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Oct 13, 2023

400G の落とし穴: 実現されていない非互換性

Red Helix テクニカル ディレクター、ロブ ポーコック氏 5G、ML、AI アプリケーションを推進するには高速接続が必須です 昨年、英国政府は、以下に重点を置いた 2022 年のデジタル戦略を発表しました。

Rob Pocock 氏、Red Helix テクニカル ディレクター

5G、ML、AI アプリケーションを推進するには高速接続が必須です

昨年、英国政府は同国を「世界的な科学技術超大国」として位置づけることに重点を置いた2022年デジタル戦略を発表した。

Public First のレポートによると、デジタル テクノロジーにより 2030 年までに英国経済が 4,130 億ポンド (5,240 億ドル) 以上成長する可能性があることを考慮すると、悪くない考えではあります。しかし、完了する必要のある作業は数多くあります。その点に到達する前に。

英国のデジタル変革における最大の要件の 1 つは、増え続けるデータ需要に対応するために必要なデジタル インフラストラクチャのアップグレードです。

5G、機械学習、人工知能などの新しい技術の進歩は、スマート ネットワーク、高度な製造、自律輸送などに組み込まれており、ほぼ無限の可能性を秘めています。 しかし、これらのテクノロジーが効率的に機能するには、全国的な高速接続が利用可能でなければなりません。

これらの需要は、他の要因の中でもとりわけ、100 Gbps インフラストラクチャから 400 Gbps へのジャンプにつながり、200 Gbps のマイルストーンを若干回避しました。

問題は、以前の速度ではすべて Non-Return-To-Zero (NRZ) 変調が使用されており、400 Gbps の速度を処理できないことです。 これには、まったく異なるタイプの変調を使用する必要があります。

400Gbps のより高速なデータ速度を達成するには、より多くのデータをケーブルで同時に送信する必要があり、ここでパルス振幅変調 4 レベル (PAM4) が登場します。

NRZ 変調では 2 つの電圧レベルを使用してバイナリ データを表します (1 つのレベルは「0」を表し、もう 1 つは「1」を表します)。PAM4 は 4 つの異なる電圧レベルを使用します (「0-0」、「0-1」、「1」を表します)。 -0' および '1-1')。

これにより、PAM4 は各クロック サイクルで 2 倍の量のデータを送信できるようになり、各電圧レベルが 1 ビットではなく 2 ビットのデータを表すため、同じ物理メディア上で転送されるデータの速度が効果的に 2 倍になります。

ただし、これら 2 つの異なる変調方式を導入することは、相互運用できないことを意味します。 PAM4 の 4 レベル システムは、NRZ の 2 レベル システムを読み取るように設計された機器では理解できません。また、その逆も同様です。

したがって、400 Gbps へのアップグレードを検討しているネットワーク オペレータは、リンクの両端が同じ変調を使用していることを確認する必要があります。

今日のネットワークの 100Gbps 光ファイバーのほとんどは NRZ 変調を実行しているため互換性がないため、この問題はブレークアウト ケーブルを使用する場合 (たとえば、400Gbps を 4 x 100Gbps リンクにブレークアウトする場合) に実際に影響します。

したがって、光ファイバーが挿入されているデバイスが PAM4-100Gbps 光ファイバーで動作することが認定されていると仮定すると、ユーザーは 100Gbps 光ファイバーを PAM4 変調を使用するものに変更する必要があります。

これらの問題すべてが克服できないわけではありませんが、ネットワーク アーキテクトやエンジニアがネットワークをアップグレードする前に考慮する必要があるもう 1 つの要素です。

PAM4 と NRZ の間に互換性がないため、400 Gbps の使用を開始しようとしている人は、既存のトランシーバーの置き換えを検討する必要があります。 新しいテクノロジーにはよくあることですが、400Gbps トランシーバーは高価であり、価格は最終的には下がるのは事実ですが、古いトランシーバーほど費用対効果が高くないことを顧客は認識する必要があります。

これには 2 つの理由があります。 まず、これらの新しいトランシーバーは、既存の Quad Small Form-factor Pluggable (QSFP) フォーム ファクターとの互換性を維持する必要があるため、以前の NRZ ベースのトランシーバーと同じ物理スペースに収まる必要があります。

以前のトランシーバーと同じサイズを維持しながら PAM4 信号を送受信できるトランシーバーを開発するには、かなりのコストがかかり、新しいトランシーバーの価格が高くなります。

次に、400Gbps トランシーバーは 100Gbps トランシーバーよりも多くの熱を発生します。 トランシーバーのサイズが同じであるため、より多くの熱が分散し、トランシーバーが歪む危険性が高くなります。