光トランシーバーの目的は何ですか?
Dec 23, 2025|
「光トランシーバー」という言葉に馴染みのない方も多いかもしれません。しかし、TikTok を閲覧したり、ビデオ通話を行ったり、クラウド ストレージにファイルを保存したりするたびに、この小さなデバイスが舞台裏で静かに動作しています。
私は、最初に 1G SFP モジュールを扱っていたところから、現在は 400G および 800G ソリューションを推進するために世界中を旅して、業界の爆発的な成長を目の当たりにするまで、10 年以上通信業界で働いてきました。今日は、光トランシーバーが実際にどのような用途に使用されるのかについて、専門用語を避けて簡単な言葉で説明します。
まずは光トランシーバーとは何かを理解しましょう
業界では一般に「光モジュール」と呼ばれる光トランシーバは、本質的には信号変換器です。
ホームルーター、会社のスイッチ、データセンターのサーバーはすべて電気信号で動作します。しかし、電気信号には大きな問題があり、-信号はあまり遠くまで伝わりません。銅ケーブルの場合、10G 信号は壊れるまでに 30 ～ 50 メートルしか伝わらず、干渉の影響を非常に受けやすくなります。近くでモーターが作動していても問題が発生する可能性があります。
光信号は異なります。理論的には、シングルモード ファイバーの光信号は、途方もなく広い帯域幅で数百キロメートルを伝送できます。-人間の髪の毛と同じくらい細い 1 本のファイバーで、数十テラバイトのデータを同時に送信できます。
しかし、ここに問題があります。デバイスは光信号を処理できません。
だからこそ、「トランスレーター」として光学モジュールが必要なのです。
送信する場合:電気信号を光信号に変換し、ファイバーに送信します。
受信時：ファイバー内の光信号をデバイスが処理できる電気信号に変換するのはとても簡単です。-これはとても簡単です。
データセンター – 光モジュールの最大の消費者
まずは具体的な数字からお話しましょう。昨年、私は張北にある大手クラウドプロバイダーのデータセンターを訪問する機会がありました。運用保守スタッフは、単一のキャンパスに 500,000 個を超える光モジュールがあり、さまざまな理由で毎月数百個を交換していると語った。倉庫にはスペアパーツが小山のように積み上げられていた。
そして、ここは一つのキャンパスにすぎませんでした。国内の大手メーカー数社を合わせると、稼働中の光モジュールの数はゆうに 1,000 万個を超えます。
サーバーアクセス
現在の主流のデータセンターでは、各サーバーに少なくとも 2 つの 25G または 100G ネットワーク ポートが装備されており、そのすべてに光モジュールが必要です。 40 台のサーバーを収容するラックには、そのサーバー層だけで 80 個の光モジュールが必要になります。
「なぜ短距離の場合は銅線ケーブルを使用すればよいのですか?」と疑問に思う人もいます。
確かに、DAC (Direct Connect Copper Cable) と呼ばれるそのようなソリューションはあります。これは確かに安価で、3 メートル以内で効果的です。ただし、信号の減衰が激しいため、3 メートルを超えると機能しません。データセンターのケーブル配線が整然としていることはほとんどありません。紆余曲折を伴うことが多く、5 メートルや 10 メートルのこともよくあります。このような場合に欠かせないのが光モジュールです。
スパイン-リーフ相互接続アーキテクチャ
現在、ほとんどのまともなデータセンターは Spine{0}}Leaf アーキテクチャを使用しています。リーフ スイッチはサーバー アクセスを管理し、スパイン スイッチは東西トラフィックの転送を処理します。-
リーフとスパイン間の距離は数十メートルから数百メートルまでさまざまですが、一般的には 100G 以上で、大手メーカーはすでに 400G に移行しています。
2024 年初頭の LightCounting のデータによると、100G 光モジュールは依然としてデータセンター出荷で最大のカテゴリですが、400G は驚くべき成長を遂げており、前年比で 80% 近く増加しています。--。
2025年には新設データセンターは400Gが標準になるのではないかと感じています。
データセンター相互接続 (DCI)
大企業は通常、市内に複数のデータセンターを持っており、データの同期と災害復旧のために高速相互接続が必要です。{0}
