XGS-PON SFP+: 現代のネットワーク向け光トランシーバーの革命

2024 年 8 月 29 日

キャサリン

光通信エンジニア

XGS-PON（10ギガビット対称パッシブ光ネットワーク）の導入は、インターネットプロバイダーへの期待の高まりに応えて光トランシーバーの開発に関する未来への一歩と見ることができます。データトラフィックの増加は、クラウドアプリケーション、ビデオ消費、またはIoTデバイスの可用性によって推進されており、高性能ネットワークの開発が必要です。それらとは別に、 XGS-PON SFP+ トランシーバーは、ネットワークに効率性と拡張機能も追加します。この記事では、XGS-PON SFP+ トランシーバーについて、その物理的パラメータ、利点、実装を含めて 1 つにまとめ、今日のネットワークで関心のある分野を網羅しています。記事ではこのような進歩的な光トランシーバーを取り上げているため、読者は進化する通信技術とそれが将来の技術をどのように強化するかについての知識が広がります。

XGS-PONトランシーバーとは何ですか?

XGS-PONテクノロジーの理解

XGS-PON（10ギガビット対称型パッシブ光ネットワーク) は、高度で洗練されたパッシブ光ネットワーク (PON) タイプとして登場し、双方向で最大 10 Gpbs の速度で対称データ通信を可能にします。これは、光信号が異なる波長にルーティングされるネットワークトラフィック管理に適した波長分割多重 (WDM) を使用して行われます。帯域幅の提供に関して PON システムの非対称機能を中心に構築された以前のシステムとは異なり、対称機能は、アップロードとダウンロードの速度が同じである XGS-PON システムで現在非常に重要です。この提供は、ビデオ会議やビデオストリーミングなどの最新のアプリケーションで非常に求められています。クラウドコンピューティングは、双方向の高速データ転送に大きく依存しています。さらに、XGS-PON は既存の GPON インフラストラクチャと並行して実装できるため、サービスプロバイダーは、特に 10 ギガビット対応のパッシブテクノロジー用の光トランシーバーモジュールを使用して、システムアーキテクチャに大きな変更を加えることなくシステムをアップグレードできます。

XGS-PONトランシーバーの主な特長

XGS-PON トランシーバーに搭載されている要素により、あらゆるネットワーク環境でトランシーバーの機能と有効性が強化されます。まず、最大データレートは 10Gbps で、帯域幅を大量に消費するアプリケーションのデータ転送が可能です。次に、これらのトランシーバーはデュプレックス伝送を実現します。つまり、アップロードとダウンロードが同時に行われるため、ビデオ会議やオンラインゲームなどのライブアプリケーションには不可欠です。

これだけでは不十分であるかのように、XGS-PONトランシーバーは、データ伝送中に役立つさまざまなエラー訂正アルゴリズムも採用しています。もう1つの共通の特徴は、Pluggable Plus SFP Plusなどの小さなフォームファクターです。これは、挿入と抽出の互換性を損なうことなく、ネットワーク機器のフォームファクターを最小限に抑えるフォームファクターです。さらに、GPON条件に準拠しているため、新しい建設工事を行わずに拡張性を高めることができます。最後に、リモート監視および管理機能が実現可能になり、サービスの中断を最小限に抑え、スループットを向上させながら、効率的なネットワーク管理が可能になります。

XGS-PON と GPON の違いは何ですか?

XGS-PON ベースと GPON ベースのネットワークは似ていますが、データ転送容量とトポロジが異なります。XGS-PON は、アップストリームとダウンストリームで最大 10 Gbps の対称帯域幅をサポートし、これらの新しい高帯域幅アプリケーションとサービスの要件を満たします。対照的に、GPON は、非対称 2.5 Gbps ダウンリンクと 1.25 Gbps アップリンク帯域幅のテクノロジをサポートします。このアプローチでは、最新の波長分割多重化を使用して複数の XGS-PON チャネルを同じ光ファイバーで送信できるため、リソース使用の最適化が向上し、ネットワーク効率が向上します。対照的に、GPON は単一の波長に基づいているため、ユーザーの需要が増加すると帯域幅に悪影響を与える可能性があります。したがって、XGS-PON は、堅牢でバランスの取れたデータ転送特性を必要とする現在のアプリケーションに適しています。

光トランシーバーはどのように動作するのでしょうか?

