400G/800G への移行：パート II

図 2：現在のIEEE P802.3ckのタイムライン 2020年8月

多くのデータセンター管理者は、IEEE P802.3ck のタイムラインが業界をスケジュールより遅れさせると考えています。そのため、他の選択肢も検討されている。400G に到達するために、すでにひとつのオプション (より多くのレーンを配備 [スケールアウト]) が使用されています。800Gには100G電気規格が付属しており、初期の事前規格製品は2021つで出荷されます。1.6T に達するには、データセンターを 200G レーンにスケールアップするか、16 レーンにスケールアウトすることができます。最終的には1.6Tへの移行が終わりに近づいています。

次のスピードプラトーに到達しようとする際の基本的な課題は、ファイバーの量を増やすか、または多重化を使用してファイバーあたりの信号伝送波長の数を増やすかを決定することです。繰り返しますが、これは難しい質問です。

WDMは、異なる波長の光を使用して、同じファイバー上に複数のデータパスを作成する一般的なデータセンターのアプローチです。人気の高いシングルモード WDM 技術は、CWDM（粗波長分割多重方式）と DWDM（高密度波長分割多重方式）です。CWDM は、より少ないチャネルとより短い到達距離のアプリケーション向けに最適化されており、低コストの WDM オプションとなっています。DWDMは、単一のファイバーで可能な限り多くの容量を達成するように最適化されているため、主に長距離ネットワークで高価で有用です。

イーサネット CWDM 技術の例としては、CLR4, CWDM4、FR4 などがあります。「4」が示すように、これらの技術は四つの波長を使用し、それぞれがデータチャネル（1270nm、1290nm、1310m、1330nm）を伝送する。これにより、データセンター事業者は、デュプレックス光ファイバー接続でより高いスループットをサポートできます。

WDMオプションはより多くの波長を提供できます（例えば、FR8は八つの波長を使用します）。追加機能には高価格の光モジュールが必要ですが、長距離アプリケーションはコストの増加を正当化する可能性があります。

データセンターや大規模なエンタープライズネットワークにおける現在のトレンドは、水平方向のトラフィック（多くの場合、南北方向のトラフィックの10X）を最適化するファイバー密度の高いメッシュアーキテクチャに向かう傾向にあります。これは、依然としてスパインリーフ型ですが、ネットワークレイヤーが少なく、多くの場合、サーバー接続速度の向上が見込まれます。サーバーが接続されているエッジでは、接続が最も多くなります。サーバーはオーバーヘッドを表します。したがって、スイッチの数が少ないほど（そしてそのレイテンシーは低くなります）、良い結果をもたらします。

今日、ほとんどのスパインリーフネットワークには、いくつかのレイヤーまたは層があります。データセンターのサイズ（接続するサーバの数）によって、ネットワークスイッチング層の数が決まり、スイッチに接続するリーフスイッチの最大数も決まります。多くの場合、最下層がサーバーラック（ToR）の最上層に配置されます。この設計は、低速のサーバー接続が少ない従来の小型（低半径）スイッチに最適です。ToRスイッチは、ラック内のサーバー数とほぼ一致します。ラック内のすべてのリンクでは、サーバーとToRスイッチ間の短くて低コストな接続に、低コストの銅線接続ケーブル（DAC）がよく使用されます。

より高いラディックススイッチへの移行は、同じ32ポートスイッチを使用していたとしても、サーバーの接続に使用できるレーン数が倍（スイッチポートあたり八つ）であることを意味します。これは興味深い機会を提供します。より高いラディックススイッチを使用すると、複数のToRリーフスイッチが単一のティア1リーフスイッチに置き換えられる設計に移行できます。この単一のスイッチは、約四つのサーバキャビネットをサポートできるようになりました。構内配線により、少ない数のサーバーリーフスイッチをエンドオブロー（EoR）またはミドルオブロー（MoR）のいずれかで接続します。ToR スイッチを排除することで、ホップ数の削減、アプリケーションの待ち時間の短縮、安価で効率的な設計が可能になります。

