イーサネット トランシーバ TIPS

100G

100G-SR4

10G-SR は OM3 で 300m だが、100G-SR は OM3 で 70m までとかなり短くなっているため、要注意。

FEC

• FEC が使用可能で、多くのプラットフォームでは自動認識・有効化されます
• 一般的な FEC モードは、Clause (cl91) RS-FEC
• FEC を使用しない場合、使用できるファイバーのグレードや長さが制限されます

MPO-12

• LC-LC の 2 芯ファイバと同じように、両対向の機器間で Tx / Rx を逆転して接続する必要があります
  • 機器と機器を直結 : MPO-12 Type-B
  • Type-B は Tx / Rx が逆転した配線になっている
• Type-A は以下の場合に使用できます
  1. パッチパネル経由 + Type-B が奇数使用
  2. MPO-12 LC カセット

参考1 : 光ファイバ通信ニュース MPOコネクタ編 P.23-24

参考2 : MPO 光配線ソリューション

PanMPOコネクタは独自の特許技術により、コネクタピンあり／なし、極性（メソッドA／B）を現場で簡単に変換できるMPOコネクタです。

Type-B を奇数個挟む、と覚えましょう。

100G-LR4

DWDM ベースで 1295, 1300, 1304, 1309nm の波長を使用する ため、非常に高価。

2024 年現在、今後は 100G-LR1 に移行すると想定されている。

FEC

• FEC は多くのプラットフォームで自動的に無効化されます
• 規格上 FEC は無効とのこと

100G-LR1

LR4 を進化させた規格。JANOG53 でも今後推進したいというセッションが発表された。

• 400G時代䛾相互接続 〜 100G-LR1 って検討されてますか？ 〜

比較

規格	変調方式	波長数	FEC	ブレークアウト	メリット	デメリット
100G-LR4	NRZ : 2 値	25G x 4 波長	任意	? (多分無理)	使用実績が長い	コストが高い
100G-LR1	PAM4 : 4 値	100G x 1 波長	必須	100G-LR1 自体は 1 波長のため対応しない 400G-PLR4 のブレークアウトと接続可能	IC 部の微細化でコスト低減されそう 波長数が少ないため、HW コンポーネント数が低減 -> MTBF に好影響	リンクアップが遅い

100G-ER4

FEC

• FEC を使用しない場合、到達距離が 40km -> 30km へ減少します

100G-ERL

ER と比べて 40km -> 25km に到達距離が減少しますが、コストがかなり安くなった規格です。

100G BiDi

BiDi は Bi-Directional の略で、1 双方向伝送を行う規格となり、既存の 2 芯ファイバを活かす規格です。

• 40G の場合 20 G NRZ 双方向 2 波長 1 芯伝送 x 2 芯で 40G 双方向を実現
• 100G の場合 50 G PAM-4 双方向 2 波長 1 芯伝送 x 2 芯で 100 G 双方向を実現

Cisco の場合、QSFP-100G-SR4-S と QSFP-40/100-SRBD が同価格です。

MMF は LC 2 芯のほうが MPO-12 の 3 分の 1 程度であるため、トータル コストが安くすみます。

他メーカーの機器同士を接続する場合、波長が異なるために使用できない or 別メーカーにそもそも存在しない模様。(調査中)