同じ都市内の DCI 距離は通常 10{8}80 キロメートルです。以前は、このシナリオには 100G LR4 および ER4 が使用されていましたが、現在は 400G ZR の採用が増えています。 ZR は、非常に強力な単一波長 400G で、80 キロメートル以上の距離で動作できるコヒーレント光モジュールです。
昨年、あるクライアントは、60 キロメートル離れた 2 つのデータセンター間に 400G の直接接続を確立したいと考えていました。当初の計画では従来の DWDM 装置を使用する予定でしたが、それには数百万元の費用がかかりました。その後、400G ZR 光モジュールとの直接接続に切り替え、コストを半分以下に削減し、メンテナンスを大幅に簡素化しました。これはテクノロジーの進歩の恩恵を証明するものです。
AI クラスター – 最近最も注目されているトレンド
過去 2 年間で大規模モデルが普及しており、クラスタのトレーニングに必要なネットワーク帯域幅は非常に膨大です。{0}
NVIDIA の DGX H100 サーバーは、マシンごとに 8 つの GPU を備え、各 GPU には 400G イーサネット ポートが装備されており、マシンごとに 8 つの 400G 光モジュールが必要です。数万個の GPU のクラスターをセットアップすると、光学モジュールに天文学的なコストがかかります。
大手メーカーが800G光モジュールの生産能力を確保するためにサプライヤーに数億ドルを前払いしたと噂されている。
個人的には、AI の需要があまりにも急速に到来しており、光モジュールのサプライチェーンは一貫して逼迫していると感じています。最も直接的な証拠は、今年、いくつかの大手光モジュールメーカーの株価が急騰したことです。
電気通信事業者のネットワークは、光モジュールの伝統的な市場です。データセンターほど「セクシー」ではありませんが、その規模は安定しています。
5Gトランスポートネットワーク
5G基地局はAAU、DU、CUの3つのレベルに分かれています。それらの間の接続は、フロントホール、ミッドホール、バックホールと呼ばれます。
フロントホール (AAU から DU) では、25G 光モジュールが最も一般的に使用され、距離は通常 20 キロメートルを超えません。このセグメントには、eCPRI プロトコルを使用する遅延と同期に対する非常に高い要件があり、光モジュールにもいくつかの特別な要件があります。昨年、地方の携帯電話会社と協力した 5G フロントホール プロジェクトでは、光モジュールの遅延テストが非常に厳しく行われました。過度の遅延により、いくつかのバッチが返されました。通信プロジェクトでは品質管理が非常に重要です。
ミッドホールとバックホールでは、50G や 100G などのより高速な光モジュールを使用し、長距離 (場合によっては数十キロメートル) を伝送します。
実際には 5G 導入のピークは過ぎましたが、6G は事前研究段階にあるため、今後もチャンスはまだあります。-
メトロポリタン エリア ネットワーク (MAN) とバックボーン ネットワーク
メトロポリタン エリア ネットワーク (MAN) は、主に都市内の通信事業者によって運用されるネットワークであり、さまざまなアクセス トラフィックを集約してバックボーン ネットワークに送信します。
バックボーン ネットワークは、都市や地方にまたがる長距離伝送ネットワークであり、ほぼすべてのインターネット トラフィックを伝送します。{0}バックボーン ネットワークでは DWDM システムを使用する必要があり、単一の光ファイバーに数十、場合によっては数百の波長を詰め込み、各波長は 100G または 400G で実行されます。
この分野で使用される光モジュールは、最も技術的に進んだ、主にコヒーレント光モジュールであり、高価です。モジュール 1 つあたりの価格は簡単に数万元に達します。正直に言うと、バックボーンネットワーク事業は利益率が高いのですが、量が少なく、顧客ベースも一部の通信事業者に限られているため、リレーションシップが重要となります。
エンタープライズ ネットワークの光モジュールの要件
やや大きな企業であれば、オフィスビル間に光ファイバーケーブルを敷設する必要があることは間違いありません。私が見た中で最も極端な例は、自動車工場のキャンパスのネットワークです。工場の敷地は非常に広いため、いくつかの建物は 3 ～ 4 キロメートル離れており、10G LR または ER 光モジュールが必要です。
