プラグ可能なI / Oコネクタは、現在の40G / 100Gb / sイーサネットおよびワイヤレスEDR仕様から800Gb以降のバージョンに進化します。
過去50年間で、データ転送速度は大幅に増加しました。 1つのチップ上に数十億個のトランジスタを作成する機能により、速度と処理能力が飛躍的に向上します。 データの入出力は、I / Oコネクタの接続によって異なります。 I / Oコネクタはシステムで重要な役割を果たします。 データフローの速度に追いついていない場合、深刻なボトルネックが発生する可能性があります。 エンジニアは、I / Oポートが高速伝送性能を制限しないことを確認する必要があります。
コンポーネントは、高速データレートをサポートできることに加えて、製品設計に柔軟性を提供し、迅速なシステム構成またはアップグレードを可能にする必要があります。 アクティブおよびパッシブケーブルおよび光ファイバーのトランジットコンポーネントとして、優れたパフォーマンスは非常に魅力的です。
I / Oパネル密度は、システム設計におけるもう1つの重要な要素です。 標準のラックマウント機器では、I / Oコネクタのサイズを1RU（1.75"高）と小さくし、占有スペースをできるだけ少なくし、チャネル数を最大化し、冷却ベント用のスペースを提供する必要があります。 システムをシャットダウンせずにインターフェイスをプルしてプラグインする機能は、ネットワークアプリケーションで特に重要です。
異なるサプライヤー間の製品の互換性または製品の標準化を実現することは奨励する価値があります。 標準化されたプラグ可能な小型I / Oコネクタは、費用効果の高いソリューションを提供します。
小型のプラガブルSFPおよびQSFPを含むプラガブルI / Oインターフェイスは、継続的な反復プロセスを経て、パフォーマンスとパネル密度が継続的にアップグレードされています。 これらは通常、固定フレームのPCBに取り付けられ、モジュールで構成され、高速でホットスワップ可能なパフォーマンスを備えています。 このモジュラーコンセプトにより、エンジニアは直接接続された銅ケーブル、アクティブ光ケーブル、および光トランシーバーを交換できます。 このコネクタは、モジュールに機械的閉じ込めを提供し、モジュールに熱放散と無線周波数分離性能を提供します。
これらのコネクタは、元のSFPから最新のデュアル密度QSFPおよびOSFP構成まで、急速に小型のプラガブルモジュールに発展しました。
SFPインターフェイスの最初の電気的および機械的仕様は2001年にSFF委員会によってリリースされ、業界ユーザーとコネクタメーカーで構成されるマルチソースアグリーメント組織（MSA）を通じて推進されました。 ギガビットイーサネットおよびファイバチャネルのネットワークアプリケーションをサポートするために使用されます。 このホットスワップ可能なモジュールは、銅線および光ファイバーメディアで最大1.0Gb / sの伝送データレートを可能にします。 元のSFP仕様は、下位互換性を維持しながら、帯域幅が10Gb / sのSFP +にアップグレードされました。 その後のアップグレードにより、帯域幅が28Gb / sに増加しました。 SFPの最新バージョンはSFP56光トランシーバーであり、PAM4変調を使用して50Gb / sイーサネット接続を提供します。
QSFPコネクタはさらに開発されます。 QSFPは、4つの高速銅線チャネルまたは光チャネルを提供します。 積み重ねられてグループ化されたケージは、ポート密度を高めます。
QSFPの初期定格は1Gb / sです。 アップグレードにより、QSFP4チャネルの定格は10Gb / sになり、合計帯域幅は40Gb / sになります。 内部信号パス長、EMI、PCBレイアウトを設計することにより、QSFP28チャネルレートを25Gb / sまで高くすることができます。 QSFP56は50Gb / sチャネルに到達できます。 4つのチャネルの合計帯域幅は、40Gb、100Gb、および200Gbイーサネットをサポートできます。
400GbE仕様は2017年にリリースされました。現在、2つの新しいプラガブルインターフェイスが200Gbと400Gbをサポートしており、イーサネットアプリケーションの先駆者となっています。
この仕様は8レーンの電気的インターフェースをサポートし、各チャネルは25Gb / sNRZまたは50Gb / sPAM4変調信号を送信できます。 各モジュールの合計帯域幅は、200Gbまたは400Gb / sに達する可能性があります。 標準の1RU変換パネルには最大36個のQSFP-DDコネクタを取り付けることができ、総流量は14.4Tb / sに達する可能性があります。