100G-CWDM4 / CWDM4-OCP

100 G を 2 芯 SMF で接続する規格です。25 G x 4 波長 = 100 G で伝送します。

4 芯 x TxRx で 8 芯を使用するために MPO-12 ケーブルを採用した SR4 と異なり、芯数が少ないメリットがあります。

100 G トランシーバとしては他の規格と比べ出荷数量が多い ですが、これは以下の背景があります。

• 波長多重するコストが下がってきた
• MPO-12 / -24 などの多芯ファイバは、大量のファイバを購入する DC 事業者にとって採用しづらい

メーカー純正のトランシーバは高価なことから、サードパーティ トランシーバでこの規格を採用する事業者が多いようです。

-OCP がつくと、更に低コストで製造できるように動作温度範囲やロスバジェットなどが抑えられて います。

トランシーバの長さ

QSFP 以降は、トランシーバの長さが速度増加に従って長くなっています。

ラック扉を閉められるように、ネットワーク機器のマウント時にラック柱や機器を奥側にずらして設置するケースがあります。

MPO

結線方式

MPO 内部で、ローカル機器側の Tx とリモート機器側の Rx を接続させるように、ケーブルの結線を確認します。

参考 : 光ファイバ通信ニュース MPOコネクタ編

Type A

• Tx と Tx が接続された、ストレート結線のケーブル
• パッチパネルを使う場合に一部で使用

Type B

• 2 芯ファイバのように Tx と Rx を相互に接続された、クロス結線のケーブル
• 通常手配するタイプのケーブル

Type C

• 特殊タイプ
• あまり使われない

ケーブルのガイドピンあり・ピンなしの扱い方

トランシーバにガイドピンが存在するため、通常はピンなし(・Type B) ケーブルを手配するのが基本です。

参考 1 : Mellanox LinkX シリーズケーブル、トランシーバ製品群について。

また、MPO コネクタには、ピン有とピンなしがありますが、
トランシーバにピンがついていますので、トランシーバに
接続する光ケーブルのMPOコネクタにはピン無しのものを選択します。

ピンありケーブルを手配するのは、ケーブルとケーブルを JJ で相互に接続する場合に、片方のケーブルにピンが必要です。

参考 2 : 光ファイバ通信ニュース MPOコネクタ編

P.12

異なるプラグ同士を精密穴と精密ガイドピンで軸合わせ

参考 3: MPO-JJアダプタ

MPOコネクタ同士を接続するアダプタです。
接続時には、どちらかのコネクタがピン付き(オス)である必要があります。

MPO <-> MPO パッチパネル

パッチパネルにピンはないのが一般的みたいです。

ケーブルでピンありとなしを手配する必要があると思われます。

参考 4 : Opticom™ シリーズ MPO アダプターパネル（FAP）

* MTPコネクタはMPOコネクタと完全に互換しています 
MTPはUS Conec社の登録商標です 一方はピンあり、
もう一方はピンなしMPOコネクタで接続してください

MPO <-> LC ブレークアウト パッチパネル

背面に MPO-12 コネクタ -> LC x4 セット 8 芯にブレークアウトし、40G -> 10G x4 などに使用できるパッチパネルがあります。

この場合 MPO-12 はピンありになるケースが多いようです。

参考 5 : FHU 1Uブレイクアウトカセット(96芯、OM4マルチモード、汎用極性、12x MTP®-8 - 24x LCクアッド、水色、最大0.35dB)

リアアダプタータイプ
12x US Conec MTP®-8オス(ピン留め)

10G

10G-T

LDPC 符号化の処理コストが高く、発熱・消費電力・遅延に課題があります。

だいたいどのメーカーでもトランシーバの実装に制限があり、以下のような制限が入ります。

• 隣り合わせだと装着できない
• 筐体ごとに最大搭載数で制限される

最初から 10G Base-T を備えた SKU を購入したほうが良いでしょう。

Nexus9000 : SFP-10G-TX トランシーバの導入スキーム

• 14 本まで
• 実装位置は 1,4,5,8,12,13,16 と 37,40,41,44,45,48 のポート番号に限られる
• 隣接ポートは Twinax のみ使用可能となる (17,18 / 35,36 を除く)

Catalyst 9500H (C9500-24Y-4C / C9500-48Y4C) : Hardware Limitations—Optics:

• スタンド アローン筐体で 8 ポートまで
• StackWise Virtual の場合、各筐体で 8 ポートまで
• スピード固定不可

1G

1G-T (Cisco GLC-T , GLC-TE など) トランシーバを使用した場合、通常 100Mbps はサポートされません。

Catalyst 4500 など一部機種ではサポートされますが、オートネゴシエーションができなかったりと制限があります。

Catalyst 4500X 参考 : New Software Features in Release IOS XE 3.7.1E

• 4500 系では 3.7.1E から 10/100Mbps を限定サポート

Catalyst 9600 参考 : Hardware Features in Cisco IOS XE Gibraltar 16.12.2

• GLC-T 1G は 16.12.2- からサポート
• SUP1 + IOS-XE -17.3.X までは GLC-T で 10/100Mbps をサポートしない

