800Gトランシーバ：次世代DCIを新時代へ導く

今日のデジタル時代において、高速で信頼性の高いデータ交換への要求はかつてないほど高まっています。データ量が急増し続ける中、従来の通信技術では対応が困難になっています。しかし、800Gトランシーバという画期的な技術が登場し、その卓越した速度と容量で光通信業界に革命をもたらすことが期待されています。本稿では、イーサネットの現状、800Gトランシーバの標準仕様、メリット、課題、およびDCIにおける市場動向について考察します。

電気通信における800Gトランシーバの現状

2023年、データ通信市場は最も成長が速く、テレコム市場や新興市場と比べて最大市場となっており、67.4％を占めています。データ通信市場では、イーサネット光モジュールが59.6％と大半のシェアを占めています。現在、100Gイーサネットモジュールは、費用対効果の高さからデータセンターや企業ネットワークの高速データ伝送の主流となっており、特に大規模データセンターやクラウド環境では400Gイーサネットモジュールが勢いを増しています。また、交換やアップグレードが容易なプラガブル光モジュールの採用や、光モジュールの電力効率の向上といったニーズも高まっています。市場規模の拡大や大容量需要の増加に伴い、800G光トランシーバに代表される高速光モジュール製品は、今後、数年間で徐々に200Gおよび400G製品に取って代わっていくものと思われます。

800Gトランシーバ規格：QSFP-DD800 MSA & OSFP MSA

400G QSFP-DDトランシーバの展開が進む中、業界では現在800G光モジュールの開発が注目を集めています。2つのMSA組織がQSFP-DDとOSFP仕様に基づいて800G光トランシーバの標準化に取り組んでいます。

QSFP-DD800 MSA

QSFP-DD800マルチソースアグリーメント（MSA）は、8つの設立メンバーによって立ち上げられ、800Gモジュールとコネクタシステムの仕様定義に焦点を当てています。2020年3月には、QSFP-DD800トランシーバハードウェア仕様の初版を発表し、ハイパワーモジュールにおけるシグナルインテグリティと放熱の改善という大きな課題に取り組んでいます。トランシーバパッドは、後方互換性に影響を与えることなく、1レーンあたり100Gbits/sの性能を実現するためにシグナル・インテグリティを改善するよう最適化されています。さらに、新しい仕様では、従来のPCBに関連する信号損失の問題に対処するためのオプションとして、ケーブル接続された上部ポートを備えた新しい2×1コネクター/ケージ（下図参照）が定義されています。

QSFP-DD800 MSAによる最新仕様のリリースに伴い、FSは、拡大するネットワーク要件に対応する800G QSFP-DDモジュールの発売を発表しました。当社の800G QSFP-DDモジュールは最先端の技術を取り入れ、QSFP-DD800 MSA仕様に完全に準拠しており、優れた信号密度と伝送性能を保証します。FSの800G QSFP-DDモジュールを選択すると、より高速で信頼性の高いネットワーク接続が保証され、デジタル変革の取り組みの成功が促進されます。一般的な800G QSFP-DDトランシーバは、QSFP-DD SR8、DR8です。

OSFP MSA

2021年、OSFP MSA組織は800Gトランシーバを定義するOSFPバージョン4.0仕様をリリースしました。この仕様では、デュアルチャネルLC、デュアルチャネルMini-LC、デュアルチャネルMPO、および8チャネルSN/MDCファイバコネクタを使用して選択された、新しい2x400Gおよび8x100Gモジュール定義が追加されています。小型フォームファクタの800G OSFPモジュールは、ネットワークデバイスにおけるより高いポート密度と拡張性の向上というニーズに対応します。QSFPモジュールとほぼ同じサイズですが、データ伝送容量は2倍です。さらに、OSFPモジュールはホットプラグ対応機能と高度な熱管理機能をサポートしており、信頼性の高いパフォーマンスを確保し、過熱を防ぎます。

800G光モジュールのメリット

高速ネットワーキング：800Gトランシーバは800Gbpsのデータ転送速度を提供し、市場で最も高速な光モジュールの1つになります。この画期的な技術により、より高速なダウンロード、シームレスなストリーミング、優れたネットワーク性能が可能になります。

信号密度の最大化：800Gモジュールは、複数のチャネルと高い変調モードの統合により、より高い信号伝送密度を達成することができます。

エネルギー使用量の最小化：800G光モジュールは、消費電力を削減し、エネルギー効率を向上させるため、より高度な技術と設計を採用しています。

卓越した信頼性：800Gトランシーバは高品質の光デバイスと回路設計により、製品の長期安定動作を保証します。

シームレスな互換性：800G光モジュールは通常、シングルモード光ファイバ、マルチモード光ファイバ、イーサネット、光スイッチングなど、様々なタイプの光ファイバや伝送プロトコルに対応しています。

800g光トランシーバの課題

速度とデータ容量：ボーレートを上げることにより、800Gのチャネルあたりのデータレートを効果的に向上させることができ、チャネルを介したシンボルの高速伝送が可能になるため、信号品質が向上する可能性があります。しかし、パルス振幅変調方式（PAM）を増加させ、シンボル当たりより多くのビットを送信する一方で、より低いエラーマージンとより厳しいしきい値は重要な問題です。

ビットエラー：FECアルゴリズムは通常、ランダムエラーが発生したときにデータフレームを回復するのには優れているが、フレーム全体が失われるバーストエラーに対しては効果が低いです。224Gb/秒システムでは、バーストエラーを最小化するためにより高度なFECアルゴリズムが必要となります。

電力効率：コ・パッケージド・オプティクス（CPO）は、光モジュールをASICに移し、光リタイマーをなくし、パッケージ内で光電変換を行うことで、消費電力を最も低くできる可能性があります。しかし、消費電力がASICパッケージ内に集中するため、新たな冷却ソリューションが必要です。

800GトランシーバのDCI市場動向

データセンタトランシーバ市場の将来は有望であり、800Gデータセンタ相互接続と内部接続アプリケーションには多くの機会があります。2023～2028年、世界の光モジュール市場データセンタは、CAGR 17.5％で成長し、光モジュールデータセンタの世界市場規模は、2028年には50億米ドルに達すると予測されています。その上、アジア太平洋地域は、データセンタ、5G、クラウド技術、同地域で進行中のデジタルインフラ整備から光モジュール需要が伸びているため、予測期間中に最も高い成長が見込まれます。DCI市場の成長を促す主な要因は、インターネットユーザー数の増加、光ファイバ技術の採用、ネットワーク業界からの大容量データ伝送需要です。しかし、従来のクラウドデータセンターは2024年においても400GBが主流であり、2025年にはデータセンタークライアントの規模で800Gが増加すると予想されます。

結論

800Gトランシーバは、通信開発における新時代を象徴するものであり、高速化と大容量化に対する増大し続ける需要に対応するものです。卓越した速度と強化された容量といったそのメリットは、様々な産業に多大なチャンスをもたらします。しかし、この画期的な技術の可能性を最大限に引き出すためには、電力効率などのいくつかの課題を克服しなければなりません。DCI市場が拡大し続ける中、800Gトランシーバーの採用はデータセンターの進化を促進し、広大な距離でのシームレスな通信を可能にします。継続的な研究と技術の進歩により、通信技術はさらに大きく進歩し、デジタル時代の情報への接続、共有、アクセスの方法が変革されることが予想されます。