モレックスのQSFF-DD相互接続システムには、最大28Gb / sNRZまたは56Gb / sPAM-4を送信できる8レーンの電気インターフェースがあり、合計帯域幅は200または400Gb / sに達することができます。
新しいQSFP-DDケージは、以前のすべてのQSFPモジュールと互換性があります。 モジュールの最大電力は最大12ワットです。
光モジュールをサポートするケージは、外部ヒートシンクに依存しています。 QSFP-DDパッシブケーブルは、3メートルから10キロメートルまで延長できます。 OSFPコネクタは、次世代データセンターの高速アプリケーション向けの最新の武器です。
Amphenol ICCのOSFPコネクタは、25Gb / sレーンチャネルNRZおよび50G /レーンチャネルPAM4信号プロトコルと互換性があり、ケーブルが各ケーブルアセンブリに200Gおよび400Gの合計帯域幅を提供できるようにします。
OSFPは、パフォーマンスと形状がQSFP-DDコネクタに似ていますが、いくつかの違いがあります。 OSFPコネクタは、QSFPよりもわずかに幅が広く深いです。 最大32個のOSFPポートをレイアウトにインストールできます。 OSFP光モジュールは最大15ワットをサポートできますが、QSFP-DDは12ワットしかサポートできません。 ヒートシンクはOSFPモジュールに統合されています。 どちらのインターフェースも、50Gb / sPAM4で8チャネルを提供できます。
コヒーレント光400Gb伝送の開発を促進するために、いくつかの新しいインターフェイス仕様がリリースされました。 Optical Interoperability Forum（OIF）によって開発され、2020年にリリースされた400ZR仕様は、長さ120kmのポイントツーポイント400G接続の要件を定義しています。 OpenZR + MSAは、最大480 kmの長さの100G、200G、300G、および400G光ケーブルの伝送速度の仕様を提供します。 どちらの仕様も、QSFP-DDまたはOSFPプラガブルトランシーバモジュールの要件を定義しています。
400Gbチャネルは、ネットワーク要件をサポートするのに十分な帯域幅を提供すると予想されますが、イーサネットアライアンスの最近の予測では、データトラフィックは今後5年間で大幅に増加することが示されています。 そのため、IEEEはイーサネット研究グループを立ち上げ、イーサネットの次の反復の技術的実現可能性、市場の可能性、およびタイミングを決定しました。 現在、800GbEと1.6TbEが検討されています。 Google、Facebook、Microsoft、Intel、Cisco、およびBroadcomは、変調（PAM4、6、8）、チャネル数と最大帯域幅、必要なエラー訂正の程度、および電力/熱管理について議論しています。
予測によると、市場データトラフィックは2022年に51.2 Tbに達し、800Gの光インターフェイスが必要になります。
新しい800G光ファイバプラガブルMSAは、2kmのデータセンター接続に重点を置き、PAM4ベースのシグナリングを使用して、QSFP112-DDまたはOSFP32を使用して8X100Gbおよび4X200Gbファイバチャネルを確立します。
システム設計者は、帯域幅の増加、シグナルインテグリティ、電力の削減、熱管理、入出力パネル密度の増加などのバランスに直面し、もちろんコスト削減の必要性にも直面しています。 コヒーレントで光の高密度波長分割多重（DWDM）伝送技術を使用することで、この革命が可能になります。
より高い帯域幅の需要により、対応するコネクタは急速に成長すると予想されます。 モバイル電子製品の爆発的な成長、クラウドサービスの継続的な採用、モノのインターネット、インダストリー4.0、人工知能、新しい5Gネットワークでは、データセンターインフラストラクチャの継続的なアップグレードが必要になります。
将来的には、コラボレーティブパッケージングオプティクスなどの新しいテクノロジーが、高速データ伝送のためのより高度なソリューションになる可能性があります。 OIFは最近、データセンターでの共同パッケージ光学系のアプリケーションを研究するための新しいプロジェクトの設立を発表しました。
プラグ可能なI / Oコネクタの拡張バージョンは、現在の40G / 100Gb / sイーサネットのニーズと、800Gb以上の将来の技術要件を満たします。