Catalyst 9600 参考 : Hardware Features in Cisco IOS XE Bengaluru 17.4.1

• SUP1 + IOS-XE 17.4.1- 以降は C9600-LC-48YL で 10/100Mbps をサポートする
• ただし CVR-QSFP-SFP10G で QSFP に GLC-T を搭載した場合、10/100Mbps をサポートしない
• SUP2 は C9600-LC-48YL は 1G 以下をサポートしない

Cisco Optics-to-Device Compatibility Matrix が当てにならない件について

Cisco Optics-to-Device Compatibility Matrix で C9600-LC-48YL を検索すると、

GLC-TE

10/100/1000 Mbps

と記載があるが、リリースノートの記載と明らかに矛盾しているため、対応速度の確認には使ってはいけません。

おそらくトランシーバの対応は 10/100/1000 Mbps だが、OS 側の対応可否が表に反映されていないようです。

• ツールが Transceiver Compatibility Matrix だった時代は、正確だった記憶が・・・

FEC (Forward Error Correction)

イーサネットで受信したフレームのエラーを検出し、受信側で訂正できる機能です。

プラットフォームによっては、FEC で訂正できた・できなかったフレーム数を取得できます。

100G 世代では規格の種類によってはエラーが起きることが前提になっているため、FEC でエラー訂正を行う必要があります。

• エラーなしを前提とすると、トランシーバの光源・受光部品が高価になってしまうため

FEC が必要な規格で FEC を使用しない場合、高頻度でエラーフレームを検出してしまいます。

FEC はトランシーバで実装されます。

似た仕組みとして、10G Base-T の LDPC があります。

将来の実装方式

Front Panel Pluggable

一般的なトランシーバ。

CPO (Co-Packaged Optics)

トランシーバをなくして ASIC 直結にする技術。

要は高速になってきたスイッチ内で電気配線を延ばせないため、光の区間を増やすというコンセプト。

原理的にノイズが減らせるため、エラー訂正が簡易に -> 消費電力が低減、というメリットがある。

1.6T ポートより後の技術で使用されるかも。

トランシーバ変更や交換は筐体を開けないとできない (そもそもできるようにするのか ?) ため、各社実装したくないという波動を感じる。。

NPO (Near Packaged Optics)

FP と CPO の間の技術な模様。

LPO (Linear-drive Pluggable Optics)

CPO (Co-Packaged Optics) を使いたくないので出てきた技術っぽい。

ただ、適用できる規格は限られると見られる。

FEC や信号補正をスイッチ側にまかせて、トランシーバの消費電力を抑えられるのがメリットか。

• 参考リンク : LPO(linear-drive pluggable optics)

トランシーバーの挿抜可能回数

50-250 回しか耐えられません。

トランシーバーの耐久挿抜回数
https://www.wavesplitter.jp/index.php/blog/toranshibanonai-jiu-cha-ba-hui-shu
機器側が100回。コネクター側は50回。

MOLEXの機器側コネクターの試験仕様では250回

SFF-8071 Table 7-1 TS-1000 REQUIREMENTS
Rated Durability Cycles	250
Field Life (3, 5, 7, or 10 years)	10 years

SFF-8071 TABLE 7-3 MECHANICAL REQUIREMENTS
Connector/ Cage Durability	100 cycles
Module Durability	 50 cycles

サードパーティ トランシーバ

純正品のトランシーバはメーカー名を EEPROM に書き込むことで、メーカー純正トランシーバとして認識させています。

純正品以外のトランシーバを使用したい場合、OS でコマンドを入れて、使用するケースがあります。

メーカーよりもかなり安価ですが、以下のデメリットが存在します。

• サポートが受けられない
  • メーカーは Finsar などトランシーバメーカーの製品を純正として採用する際に、検証を実施しています
• SerDes や光関連のパラメータがチューニングされない

参考 : サードパーティ製トランシーバのロック解除コマンドとサポートまとめ

参考 : Troubleshoot Unsupported Transceiver in Catalyst 3850 Switch Sub-module

Catalyst

(config)#service unsupported-transceiver
(config)#errdisable detect cause gbic-invalid

