM	マルチモード
300m～10km	LR	シングル-モード
10～40km	ER	シングル-モード
40～80km	ZR	シングル-モード

 

 

互換性に関する考慮事項

互換性は、10 GB SFP モジュールを導入する際に最も重要な要素の 1 つであり、{0}よく誤解されがち{1}}です。多くの SFP+ トランシーバーは同一の物理的寸法と電気インターフェイスを共有していますが、すべてのモジュールが異なるネットワーク プラットフォーム間で確実に機能するわけではありません。

購入の推奨事項:

Cisco、Huawei、Meraki、Ubiquiti、H3C、HPE、Netgear などの主流ベンダー機器との互換性を確保するには、MSA{0}} 互換製品を選択してください。

モジュールが SFF-8431、SFF-8432、および IEEE 802.3ae 標準に準拠していることを確認します。

ベンダー固有のコード化モジュールが必要かどうかを検討してください。{0}

 

ファイバーインフラストラクチャのマッチング

 

環境要因

導入環境に基づいて適切なグレードを選択します。

• 標準データセンター環境: 商用グレード (0 ～ 70 度)
• 屋外または過酷な環境: 工業用グレード (-40 ～ 85 度)
• 高振動環境: 工業用グレードの耐振動性テストに合格した製品を選択してください。-

 

機能要件

次の機能が必要かどうかを検討してください。

DDM/DOM デジタル診断モニタリング

特定のプロトコルのサポート (CPRI/eCPRI など)

特定のベンダー互換性コーディング

 

コストに関する考慮事項

モジュール タイプ間のコストの違いは次のとおりです。

SR モジュールはコストが最も低く、大規模な導入に適しています。-

LR モジュールは適度なコストと優れた価値を備えています

ER/ZRモジュールはコストが高いため、必要に応じて選択してください

OEM モジュールとサードパーティの互換モジュール間の価格差-

 

長距離展開の考慮事項-

伝送距離が 80km を超える場合、または 1550nm ウィンドウで高分散の G.652 ファイバーを使用する場合は、ビット誤り率の増加につながる分散による信号の歪みを避けるために、追加の分散補償モジュール (DCM) が必要です。

ER / ZR などの長距離モジュールを導入する前に:{0}

ファイバーリンクの総減衰をテストする

光パワーバジェットの計算

光アンプや分散補償が必要かどうかを検討する

 

 

結論

 

10 ギガビット イーサネットのコア コンポーネントである 10GBASE SFP+ は、その標準化された設計、多様なタイプ、幅広いアプリケーションのサポートを通じて、現代のネットワーク インフラストラクチャに不可欠な部分となっています。データセンター内の短距離サーバー相互接続から-電気通信バックボーン ネットワークでの長距離伝送まで、10GBASE SFP+ モジュールはその柔軟性と信頼性でさまざまなネットワーク シナリオのニーズを満たします。-

 

10GBASE SFP+ の技術標準、モジュール タイプ、ファイバの互換性、および購入に関する考慮事項を理解することは、ネットワーク エンジニアや IT 管理者が効率的で信頼性が高く、スケーラブルなネットワーク インフラストラクチャを構築するためのより多くの情報に基づいた意思決定を行うのに役立ちます。ネットワーク テクノロジーが進化し続けるにつれて、SFP+ のアーキテクチャ基盤も高速化を目指して進化しており、25G や 100G などの次世代ネットワークの強固な基盤を築いています。{4}}