光トランシーバモジュールの基礎

光トランシーバモジュールは現代の通信システムの基本要素であり、光インターフェイスと電気インターフェイスの橋渡しを可能にします。通常、電気情報を光情報に変換する送信機と、その逆を行う受信機があります。送信機は通常、レーザーまたは発光ダイオード (LED) を使用して光信号を形成します。同時に、ほとんどの受信機には、光を感知して電気信号に戻すフォトダイオードが含まれています。これらのモジュールは、ネットワーク SFP、SFP+、および QSFP の業界標準をサポートするために、さまざまな波長と形式で動作します。したがって、短距離または長距離の目的を問わず、光伝送に役立つように設計されています。多くのコンピューティングアプリケーションに適した高速光トランシーバーの使用により、通信システム、データセンター、およびエンタープライズネットワークでは不可欠なものとなっています。補完的なテクノロジの要件と新しいシステムの需要に対応するために、光トランシーバーの将来の設計と開発では、データレートの向上と統合レベルの強化を目指します。

光トランシーバーのコンポーネント

光トランシーバーの部品が含まれていない場合、光トランシービングは機能しません。そのような部品の 1 つは次のとおりです。

送信機: この部分は電気信号を光信号に変換します。多くの場合、レーザーダイオードまたは LED を使用して、光ファイバーケーブルを介した伝送に適した必要な波長の光を生成します。
受信機: 受信機は光信号を受信して電流に戻します。この目的には、入射光を感知して電流に変換するフォトダイオードが一般的に使用されます。
光/電気インターフェース: このインターフェースは、トランシーバーの光素子を電子回路に接続します。また、信号のレベルを制御し、さまざまなネットワーク標準とのインターフェースを可能にする調整回路も含まれています。
ハウジング: トランシーバーの外側のハウジングは、内部回路を危険な環境から安全に隔離し、熱を分散させます。アプリケーションに応じて、このようなエンクロージャは主に特定のフォームファクタ (SFP、SFP+、QSFP など) に固有のものです。
制御回路: 温度、電圧、送信電力の監視などのすべての機能を含む、トランシーバーの動作を担当する IC で構成されます。

これらは、特定のネットワークシステム内で効率的かつ信頼性の高いデータ転送を確保しながら、さまざまなインスタンスでこれを実現します。

光ネットワークにおける SFP の役割

Small Form-factor Pluggable (SFP) モジュールは、適切な接続ソリューションを提供するために光ネットワークで頻繁に使用されています。SFP トランシーバは、ルータやスイッチなどのネットワーク要素間の高速データリンクを作成するための通信プロトコルをサポートしています。ホットスワップ機能を備えているため、ネットワーク管理者はネットワーク全体の電源をオフにすることなく、システム内のコンポーネントを追加または交換でき、ネットワークのダウンタイムを最小限に抑えることができます。さらに、SFP-ads メカニズムは、データセンターの相互接続とワイドエリアネットワーク (WAN) の両方に適した複数の波長と光規格をサポートすることで、信号品質を損なうことなく長いケーブル配線をサポートしました。通信サービスの需要の増加、テクノロジの変化、光ネットワークのアプリケーション要件の進化は、SFP モジュールの成長を妨げるものではなく、むしろ他のメディアタイプの統合と組み込みをさらに改善するものと思われます。

XGS-PON OLT と ONU のアプリケーションは何ですか?