ASR / NCS

(config)#transceiver permit pid all
(config)#service unsupported-tranceiver

ポートグループ接続

機種によっては、すべてのポートを有効にできないポートグループの概念を持った機種が存在します。

いくつかの機種をとりあげて、どのような設定が必要なのか一覧にしてみました。

機種別 ポートグループ接続

メーカー	機種	設定コマンド例	変更前例	変更後例	インターフェース ID	備考
Cisco	Catalyst 9400 C9400-SUP-1 / XL / XL-Y	interface range TenGigabitEthernet3/0/1-8 no enable interface FortyGigabitEthernet3/0/9 enable interface FortyGigabitEthernet3/0/10 enable	interface range TenGigabitEthernet3/0/1-8 interface range FortyGigabitEthernet3/0/9-10	interface range TenGigabitEthernet3/0/1-8 interface range FortyGigabitEthernet3/0/9-10	事前に定義されている	もともと定義されているポートの中、各ポートグループで 40G まで有効にできる 超えるポートは有効化できない 40G x2 = PG1 40G x1 + PG2 40G x1 10G x4 + 40G x1 = PG1 10G x4 + PG2 40G x1スーパーバイザが冗長構成の場合、ポートグループ 2 は無効化される 参考リンク : C9400-SUP-1、C9400-SUP-1XL、および C9400-SUP-1XL-Y のアップリンクポートの構成 Interface and Hardware Components Configuration Guide, Cisco IOS XE Dublin 17.12.x (Catalyst 9400 Switches)
	ASR9903	ASR9000ルータ設計を参照				オンボードポートの場合、1.6Tbps の帯域幅からポートを選択して有効化できる
Juniper	MX204	set chassis fpc 0 pic 0 port 0 speed 100g set chassis fpc 0 pic 0 port 1 speed 100g set chassis fpc 0 pic 0 port 3 speed 100g set chassis fpc 0 pic 1 port 0 speed 10g set chassis fpc 0 pic 1 port 1 speed 10g set chassis fpc 0 pic 1 port 2 speed 10g set chassis fpc 0 pic 1 port 3 speed 10g set chassis fpc 0 pic 1 port 4 speed 10g set chassis fpc 0 pic 1 port 5 speed 10g set chassis fpc 0 pic 1 port 6 speed 10g	et-0/0/0 - 3 xe-0/1/0 - 7	et-0/0/0 - 1 , 3 xe-0/1/0 - 7	速度で決定される	400G の帯域幅の中で、ポートを有効化できる 超えるポートは有効化できない 有効例 100G x 4 100G x 3 + 10G x 8 参考リンク : MX204 Port Checker
	MX304	set chassis fpc 0 pic X port Y speed 400g set chassis fpc 0 pic X port Y speed 100g set chassis fpc 0 pic X port Y speed 40g set chassis fpc 0 pic X port Y speed 100g number-of-sub-ports 4 set chassis fpc 0 pic X port Y speed 10g number-of-sub-ports 4 set chassis fpc 0 pic X port Y speed 25g number-of-sub-ports 4 set chassis fpc 0 pic X port Y speed 10g number-of-sub-ports 1 set chassis fpc 0 pic X port Y speed 25g number-of-sub-ports 1 set chassis fpc 0 pic X port Y speed 100g number-of-sub-ports 2 set chassis fpc 0 pic X port Y speed 50g number-of-sub-ports 8	25 / 40 / 50 / 100G : et-0/x/y	1G : ge-0/x/y 10G : xe-0/x/y	速度で決定される	速度が変更されると、インターフェース ID が変化する et- (40/100G) -> xe- (10G) ポートグループあたり 400G , ラインカードあたり 1.6T の帯域幅の中で、ポートを有効化できる 超えるポートは有効化できない 有効例 400G x 4 400G x 1 + 100G x12 400G x 2 + 100G x 8 400G x 3 + 100G x 4 100G x 16 参考リンク : MX304 Port Checker MX304 Deepdive

