大規模なクラウド サービスやデータ センターのストレージと処理に対する需要が高まるにつれて、データ センター システムはますます分散化されており、そのため管理がより困難になっています。 さらに、人工知能 (AI) などのアプリケーションでは、サーバー間で生成される大規模なマシン間入出力 (I/O) 要件を処理するために、低遅延、高帯域幅のネットワーク アーキテクチャが緊急に必要です。 これらのアプリケーションを確実に実装するには、これらの分散データセンター間の最大伝送距離を約 100km に制限する必要があります。 したがって、これらのデータセンターはクラスターで接続する必要があります。 高帯域幅で高密度のデータセンター間の相互接続を確保するために、400ZR が誕生しました。 本稿では、400ZRの定義、影響、開発動向を中心に紹介します。
400ZRって何？
400ZR は、Optical Internetworking Forum OIF (Optical Internetworking Forum) によって定義された仕様で、高密度波長分割多重 (DWDM) と高次変調の組み合わせを使用して、80 km のデータセンター相互接続 (DCI) リンク上で 400 g を伝送します。 目的は、400G の単一キャリアに基づいて長期的かつ安定した実装を確保することです。 この単一キャリアは、60Gbaud のレートで 16- レベルの直交振幅変調 (dp-16qam) による複雑な偏波多重化を使用します。
400GZR は、大容量データ伝送ソリューションを推進する独自の高度なコヒーレント テクノロジーを提供します。 小型、コンパクト、ホットプラグ対応で、400GE スイッチング ポートと適合します。 モジュールの外形寸法は IA (Implementation Protocol) では指定されていませんが、光インターネット フォーラム OIF は 400G ソリューションに対応するモジュールの寸法を定義しています。 さらに、マルチソース プロトコル (MSA) 本体には、相互リンク可能な QSFP-DD および OSFP カプセル化タイプの光モジュールが定義されています。 言い換えれば、OIF と MSA は業界全体の組織であるため、市販されている準拠 400ZR ソリューションも相互運用可能になります。 400ZR ソリューションの相互運用性は、サプライ チェーンの管理と導入を簡素化するという 2 つの利点ももたらします。
ホットプラグ可能なコヒーレント 400ZR スキームは、400G イーサネット相互接続とマルチベンダー相互接続のみをサポートします。 80kmを超える次世代400G MAN伝送には適していません。 この場合、400ZR+ (400G ZR+) 標準が提案されます。これは、カバレッジ要件と確立された MAN インフラストラクチャとの互換性に基づいて、さまざまなチャネル容量をサポートすることでモジュール性をさらに向上させることを約束します。
400ZRの影響は？
400ZR テクノロジーはまだ初期段階にありますが、非常に大規模なデータセンター、分散型キャンパス ネットワーク、都市圏ネットワーク、通信プロバイダーを含む 3 つの業界に大きな影響を与えるでしょう。
1. 400ZR は、クラウド コンピューティングや大規模データセンターが高帯域幅に対する需要の増大に適応するのに役立ちます。
データセンターの相互接続と 400ZR の開発は、クラウド コンピューティングと非常に大規模なデータセンターがネットワーク上の高帯域幅に対する需要の増大に適応するのに役立ちます。 クラウド サービス、モノのインターネット デバイス、ストリーミング ビデオなどのアプリケーションの急激な成長に対応できます。 時間が経つにつれて、400GZRネットワーク全体のアプリケーションとユーザーの数の増加にさらに大きく貢献します。
2. 400ZR は分散データセンターの接続をサポートします。
前述したように、400ZR テクノロジーは分散データセンターを接続するための高帯域幅の相互接続をサポートします。 この接続を通じて、分散データセンターは相互に通信し、データを共有し、ワークロードのバランスを取り、バックアップを提供し、必要に応じてデータセンターの容量を拡張できます。
3. 400ZR により、通信会社は住宅トラフィックを送り返すことが可能になります
400G ZR 標準により、通信会社は住宅用トラフィックを送り返すことができます。 200Gb/s で動作する場合、400ZR は 64Gbaud ハートおよび QPSK 変調を使用して高損失伝送の範囲を拡大できます。 5G ネットワークの場合、400G ZR は複数の 25Gb/s リンクを集約することでモバイル バックホールを提供でき、これは新興 5G ネットワーク市場とアプリケーション範囲の拡大の促進にさらに役立ちます。
4. 400ZR+/400ZR-は400ZRにさらに利便性をプラス
400ZR は、他のモジュールとの相互運用性に加えて、400ZR+ および 400ZR- として知られる追加の動作モードをサポートし、アドレス可能なアプリケーションの範囲を拡大することが期待されています。 「+」は、モジュールの消費電力が IA および一部のプラグ可能デバイスに必要な 15W を超え、より強力な信号処理技術を使用してモジュールが数百キロメートルの距離を送信できることを示します。 「-」は、モジュールが 300G、200G、100G などの低レート モードをサポートできることを意味し、ネットワーク オペレータにさらなる柔軟性と利便性を提供します。
400ZRの熱はいつまで続くのでしょうか？
2019年のOFC最高技術責任者によると、400ZRの製品サンプルは2020年のOFCに登場する予定だという。 2019 年の OFC データセンター サミットで、Google、Microsoft、その他の業界大手は、今後 2 年以内に 400ZR を導入する計画を発表しました。
さらに、2021-2024では、400ZR技術の開発により、光モジュールに対する多大な需要がもたらされるでしょう。 次の図は、DWDM光モジュール市場では高速 (100G 以上) と低速 (100G 以下) が提供されます。 表からわかるように、クラウド コンピューティングや大規模データセンターの相互接続で使用される光モジュールの数は、2021 年から 2024 年にかけて増加すると予想されます。つまり、2021 年以降、400ZR が光モジュールの需要の増加を牽引することになります。
さらに、2021 年にスイッチング チップ上に最初の 100 Gbps シリアル化/デシケーターが実装されるため、光インターフェースに必要な転送速度は、今後 1-2 年以内に 800 Gbps に移行する予定です。 OSFP の寸法は、光モジュールのカプセル化のタイプを変更せずに 8x100GE のレートをサポートするように定義されています。 同時に、ライン側のコヒーレント光学系も同じ時間内に 128GBaud 16QAM サポートに移行するため、現在の 400ZR から次世代 800ZR へのアップグレードが容易になります。 したがって、400ZR は現在および将来のネットワーク開発において極めて重要です。