光ネットワークにおけるXGS-PON OLTの重要性

XGS-PON 光回線終端装置 (OLT) は、光ネットワークで高速ブロードバンドアクセスを提供します。一方、Eth XGS-PON テクノロジーは、最大 10 Gbps の高データレートをサポートする双方向機能を備えており、4K ストリーミングやテレワークの需要など、高帯域幅使用アプリケーションを対象としています。XGS-PON は、より優れた帯域幅管理を導入し、ネットワーク容量を増やすことで改善されたことが証明されており、サービスプロバイダーはより多くの消費者を維持できます。

これらのユニットは XGS-PON OLT と互換性があり、以前に設置されたファイバー技術でも使用できます。この適応性により、オペレータの移行が簡素化されるだけでなく、投資コストも削減されます。十分な波長分割多重機能を備えた XGS-PON OLT は、周波数とスペクトルのパフォーマンスを向上させ、ネットワークの効率と信頼性を高めます。そのため、スマートシティ、IoT、次世代ブロードバンドサービスなどの開発をサポートする通信ネットワーク内の重要なコンポーネントになりつつあります。

XGS-PON ONUが接続性を強化する方法

XGS-PON 光ネットワークユニット (ONU) は、光ファイバーネットワーク上でデータブロードバンドサービスを提供する上で重要な要素です。これには、OLT によって作成されたサービスのユーザーが使用できる情報に光信号を復調することが含まれます。すべての XGS-PON ONU は最大 10Gbps の対称帯域幅を提供し、帯域幅を必要とする多くのアプリケーションに対応できるため、家庭、企業、および機関での使用に適しています。

さらに、XGS-PON ONU は、ネットワーク内のトラフィックを管理し、ビデオ会議やオンラインゲームなどの重要な非音声サービスの遅延とジッターを最小限に抑えるのに役立つ、強化されたサービス品質 (QoS) などの優れた特性を備えています。拡張性に優れているため、事業者は迅速かつ経済的にサービスを展開し、接続された世界でより多くのデバイスとユーザーをサポートできます。他のテクノロジーや既存のシステムとの統合も次世代サービスの提供に役立ち、サービス品質とネットワーク接続性が向上します。

XGS-PON ONUスティックと他のONUの比較

XGS-PON ONU スティックが他の光ネットワークユニットと比べて際立っている 2 つの要素は、その優れた性能、パフォーマンス、物理的仕様、および互換性です。XGS-PON ONU スティックの特別な物理的特徴の 1 つは、その最小限の物理的サイズです。これにより、特に密閉された空間で簡単に設置できます。従来の ONU では、物理的な資産を必要とする長い設置プロセスが必要になる場合がありますが、スティック形式により、デバイスに簡単に「プラグイン」できるため、設置の労力が最小限に抑えられます。

性能面では、内部データ処理の速度は他の最新 ONU と同等の約 10 Gbps ですが、これによってユーザーが制限されることはありません。このパフォーマンスにより、4K ビデオストリーミングや高度なオンラインゲームへの参加など、高帯域幅のアクティビティが保証されます。

さらに、互換性も重要であることに留意する必要があります。通常、XGS-PON ONU スティックは、すでに設置されている PON で動作するように設計されています。したがって、オペレータが既存のシステムを変更してこれに対応する必要はありません。これは、特に 10Gbps トランシーバのパッシブテクノロジー用の光トランシーバモジュールを使用する場合、既存の構造内に機能を強化して新しいシステムをインストールしたいオペレータにとって特に有益です。これらの考慮事項を調査すると、XGS-PON ONU スティックには独自の操作上の利便性、有効性、互換性の強みがあり、最新の通信要件に適していることがわかります。

ネットワークに適した SFP モジュールを選択するにはどうすればよいでしょうか?