図 8：より高いラディックススイッチにより、より効率的なEoR/MoR設計が可能

このアプリケーションに最適なソリューションには、ラディックスが光モジュールあたり八つの接続で維持されることが必要です。このオプションのコスト低減は、100 m の OM44 ケーブルで 2 Gb サーバー接続をサポートする新しい 400GSR8 アプリケーションを使用することで可能になります。 50 今後、802.3db 規格の開発では、同じ MMF インフラストラクチャでレーン速度を 100 Gb に倍増することを目標としています¹。これは、高密度のAI/MLポッドに最適です。高密度のAI/MLポッドでは、サーバーネットワーク速度を大幅に向上する必要がありますが、より高価なSMオプティクスを必要とするような、より長いネットワークリンクは必要ありません。

リンクの量

データセンター内のリンクボリュームに関する議論は、まずユビキタスサーバー、つまりネットワークで最も多くの要素から始める必要があります。今日の構成では、サーバーは100G以上で接続されています。これらのアタッチメントのファイバー使用事例には、リンクの両端に実装する必要がある、低コストのマルチモード VCSEL ベースの光トランシーバーが含まれます。中規模のデータセンターでもサーバー数が膨大であることを考えると、必要な光ポートの数を合わせると、このアプリケーションはコストに非常に敏感です。

ただし、上位のネットワーク層に移行すると、スイッチのラディックスやその他のアーキテクチャ上の考慮事項に基づいて、ファイバーの数が急速に減少します。さらに、この距離は、マルチモードに課せられた100 mの短距離到達限界を超えることが多く、シングルモード技術が唯一の実行可能な選択肢となっています。

良いニュースは、プラガブル・シングルモード光トランシーバーの価格が下がり続けていることです。その結果、100G イーサネットがデータセンターのスイッチポート市場で大きなシェアを獲得しています。しかし、伝送タイプに関する議論は、プラガブルオプティクスのコストをはるかに超える必要があります。また、総チャネルコストの分析、データセンターの予想される成長、および移行ロードマップも含める必要があります。決断を下す前に、以下の点について検討してください。

データセンターの容量は、物理的な光ファイバーケーブル上に構築されます。光ファイバーケーブルは、できるだけ多くのデータ信号を保持することで、データ伝送の速度と効率を向上させるために、常に新しい光ファイバーに適応する必要があります。ファイバーの配線と接続は、一定量の信号（物理法則）を失いますが、パフォーマンスは向上し続けています。今日、超低損失（ULL）コンポーネントは、業界標準の制限を超えるように設計されており、終端処理済み配線システムを使用した高度な光アプリケーションをサポートしています。「超低損失」とはどういう意味ですか？

終端処理済みシステムは超低損失性能を備えているというのがよく言われます。しかし、ULL規格がないため、性能はどのように比較できるのでしょうか？言い換えれば、ULL のパフォーマンスにお金を払う場合、お金の価値を得られるかどうかを知るにはどうすればよいでしょうか？

数年前、イーサネットおよびファイバーチャネルアプリケーションの帯域幅の進化により、チャネル損失バジェットとチャネル長が大幅に削減されました。表 1 は、マルチモード・チャネルとシングルモード・チャネルの両方で、ケーブリング・チャネルの挿入損失（IL）要件がより厳しくなっていることを示しています。従来、終端処理済み MPO トランクと MPO/LC カセットの光学性能パラメータは、カセットの挿入損失（IL）とリターンロス（RL）（トランクコネクターを含む）で表されます。現在、市場で最高の性能を誇るシステムは、0,35 dBのIL性能を誇っています。

表 1：マルチモードおよびシングルモード・チャネルの挿入損失要件

これらの性能値は、国際規格で指定されたケーブル減衰を使用する100GBase-SR4アプリケーション用に設計された図12の構成に基づいています。

図 12：100GBase-SR4アプリケーションのチャネル構成の標準減衰量

SYSTIMAX ULL ソリューションは、優れた光学性能と、Il と RL の両方で真の超低損失性能を保証する統計的アプローチを組み合わせています。

コムスコープのファイバー性能計算機は、ケーブルチャンネルを設計し、最大リンク長を含むアプリケーションの機能を検証するために使用できます。

以下の構成は、一列に六つのカセットがあっても、チャネル長が標準のアプリケーション長を超えることを示しています（マークされたアプリケーションを参照）。

コムスコープは、サポートされる多くの光アプリケーションに対して保証を提供し、当社製品の性能を支えています。SYSTIMAX ファイバーパフォーマンス計算機の設計ツールとアプリケーションサポートガイドラインは、SYSTIMAX アプリケーション保証専用です。