下位互換トランシーバ接続

QSFP28 100G ポートに QSFP+ 40G トランシーバを使う、など下位互換性のあるトランシーバを挿入するときに必要な設定です。

機種別 下位互換トランシーバ接続

メーカー	機種	設定コマンド例	変更前例	変更後例	インターフェース ID	備考
Cisco	Catalyst 9000	なし	interface HundredGigE1/0/1	interface HundredGigE1/0/1	100G に 40G トランシーバを挿しても、Hu1/0/x -> Fo1/0/x に変更されない	速度は搭載したトランシーバで自動的に決定される 例) QSFP-40G-SR4 -> 4x10G
	ASR9000	hw-module location 0/0/CPU0 bay 0 port 20 breakout 1xFortyGigE	HundredGigE0/0/0/20	FortyGigE0/0/0/20/0	末尾に /0 が付加される	1 ポート設定でもブレークアウト扱いで /0 が付加される 該当機種以外は使用できない模様
Juniper	MX204 / MX304	set chassis fpc 0 pic 0 port 0 speed 40g	et-0/0/0	et-0/0/0		100G を 40G で使用する

ブレークアウト接続

40G を 4x10G や、100G を 4x25G に分けて使用することができる技術です。

今後スイッチが高速化されるにつれて、導入が必須となっていくと考えられます。

• 例) コア スイッチを 400G 対応にリプレースしたいが、ディストリビューション スイッチは 100G 対応のため、4x100G で収容したい
  • 100G トランシーバでそのまま収容するとポート単価を損するため、4x100G で高速 or 台数を多く収容したい

OS で対応が必要なためスイッチはかなり対応していますが、サーバやアプライアンス系では非サポートの場合が多いため、要注意です。

• 例) Mellanox の 40G NIC はブレークアウトに対応しない

以下のような構成があります。

• Twinax (DAC) でブレークアウト
  • 例) 100G : Cisco QSFP-4SFP25G-CUxM -> 4x25G
• トランシーバ MPO-12 -> MPO-12 背面 ブレークアウト パッチパネル 前面 -> Duplex LC
  • 例) 40G : Cisco QSFP-40G-SR4 MPO-12 -> MPO-12 FHU-96FLC12MOM4 LC 4x10G

ハマりポイント

• QSFP-40G-SR4-S はブレークアウト非対応
• LR の場合は一般的に 4 波長の WDM で Duplex (2 芯) LC となっているため、ブレークアウトには専用型番のトランシーバが必要になる点に注意です。
  • ブレークアウト OK : QSFP-4x10G-LR-S - 同波長 x 2 芯 x 4 セット - MPO-12
    • 10G-LR が 4 セットになっているが、同波長のため MPO-12 で芯を分ける必要がある
  • ブレークアウト NG : QSFP-40G-LR4 - 4 波異波長 x Duplex (2 芯) LC
    • 10G が 4 セットは同じだが、1 芯に 4 波長を流すため、2 芯で済む
• OS によって、ブレークアウト接続が制限される場合がある
  • 例) Catalyst 9500 は StackWise Virtual の SVL ポートにブレークアウト接続を使用できない
    • OS が起動していないときにリンクアップする必要があるため
• 機種によって、ブレークアウト非対応ポートが存在する
  • 例) C9500-32C は 4 の倍数ポートをブレークアウトに使用できない
• オートネゴシエーションは FEC もネゴシエートする

400G

Lane 速度が 50G になるため、25G の 100G とはすんなりとブレークアウト接続できません。

• 400G-SR8 = 50G x 8
• 100G-SR4 = 25G x 4

かなり混沌としているため、デファクトになる規格について注視が必要でしょう。

2025/01 時点では、MMF なら 400GBASE-SR4.2 が良さそうに見えます。

参考

What are breakouts and how do you use them?