SFPモジュールを選択する際に考慮すべき要素

ネットワーク接続用の SFP モジュールを選択する場合、必要な目的とのパフォーマンスと互換性を実現するために、いくつかの重要な要素を考慮する必要があります。

データレート: 1Gbps から 100Gbps までの範囲のデータレートをサポートする SFP モジュールには、いくつかの種類があります。SFP モジュールを購入するときは、データトラフィックの妨害を回避するために、データレートが特定のネットワークのデータ転送規定と一致している必要があるため、構造化ケーブル配線の要件を満たす必要があります。
波長: SFP モジュールの実際の動作波長は、達成できる伝送距離と品質にとって非常に重要です。一般的な短距離波長は 850nm ですが、長距離接続の場合は 1310nm または 1550nm です。特に OTN 機能モジュールを使用する場合は、ネットワークのターゲット範囲とパフォーマンスに応じて適切な波長を選択する必要があります。
距離: 利用可能な SFP モジュールの仕様では、SFP モジュールがカバーする最大距離を考慮する必要があることが示されています。短距離モジュール (300 メートル以下)、中距離モジュール (最大 10 キロメートル)、長距離モジュール (100 キロメートル以上) がすべて利用可能です。通信を維持するには、距離に応じたモジュールを選択する必要があります。
コネクタタイプ: SFP モジュールでは、LC、SC、MTP/MPO など、いくつかのコネクタタイプが使用されます。インストールと相互接続を容易にするために、使用するコネクタタイプが既存のケーブルシステムと同じであることを確認してください。
動作温度範囲: SFP モジュールを評価する際に最も重要な要素は、展開環境に応じた動作温度範囲です。たとえば、産業グレードのモジュールは、社会的に準拠した商用グレードのモジュールよりもはるかに厳しい条件に合わせて設計されています。これは、多くのアプリケーションにとって重要です。
互換性とベンダーロックイン: 決定した SFP モジュールが既存のネットワークハードウェアで動作するかどうかも確認する必要があります。SFP の互換性に問題がある場合、パフォーマンスが低下したり、モジュールが他のインスタンスで動作しなくなったりすることがあります。さらに、ネットワークハードウェアと同じベンダーのモジュールを購入するオプションは、ベンダーロックインの問題やサポートの困難を回避するために役立ちます。
コストと拡張性: 最後に、予算と将来の拡張性のニーズに対して SFP モジュールの価格を検討します。低コストのモジュールは魅力的に見えますが、すぐに他のより安価な関連コストに投資することになる可能性があります。安価なモジュールは寿命が長く、故障率が低いため、所有コストが削減されます。

これらのコンポーネントを詳細に分析することで、ネットワーク管理者はより適切な選択を行うことができ、ネットワークの最適化と将来のダウンタイムや互換性の問題の発生確率の低減につながります。

SFPモジュールと光トランシーバーのトップベンダー

特定の企業は製品の信頼性とパフォーマンスで定評があり、SFP モジュールと光トランシーバーのベンダーを選択する際には、この点も考慮する必要があります。市場で活動しているトップ企業として、以下のベンダーがよく挙げられます。

Cisco Systems: かつてはコンピュータネットワークの代名詞であった Cisco は、特定のネットワーク製品向けに幅広い SFP モジュールと光トランシーバーを提供しています。Cisco 製品は安定したパフォーマンスで知られており、豊富なサポートマテリアルが付属しています。
Finisar: 光通信部品メーカーである Finisar は、SFP モジュールとトランシーバーで特に有名です。さまざまなパフォーマンス要件に合わせて多種多様な製品が揃った同社の製品は、大都市圏の多くのデータセンターや通信施設で使用されています。
Mellanox Technologies (現在は NVIDIA の一部): Mellanox は、さまざまな販売代理店を通じて、非常に幅広い SFP モジュールと光トランシーバーを提供しています。これらの製品は主に、高スループットのネットワークで使用するために設計されています。データ転送速度の向上と遅延の排除に重点を置いています。

これらのベンダーは、製品の効率性、品質管理、顧客サービスを通じて実績を上げており、SFP モジュールや光トランシーバーを探しているネットワーク管理者から信頼されています。