コムスコープの 25-Year延長製品およびアプリケーション保証 (「システム保証」) の条件に基づき、SYSTIMAX システム仕様には、指定されたケーブルおよび光アプリケーションが SYSTIMAX パフォーマンス仕様に従って、そこに定められたパフォーマンス仕様を満たすことを保証するアプリケーション保証が含まれています。

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グリーンフィールド・プロジェクトでは、ネットワーク設計者と施設設計者は、1日目から400G, 800Gさらには1.6Tで現場に着くことができる高速インフラを構築する贅沢さ（そして課題）を持っています。では、具体的に何が必要なのでしょうか？以下は、より高速なインフラストラクチャを一から設計する際に考慮すべきトレンドとインサイトです。

ポート密度： リーフ/スパインスイッチアプリケーションの場合、市場ではスイッチ当たりのラディックス（ポート数）が最大であることが好まれます。最も効率的な設計を実現するために、ネットワークはスイッチ・ファブリック・ティアの数を最小限に抑えます（フラット化）。新しい ASIC はより多くの I/O をサポートしますが、速度が上がるにつれて、レーンレートとラディックスの間にトレードオフがあります。ただし、Radix は、特定のネットワークサイズでスイッチの数を減らす鍵となります。図14に示すように、典型的なハイパースケールデータセンターには約100,000台のサーバーがあり、このサイズのネットワークは、ネットワークスイッチの二層だけでサポートできます。これは、部分的には、より高度なラディックススイッチとより大容量のネットワークを可能にする、急速に進化するASICとモジュールによるものです。

図 14：ラディックスが高いほど、スイッチの数を減らすことができる

トランシーバー技術： パート I で説明したように、400G の主要なフォームファクターは QSFP-DD と OSFP です。どちらも、ワンラックユニット（1RU）スイッチで最大32ポートをサポートし、LC、MPO、SN（OSPF）、CSコネクターに対応します。主な違いは、QSFP-DD は QSFP+ および QSFP28 と下位互換性があるのに対し、OSFP は下位互換性のためにアダプタが必要です。800G向けに設計されたOSFPトランシーバーも、より長い保存期間を持つ可能性があります。各ASIC I/Oは、トランシーバを介して個々の光ポートにマッピングし、スイッチのラディックスを維持する必要があります。ケーブル配線インフラは、これらの光ポートをサーバーリンクにマッピングする必要もあります。

ケーブル配線とアーキテクチャ： ケーブル経路は、特にバックボーンネットワークとデータセンター相互接続において、非常に多くのファイバー数ケーブルに対応する必要があります。200 ミクロンやロール式リボン・ファイバーなど、設置面積を削減した新しいケーブル設計の利点を活用することで、ケーブル配線や曲げ半径の問題を最小限に抑えることができます。規模にかかわらず、グリーンフィールドデータセンターはクラウドアーキテクチャに備える必要があります。これには、「リーフ・スパイン」アーキテクチャを使用したサーバー間通信のダイレクト・パスの最適化が含まれます。この設計により、データセンター内の物理的な場所に関係なく、あらゆるコンピューティングおよびストレージデバイス上のアプリケーションを予測可能かつスケーラブルな方法で連携させることができます。ファブリックには冗長性が備わっており、複数のスイッチングリソースがデータセンター全体に分散されるため、アプリケーションの可用性が向上します。総ファブリック帯域幅は、エッジポートの数にエッジポートの速度を乗じるか、スパインポートの数にスパインポートの速度を乗じて計算できます。オーバーサブスクリプションがない場合、この二つの数字は同じになります。

既存の設備の多くは、八芯、12芯、または 24 芯のサブユニット MPO トランクを使用して、低損失または超低損失として設計されていました。ただし、400G および 800G アプリケーションは、トランシーバーに 16 本のファイバーを使用して最適化されます。16 ファイバーベースの設計により、グリーンフィールド・アプリケーションの移行とブレークアウトが簡素化されますが、八、12、または 24 ファイバー・サブユニット・トランクで構築された既存の設備は、より高速なオクタル・アプリケーションをサポートする可能性があります。