企業顧客は通常、価格に敏感です。- OEM 光モジュールは高価すぎるため、ほとんどの場合、サードパーティ製の互換モジュールを選択します。-信頼できるサプライヤーが見つかった限り、互換性のあるモジュールは通常、問題なく動作します。ただし、例外もあります。一部の大規模な国有企業や金融機関では、たとえ 2 ～ 3 倍高価であっても、調達プロセスで OEM モジュールの使用を必要としています。コンプライアンス要件があります。それを回避する方法はありません。
企業のデータセンターでは、サーバーとストレージデバイスを相互接続するために光モジュールも必要です。
ストレージ ネットワークには、ファイバー チャネル (FC) とイーサネットという 2 つの主要なシステムがあります。 FC は古いプロトコルですが、その安定性と信頼性により、金融や医療などの業界で今でも広く使用されています。
FC 光モジュールには、8G、16G、および 32G FC という独自の仕様があり、イーサネット光モジュールと互換的に使用することはできません。近年、イーサネットを使用してストレージ トラフィックを伝送する NVMe-oF プロトコルが人気を博しており、FC の市場シェアは徐々に侵食されています。ただし、既存の市場が大きすぎるため、このプロセスは非常に時間がかかります。
光モジュールのその他の用途
工場環境は、通常の光モジュールでは耐えられない高レベルの電磁干渉や急激な温度変動など、過酷な環境です。産業用-グレードの光モジュールには、-40 度から +85 度の動作温度範囲と、耐振動性と耐衝撃性が必要です。コストは通常の光モジュールよりも大幅に高くなりますが、産業顧客は追加コストを気にしていません。彼らは安定を優先します。
製鉄所のプロジェクトに携わっている友人は、通常のスイッチは溶鉱炉近くのネットワーク機器にはまったく使用できないと言いました。産業用グレードの機器と産業用グレードの光モジュールを使用する必要があります。そうしないと、ネットワークが過熱してクラッシュしてしまいます。{0}
テレビ局も光モジュールを使用して内部でビデオ信号を送信しますが、プロトコルは若干異なります。それはファイバー上のSDIです。
4K および 8K の超-高解像度-信号は帯域幅が非常に広く、圧縮により遅延が発生するため、ライブ ブロードキャストでは許容できません。したがって、放送業界では非圧縮伝送が使用されており、光モジュールの帯域幅に対して非常に高い要求が課されます。
軍用光学モジュールはまったく別の世界であり、さまざまな強化や認証が必要で、価格もまったく別のレベルにあります。-法外に高価です。具体的な詳細を公開するのは都合がつきませんが、要するに、技術的な障壁が非常に高く、この分野に参入できるプレーヤーは多くありません。
光モジュールを選択するにはどうすればよいですか?
さまざまな用途について説明してきましたが、実際の業務ではどのように光モジュールを選択すればよいでしょうか?
SR：100メートル以内ではマルチモードファイバーを使用
DR: 500 メートル、シングルモード ファイバー-
FR: 2 キロメートル、シングルモード ファイバー-
LR: 10 キロメートル、シングルモード ファイバー-
ER: 40キロメートル
ZR：80キロ以上。
光モジュールの選定には余裕を持たせてください。たとえば、測定距離が 800 メートルの場合、
DR（500メートル仕様）では絶対に不十分です。 FRを使用する必要があります。
マルチモード光モジュールはマルチモード ファイバでのみ使用でき、シングルモード光モジュールはシングルモード ファイバでのみ使用できます。{0}}間違ったタイプを選択すると、モジュールは点灯しません。
マルチモード ファイバーには、OM1、OM2、OM3、OM4、OM5 のいくつかのグレードがあります。グレードが高くなるほど対応距離が長くなります。現在はOM3やOM4が主流となっています。シングルモード ファイバーは基本的に G.652 であるため、モデルについて心配する必要はありません。
光モジュールにはMSA規格がありますが、機器メーカーごとにさまざまな方式が採用されているため、必ずしもすべてが互換性があるわけではありません。 Cisco および Huawei の機器では、サードパーティの光モジュールに対してさらに多くの制限があり、認識のためにコマンドライン入力が必要なものもあります。- Arista と Mellanox は比較的オープンです。念のため、ターゲットデバイスでテストしたかどうかをサプライヤーに問い合わせてください。互換性のある主要な光モジュール メーカーは通常、互換性リストを持っています。