GPONコンボおよびその他のテクノロジーとの互換性の確保

GPON (ギガビットパッシブオプティカルネットワーク) コンボデバイスと他のテクノロジとの互換性には、いくつかの仕様が必要です。まず、SFP モジュールと光トランシーバが、GPON システムのパフォーマンス要件を定義する ITU-T G.984 仕様に準拠していることを確認します。また、光インターフェイスは、特にベンダー名を考慮して、波長とコネクタに関して同じタイプである必要があります。これらはインターフェイスとなるためです。

さらに、GPON 機器の製造元と SFP モジュールの供給元が提供する互換性マトリックスを確認することも役立ちます。これにより、どのような組み合わせがテスト済みで許容可能かがわかります。最後に、適用されているさまざまなテクノロジの中には、機能性と適用性を高めるために新しいファームウェア更新バージョンが必要になるものがあり、新しいネットワークプランの一部になる場合があることに注意してください。

光ファイバーネットワークにとって光トランシーバーが重要な理由は何ですか?

光ファイバー通信における光トランシーバーの役割を理解する

光トランシーバーは、主に電気信号を光信号に変換し、またその逆も行うため、光ファイバー通信システムの重要な部分と考えられています。このプロセスは、長距離通信でより低い減衰とより高い帯域幅の特性を持つ銅線および光ファイバーケーブルを介した通信を可能にするために不可欠です。ネットワークでは、SFP、SFP+、QSFP+ など、さまざまなネットワーク要件を満たし、1 Gbps から 400 Gbps までの複数のデータレートを同時にサポートするように設計されたさまざまな種類のトランシーバーがあります。

光トランシーバの動作範囲は、信号変換に限定されません。GPON および CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) テクノロジに必要なプロトコルの制御と調整には、依然として光トランシーバが不可欠です。最新の光トランシーバは、エラー訂正と信号再生のアプローチを利用して、ネットワークの既存の信頼性と伝送品質を強化します。また、既存のインフラストラクチャで動作するため、ネットワーク管理者は、光ネットワークの柔軟性と汎用性に不可欠な、完全なオーバーホールを必要とせずにシステムを追加またはアップグレードできます。

光ファイバー技術の進歩

光ファイバーで過去に実際に達成された成功は、通信プロセスの効率を劇的に改善しました。 800 つの重要な強化点は、データ伝送能力の向上です。その結果、XNUMXGbps を超えるデータレートを処理する接続が、光ファイバー内のすべてのチャネルを同時に動作させる技術である DWDM のおかげで実現しました。このプロセスでは、ファイバーの既存の大容量が使用されるため、構造要素を追加するための追加コストなしで、容量をさらに拡張できます。

ファイバー内を伝播する際の光損失は、シリカではなく空気中での光伝導を伴う中空コアファイバー技術で解決されるもう 1 つの大きなハードルです。この変更により、遅延が低減された長距離通信が可能になります。さらに、光ファイバーネットワークの処理には AI システムも組み込まれており、リアルタイム分析の実行や対象ネットワークの予防ケアの改善など、監視および制御タスクを支援し、システムのパフォーマンスと信頼性を向上させます。

これらの開発に加えて、エンジニアリングの精度の向上とコスト効率の高い新しい設置技術により、光ファイバー技術は進歩し続け、情報化が進む時代の通信需要にさらに効果的に応えることができます。

先進的なトランシーバーによる光ネットワークの未来

新しいトランシーバが開発されるにつれ、光ネットワークの進歩は、ネットワークの設計に課せられるデータ転送、効率、適応性の向上などの決定的な要因に左右される可能性が高くなります。また、スケーラビリティとアップグレードにより適した Small Form-Factor Pluggable (SFP) などのプラグ可能な光トランシーバシステムの使用を示唆する最近のデータもあります。これらのデバイスはより高いデータレートを実現できます。たとえば、クラウドコンピューティングや大規模データ処理用のデータセンターでは、400 G 以上のデータレートが普及しつつあります。