どの構成が最も理にかなっているかを判断する際に考慮すべき点は、次のとおりです。チャネル損失パフォーマンス、エンドポイント間のファイバー数、ファイバーの種類（SM、OM4, OM5）、極性、MPO トランクケーブルの長さ、性別。

IL および RL を含むチャネル性能は、SM および MM アプリケーションの要件を満たすために、携帯型テスト装置を使用してテストおよび文書化する必要があります。SYSTIMAX ファイバーパフォーマンス計算機などのコムスコープのアプリケーションを実行して、出発点としてチャネルパフォーマンスを検証することができます。

十二ファイバーサブユニットトランクケーブルは、1990年代から入手可能です。当時は、デュプレックス・アプリケーションに効果的でした。業界がMPOコネクターでデュプレックスからマルチペアアプリケーションに移行するにつれて、八、24、（最近では）16ファイバーサブユニットが追加されました。新しいオクタル・アプリケーションのサポートには、エンドポイント間のファイバー数を十分に確保する必要があるため、これらは歓迎すべき追加事項です。場合によっては、データセンターは既存のケーブルを活用して新しい需要を満たすことができます。拠点間のチャネル内のファイバー総数が移行を可能にすると仮定します。ロケーション間のファイバー数が16ファイバーまたは八ファイバーのグループと合致する場合、ブレイクアウトアレイケーブルを使用してネットワークポートへの移行を行うことができます。

一例として、フロントインターフェイスとしてLCデュプレックスポートを持つパネル間のトランクケーブルの144本のファイバーで構成される検証済みチャネルは、MPO16への八つのデュプレックスLCコネクタのアレイケーブルを使用してトランシーバーに終端できます（図15）。144 芯チャネルは、単一の RU でこれらのアレイケーブルの最大九本をサポートできます。これらのファイバーチャネルを管理する追加のアレイオプションも同様に接続を可能にします。同様に、16 芯ファイバーポートは、遠端の二重化サーバーポートにブレークアウトできます。

図 15：従来のチャネルで接続された 16 ファイバースイッチポート

例として、図 16 は、フロントインターフェイスとして LC デュプレックスポートを持つパネル間のトランクケーブルの 144 本のファイバーで構成される検証済みチャネルを示しています。

図 16：二重化サーバーポートに分割された 16 ファイバースイッチポート

また、2400G800G の展開では、50G または 100G の八つのレーンを 2 x 4 レーンのアプリケーションに分割する 4200G および 800G アプリケーションもあります。 100G 400G これらのアプリケーションでは、図 2 に示すように、従来の MPO8 トランクの接続で MPO16 から 17x MPO8 アレイ・アセンブリを利用できます。

図 17：2x MPO8-to-MPO16アレイ

変換アセンブリが既存のファイバーをフルに活用できるようにする別の方法は、トランクケーブルをインラインアダプターパックに終端することです。これは、既存のファイバーを利用するには効率的ですが、ケーブル管理の課題をもたらす可能性があります。正しく実装されていない場合、ブレークアウトの長さとポートの位置によって容量が無駄になる可能性があります。ポートがローカライズされ、ラックまたはキャビネット内に配置されていることを確認し、フル活用できるようにします。  

ピン接続および非ピン接続に関する注意： MPO ベースのトランシーバーにはアライメントピンが内蔵されているため、接続機器またはパッチ・ケーブルは機器側で固定する必要があります。MPO変換ケーブルを使用する場合は、アダプターを使用してケーブルの反対側の端をトランクケーブルに接続します。トランクケーブル接続も同様にピン留めされている場合、変換ケーブルはピンなしからピンなしへの変換ケーブルでなければなりません。トランクケーブルがピン留めされていない場合は、機器ケーブルの嵌合端をピン留めする必要があります。ピン付きコードによる光学系の損傷を防ぐため、技術者は適切な端が両側に接続されていることを確認する必要があります。