機種別 ブレークアウトコマンド

メーカー	機種	設定コマンド例	変更前例	変更後例	インターフェース ID	備考
Cisco	Catalyst 9000	hw-module breakout module 1 port 1 switch 1	interface HundredGigE1/0/1	interface HundredGigE1/0/1/1 interface HundredGigE1/0/1/2 interface HundredGigE1/0/1/3 interface HundredGigE1/0/1/4	100G に 40G トランシーバを挿しても、Hu1/0/x -> Fo1/0/x に変更されない 100G 表記のまま 40G で動作する 末尾に /1-4 が付加される ブレークアウトしていないポートの後に表示される 例) Hu1/0/32 のあとに Hu1/0/1/0-3 が表示される	速度は搭載したトランシーバで自動的に決定される 例) QSFP-40G-SR4 -> 4x10G ブレークアウト可能なポートに制限あり C9500-32C の場合、4 の倍数ポートは対応しない ブレークアウト後のポート単位では、LED が用意されていない C9600 など、再起動が要求されるプラットフォームあり
	Nexus 9000	interface breakout module 1 interface breakout module 1 port 1 map 10g-4x	Eth1/1	Eth1/1/1 Eth1/1/2 Eth1/1/3 Eth1/1/4	末尾に /1-4 が付加される	非対応ラインカードが存在する
	ASR9000	hw-module location 0/0/CPU0 bay 0 port 1 breakout 4xTenGigE	FortyGigE0/0/0/0	TenGigE0/0/0/0/0 TenGigE0/0/0/0/1 TenGigE0/0/0/0/2 TenGigE0/0/0/0/3	末尾に /0-3 が付加される	左記は 40G -> 4x10G の例だが、別の例として 100G ポートに 40G トランシーバを挿しても自動認識されない breakout で 1xFortyGigE を指定すると、Hu -> Fo に変更される
	ASR9000 マルチレートラインカード	hw-module location 0/0/CPU0 slice 0 config-mode config-mode 1x100GE,1x100GE,5x1GE_5x10GE,5x1GE_5x10GE	TBD 今後調査するかも	TBD 今後調査するかも	TBD 今後調査するかも	TBD 今後調査するかも slice がよくわからん
Arista	7050X etc	transceiver qsfp default-mode 4x10G or interface ethernet 1/1/1 speed 10000full	Ethernet1	Ethernet1/1 Ethernet1/2 Ethernet1/3 Ethernet1/4	末尾に /1-4 が付加される	機種により様々な制限が存在する 例) 7050X3 では Logical Port 数が 64 までの制限あり
Juniper	MX QFX EX	set chassis fpc 0 pic 0 port 0 channel-speed 10g set interfaces et-0/0/0 speed 10g set interfaces et-0/0/0 number-of-sub-ports 4	et-0/0/0	xe-0/0/0:0 xe-0/0/0:1 xe-0/0/0:2 xe-0/0/0:3	末尾に :0-3 が付加される	速度が変更されると、インターフェース ID が変化する et- (40/100G) -> xe- (10G)

光ファイバケーブル

グレード

OM : オプティカル マルチモード

• 10G-SR の場合 OM3 グレードを使用するのが一般的で、300m の距離を伝送可能
• OM1 , OM2 は 33 , 82m まで距離が短くなる

OS : オプティカル シングルモード

直結ケーブル系

DAC (Direct Attach Cable) / Twinax

銅線を使って接続するケーブルで、両端にトランシーバがついている。

-SR トランシーバ 1 個のおよそ 10 分の 1 の価格で 2 個分を入手できるため、非常に安価。

• メーカーが両端で同じになるため、同メーカーの機種間で安く繋ぎたい場合に使用する
• 10G で長さが 3M より長い or 短くても 100G など高速になると、かなり太くなるため、あまり使いたくなくなる
  • AWG の数字が小さいと太い、大きいと細い
  • だいたい最細で 30AWG で、28AWG くらいまでがベター
• 基本的には同一メーカーの冗長する筐体間で 0.5M や 1M の長さを使用する

AOC (Active Optical Cable)

DAC の銅線をマルチモード ファイバにしたもの。

• 長くしても太くならないため、非常に扱いやすい
• 価格は DAC の 2 倍程度
• ラック内の遠隔位置や、ラック間で同一メーカー間の機器間で使用する

AEC (Active Electrical Cable)

最近出てきた DAC と AOC の間を埋めるケーブル。

長くしても太くならない + AOC よりもコストが安いらしい。

AWG (American Wire Gauge)

ネットワークの世界では、ケーブルの直径の太さを表す規格と理解して問題ない模様。

リファレンス

光イーサネットの変化とオーバー100G対応

Cisco 100Gbps QSFP100 SR1.2 BiDi Pluggable Transceiver At-a-Glance

LR4とCWDM4のコスト差の理由