シリコンフォトニクスなどのイノベーションも一般的になりつつあり、光コンポーネントと半導体技術を組み合わせることで、コストの削減と機能の向上が実現しています。統合の強化により、エネルギー要件を削減しながら大量のデータを移動できる高密度トランシーバーシステムを設計できるようになりました。5Gやモノのインターネット（IoT）などの概念を統合した新しいネットワークの開発により、ネットワークの効率を損なうことなく帯域幅要件を満たすには、高度なトランシーバーの開発が不可欠です。結論として、トランシーバー技術の将来の移行は、光ネットワークの通信システムの開発に大きな役割を果たすでしょう。

参照ソース

トランシーバ

光ファイバ

SMS

よくある質問（FAQ）

Q: XGS-PON SFP+ とは何ですか?

A: XGS-PON SFP+ は、10 ギガビット/秒で動作するパッシブ光ネットワーク技術の実装をサポートするアクティブ光トランシーバーモジュールであり、ネットワークの効率と成長を向上させます。これはシングルモードファイバーを使用することで実現されますが、約 20 km の雑種長に限定されません。

Q: マカアタカ XGS-PON SFP+ トランシーバーイナクワマピンドゥジマップバマコワウグジハタリワマッチョ?

A: XGS-PON SFP+ トランシーバーは、ファイバーに対して 45 度の嵌合角度で平面図に配置される新しい方向に設置されており、これが可能になっています。この新しい進歩により、高速で信頼性の高いリンクと大量のデータスループットが提供されるため、次世代のブロードバンドアプリケーションに適しています。

Q: XGS-PON SFP+ の機能を備えた機器にはどのようなプログラム項目がありますか?

A: XGS-PON SFP+ モジュールには、XGSPON OLT や XGSPON ONU などの機能コンポーネントが含まれており、PON アーキテクチャ内でのアップストリームおよびダウンストリーム伝送機能を提供します。

Q: XGS-PON SFP+ トランシーバーモジュールの概要機能について、ハード仕様では何が述べられていますか?

A: トランシーバーが冗長構成で利用可能であること、データレートが 10 G で MSA 準拠であること、シングルモードファイバーであること、範囲が最大 20 km であることを指定します。さまざまなネットワーク設定でのアプリケーションも強調されており、優れたパフォーマンスが期待されます。

Q: XGS-PON SFP+ がさまざまなメーカーの機器で動作することの保証は何ですか?

A: XGS-PON SFP+ トランシーバーモジュールは標準に準拠しているため、他の機器ベンダーでも機能的に動作します。これにより、モジュールは利用中のネットワークに簡単に組み込むことができます。

Q: XGS-PON SFP+ は現代のネットワークで一般的にどのように使用されていますか?

A: 代表的な用途としては、ブロードバンドサービスの提供、データセンターの相互接続、エンタープライズネットワーク、または次の 10 ギガバイトのパッシブテクノロジー向けに構築された PON モジュールなどがあります。また、光相互接続や光ストレージネットワーキングにも適用でき、データ通信を高速化できます。

Q: XGS-PON SFP+ を使用した長距離伝送は可能ですか?

A: XGS-PON SFP+トランシーバーは最大20kmの伝送距離を実現できます。そのため、都市部や農村部での長距離データ伝送を必要とするアプリケーションで使用されます。

Q: XGSPON ONU と XGSPON ONU Stick の違いは何ですか?

A: どちらも光ネットワークユニット (ONU) モジュールですが、XGSPON ONU スティックはフォームファクタが小さく、プラグアンドプレイデバイスです。対照的に、XGSPON ONU には、さまざまなネットワークシナリオに対応するための機能がより多く備わっている可能性があります。

Q: FS.com で入手できる XGS-PON SFP+ の特定のモデルはありますか?

A: はい、FS.com には、クラス N1 20 km DOM シンプレックストランシーバーから SC UPC DDM 光トランシーバーまで、幅広い XGS-PON SFP+ の選択肢があり、適切な光接続を介して最大 20 km の距離をリンクするために使用されます。各製品は、必要なパフォーマンスと品質基準を満たしています。