極性について一言： 業界は、デュプレックスおよび多芯ファイバー接続のシンプルさを求めて方法 B の極性に移行していますが、データセンターでは他の従来の極性スキームがまだ導入されています。設置されたチャネルのパフォーマンスとファイバー数がアプリケーションのニーズを満たしていれば、カスタマイズされたトランジションケーブルを使用して高速トランシーバーに接続できます。

802.3bs

IEEE は、400G アプリケーションを可能にするいくつかの新しい規格を導入しました。新しい変調方式PAM4の導入に関する重要な決定が下されました。PAM4により、電気レーンと光レーンは、従来のNRZ変調で実用的であった速度よりも高速に進歩できます。PAM4 は、25G から 50G のレーン・レートとレーン数を効率的に倍増します。その結果、400G 光トランシーバーが標準化されました。

802.3cm

MMF 上の 400G に対応するこの規格では、四対（400GBASE-SR4.2）と八対（400GBASE-SR8）のサポートが導入されました。どちらのアプリケーションもVCSELを使用しており、SMFの代替品と比較して低コストと電力設計を維持しながら、より高い帯域幅を提供し続けます。SR4.2とSR8はどちらも、大容量、高速サーバーリンク用に設計された100mの短距離MMFトランシーバーも使用しています。これは、速度が上がるにつれて銅ケーブルが短くなりなければならないため、注目に値します。同時に、より高いラディックス機能は、TORスイッチを排除することでネットワーク層を崩壊させるのに役立ちます。低コストのMMF光サーバー接続は、この設計をサポートし、コストを節約します。

802.3ck (ドラフト)

PAM4 の導入により、より高速な伝送をサポートするための次のステップは、電気信号と光信号のレーン・レートを 100G に引き上げることです。これは、保留中の 802.3ck 規格の焦点です。完成すれば、この規格は400Gアプリケーションのビット当たりのコストにプラスの影響を与え、800Gモジュールを可能にします（800G MACレートはIEEE Beyond 400G研究グループを通じて提案されています）。この基準は完成に近づいており、2022で完了する必要があります。

802.3cu

802.3cu は 100G および 400G モジュール（現在は 100G レーンに基づく）を導入し、DR、FR、LR、ER オプションを追加しす。用語オプションにレーン数が含まれるようになりました。400GBASE-FR4 は、2 km の到達距離 (F) を持つ二つのファイバーを使用して、四つの波長にわたって 100G のレーンを定義します。タスクフォースは10kmの到達距離（LR4の場合）と6kmの最大距離について合意できなかった。そのため、新しい名称（400GBASE-LR4-6）が作成されました。「6」は6 kmを表し、「L」は10 kmの到達距離を表します。

802.3cu 規格は 802.3ck 規格の前に完成しましたが、長期的には 100G の電気レーンが 100G の光レーンと一致することが見込まれています。これにより、25Gおよび50G規格に必要なギアボックスレートマッチングの必要性が軽減されます。共通の光インターフェイスは、将来的には100Gに融合し、ASICのいくつかの世代間での後方互換性を促進することが期待されています。

802.3db（案）：

本稿執筆時点では、802.3db タスクフォースは 802.3cm の MMF の実装を増強する MMF 実装を引き続き追加しています。これらの新しい実装では、レーン数を 100G に増やし、100 m の OM4 で 400G と 800G のステージを設定します。MMFサーバー接続は、主な焦点です。これらの接続量が多いことを考えると、光学系のコストは重要です。Tier 1 (リーフ) リンクへの多くのサーバーは、列内にあり、非常に短いため、802.3db では 50m 未満のアプリケーションの最適化が試みられます。命名法に「VR」を追加することで 50m のリーチが特定され、SR では 100m のリーチが引き続き表示されます。予想されるアプリケーションには、ASIC I/O 容量に合わせて QSFP-DD 光トランシーバーが八レーンに残っている、八つのファイバーを使用する 400GBASE-SR4 が含まれます。したがって、2X400G SR4 には 16 芯の実装が使用されます。800G 容量も利用できます。しかし、現時点ではIEEE 800G MACがないため、この規格はまだ800GBASE-SR8に対応していません。