高速光モジュールはますます多くの電力を消費しています。{0} 400G DR4 モジュールは 8 ～ 10 W を消費しますが、400G ZR モジュールは 15 ～ 20 W に達する可能性があります。
すべての光モジュールがスイッチに取り付けられている場合、総消費電力は数百ワットになる可能性があり、熱放散が課題となります。データセンターの冷却システムに過負荷がかからないよう、必ずこの点を設計に考慮してください。
800G モジュールは現在需要が高く、一部のモデルでは納期が 3 ～ 4 か月かかります。プロジェクトのスケジュールが厳しい場合は、事前に供給品を確保することが重要です。
光モジュールのトラブルシューティング
最も単純なことから始めましょう: 光モジュールはしっかりと接続されていますか?光ファイバーケーブルは正しく接続されていますか?笑わないでください。実際には、光ファイバー ケーブルを差し込むときに「カチッ」という音が聞こえず、正しく接続されていないのに正しく接続されていると思う人もいます。次に、ファイバの極性を確認します。デュアル-ファイバー接続の場合、送信機（Tx）を受信機（Rx）に接続する必要があります。逆に接続すると点灯しなくなります。それでも動作しない場合は、光パワー メーターを使用して送信および受信パワーを測定し、光モジュールの 1 つが故障していないかどうかを確認します。
この状況はさらに複雑で、さまざまな原因が考えられます。
受信した光パワーが不十分です (高いファイバー損失、汚れたコネクター)
ファイバーの過剰な曲げ（特にシングルモード ファイバー。曲げ半径が小さすぎると光漏れが発生します）-
光モジュール自体の問題
ポートの問題
リンクをトレースして、ファイバーのどのセグメントに障害があるかを確認します。それでも問題が見つからない場合は、消去法を使用して光モジュール、ファイバ、またはポートを交換してみてください。-
いくつかのテクノロジートレンドについて話しましょう
800G および 1.6T:
現在は 400G が主流ですが、800G はすでに量産されています。 2024年には800G光モジュールの出荷量が200万～300万個に達するとみられる。
1.6T も開発中で、2025 年に少量の出荷が開始されました。速度の向上は驚くほど速いです。-
シリコンフォトニクスは長年にわたって誇大宣伝されてきました。
率直に言って、個人的にはこれは過剰に宣伝されていると思います。-理論的には、シリコンフォトニクスはコストを削減し、集積度を高めることができますが、実際の量産では歩留まりの問題は完全には解決されていません。さらに、シリコン-ベースの材料はレーザーの製造には使用できません。これらは依然として III-V 族の材料と混合して統合する必要があります。
もちろん、これは単なる私の意見です。業界内の多くの人がこれに同意していません。 Intel と Cisco はシリコン フォトニクスを大々的に推進していますが、彼らにはそれなりの理由があるはずです。
このコンセプトはより根本的なもので、光学エンジンとスイッチング チップを直接パッケージ化します。利点は、消費電力が大幅に削減され、帯域幅密度が増加することです。欠点は、光モジュールを個別に交換できないことです。 1 つが故障した場合は、ボード全体を交換する必要がある場合があります。
Google や Meta などの大手企業は CPO を積極的に推進しており、実際の導入は 2025 年か 2026 年になると予想されています。しかし、それが主流になるかどうかはまだ不透明です。メンテナンス担当者は CPO を恐れています。故障した場合、どうやって交換するのですか?システム全体を廃止する必要がありますか?
やっと
核となるアイデアはシンプルです。光トランシーバーは現代の通信ネットワークの基礎であり、非常に幅広い用途に使用できます。
自宅のブロードバンド ONU から通信事業者のバックボーン ネットワークまで。エンタープライズオフィスネットワークからハイパースケールデータセンターまで。 5G 基地局から AI トレーニング クラスタに至るまで、-光モジュールはあらゆるところにあります。
この業界は華やかではなく、チップ業界ほど技術的な障壁もありませんが、その強みは着実で継続的な成長にあります。 AI の波は業界に大きな後押しを与えました。ネットワーク エンジニア、データ センター オペレーション エンジニア、または単に通信業界に興味がある場合は、時間をかけて光モジュールについて学ぶことは間違いなく価値があります。この分野で長く働けば働くほど、このことの良さが分かるでしょう。