100G I/Oがスイッチポート速度を倍増させるため、同じ400G配線戦略と高帯域幅MMFが800Gモジュールへの移行をサポートできます。800G プラガブル MSA は、オクタル・モジュールと 100G 電気レーンの導入を活用して、800G 光アプリケーションの実装契約を開発しています。エンジニアは、2x400、4x200、8x100 などのブレークアウト・オプションのサポートを追加するために迅速に動いていますが、現時点では 800G MAC を必要とするアプリケーションは限られています。

IEEEは、より高いイーサネット速度の次の高原への移行を支援する研究グループを立ち上げました。800G は確かに普及しており、1.6T 以上のレベルへの道も模索されています。作業が始まると、多くの新しい目標が導入されます。この調査グループには、ネットワークエコシステムに必要な規格であると考える最大手のネットワーク事業者を含む、幅広い業界が参加しています。

これらの規格は、1.6Tに達するための新しいモジュール戦略の開発に使用される可能性が非常に高いです。Optical Internetworking Forum（OIF）は現在、3.2T Optic Engineに取り組んでいます。これは、スイッチングASICの隣に「コパッケージ」で収まるように最適化されたトランシーバの小型バージョンです。

業界のマルチソース契約（MSA）コンソーシアムは、新しいまたは斬新なネットワーク技術の開発と採用を加速するための継続的な取り組みに関与しています。800Gの実装を追加するなど、MSAの取り組みにより、業界標準の完成前に新しい技術が開発される場合があります。

800G プラガブル MSA

2019年9月では、800GプラガブルMSAが形成されました。IEEE の 100G VCSEL に関する作業はまだ進行中であるため、MSA は、一般的な 8x100G SR MMF オプションに代わる低コストのシングルモードの代替案に取り組みました。目標は、データ・センターが低コストのサーバー・アプリケーションをサポートできるようにする、早期の低コストの800G SR8ソリューションを提供することです。800Gプラガブルは、スイッチのラジックスの増加とラックあたりのサーバー数の減少をサポートします。

図 18：8x100、2x400 GbEモジュール

400G BiDi MSA

2018年7月 では、MMF を介した 100 m の双方向伝送で相互運用可能な 400G 光トランシーバーの採用を促進するために、400G 400G BiDi MSA が形成されました。 2019年9月では、MSAは100mのMMFで1.0400G-BD4400G2仕様のリリース2を発表しました。この仕様は、イーサネット・アプリケーションに 100G BiDi を活用し、広く普及している並列 MMF 配線インフラと互換性があります。400G-BD4.2 は、スイッチ間の近代的なデータ・センターにおけるクリティカルな大量リーチを含む、短距離アプリケーションに対応します。これらは重要な前進ですが、IEEE 802.3cm 規格を超える技術の進歩にはなりません。

図 19：400G MMF Bi-Di および SMF

100G Lambda MSA

2020年10月では、100G Lambda MSA Groupが、PAM4対応、波長あたり最大3kmの伝送をサポートする2つのギガビットイーサネット仕様を発表しました。 400 PAM4-enabled, 100G-per-wavelength 10 400G-LR4-10 規格は、最大 10 km のデュプレックス・シングルモード・リンクに対応しています。100G PAM4-modulated変調光信号の四つの波長を多重化することに依存しています。特に、さまざまなフォームファクターの光トランシーバーのマルチベンダー相互運用性を保証します。現在、100G Lambda MSAグループは、10kmを超える長距離仕様に対応しています。

図 20：シングルラムダ PAM4 QSFP

OSFP MSA

OSFP MSAは、高速ネットワーキングアプリケーション向けの次世代の前方互換性プラガブルモジュールフォームファクタの定義に重点を置くために、 2016年11月で作成されました。 2021年5月では、800G OSFPモジュールのOSFP 4.0仕様をリリースしました。OSFP モジュールは当初から 800G をサポートするように設計されていましたが、OSFP 4.0 仕様では、デュアル LC、デュアル Mini-LC、デュアル MPO、およびオクタル SN/MDC ファイバーコネクターオプションを備えたデュアル 400G およびオクタル 100G ブレークアウトモジュールのサポートが追加されています。

図 21：OSFP-LS モジュール

QSFP-DD MSA

2021年5月 では、QSFP-DD MSA グループが QSFP-DD/QSFP-DD800/QSFP116.0 ハードウェア仕様のリビジョン 2 をリリースしました。このリビジョンでは、QSFP-DD が更新され、QSFP-DD800 と QSFP112 が導入されています。その他の変更には、100G 電気的ホストインターフェイスのサポート、QSFP-DD800 および QSFP112 の機械的定義とボード定義の追加が含まれます。また、QSFP112 の電気的および管理タイミングも追加され、25 ワットのより高いモジュール電力定格をサポートします。

図 22：QSFP-DD トランシーバー

大規模なデータセンター事業者の多くは、ネットワーク効率の向上と同時に、極めて困難な導入スケジュールを設定することが急務であると考えています。権力の問題は、業界を悩ませ続けており、あらゆる決定に影響を与えています。エネルギー消費は、ネットワークがデータセンターアプリケーションに課す重い税金であり、将来のネットワーク速度を考慮すると、より重くなっていきます。リンク容量の増加は、効率を改善するために使用する重要なツールですが、もちろん、そのための技術は継続的に進化する必要があります。図23は、速度が速くなるにつれて予想されるコストと電力の改善を示しています。

図 23：速度を高速化すると、必要なリンク数が減り、データ・センター・ネットワークのビット当たりの電力が削減されます。

コパッケージドオプティクス（CPO）は、所要電力を数ピコジュールまで下げ、光IO速度を3.2Tまで上げる絶好のチャンスです。そこに到達するということは、困難な技術的課題を解決し、ネットワークサプライチェーンとその運用方法を再考することを意味します。すべてがうまくいけば、2025 つの時点では市販の CPO が見つかる可能性があります。そうでなければ、そのタイムラインは先送りになる可能性があります。

図 24：QSFP-XD 16 レーン、レーンあたり 100G

一方、CPO を必要とせずに、これらのネットワーク速度に合わせてプラガブルモジュールを進化させる道筋があります。ANDY Bechtolsheim が OFC '21 で発表したプレゼンテーションは、新しい OSFP-XD MSA の導入により、CPO とプラガブル間の競争の舞台となりました。800G OSFPモジュール仕様に基づいて、OSFP-XD MSAはレーン数を八から16に倍増します。これらのレーンは 100G で動作し、1.6T のモジュール容量を提供します。ASICからモジュールへの電気的な課題は、既知の技術で解決できるという考え方です。電力推定値は≈10 pJであり、1.6T世代の目標範囲内となる。市場投入までの時間が早くなり、CPO と比較してリスクも低くなります。

図 25：OSFP MSAは、次世代仕様「OSFP-XD」または16つの電気I/Oと期待される200G/レーン能力を備えた追加密度を導入しました。

図 26 に示すように、3.2T に到達するには、おそらく 200G の電気 / 光レーン (16 * 200G) が必要です。レーンレートが増加しない場合、並列ファイバーまたは波長の数は倍増する必要があり、これらのオプションはどちらも望ましくない（そしておそらく実現不可能）。

電気レーン速度を上げることは難しい作業であることを考慮してください。IEEE802.3ck タスクフォースは、 2019年5月 以来、この 100G 電気規格に取り組んでおり、現在は 2022 年後半に作業を完了する予定です。新しいIEEEプロジェクトは、200Gの電気信号を含む次のステップを踏みます。この作業は非常に困難であり、現在の見積もりでは、この技術は2025つで準備ができている可能性があります。

プラガブルモジュールや CPO など、初期パスに関係なく、200G 電気 I/O は必要なステップです。CPO の支持者は、アーキテクチャの利点を考えると、200G への道を自然な次のステップと考えています。しかし、モジュールアプローチを支持する人々は、OSFP-XDを200Gと互換性を持たせるために拡張できると考えています。彼らの見解では、シリコンの進歩により電力要件が削減されるため、ノード数の削減により全体的な目標を達成できます。

一見すると、貴社のために競合するインフラストラクチャー・パートナーたちは、かなり多数出てきているようです。貴社にファイバーと接続を販売したいと考えているプロバイダーが数多くあります。しかし、貴社ネットワークを長期的に成功させるために何が重要かをよく見て考え始めると、その選択肢は狭まり始めます。ネットワークの進化を促進するには、ファイバーや接続性以上のものが必要だからです。これがコムスコープが必要とされる所以です。