SFPトランシーバ

SFPトランシーバ（small form-factor pluggable transceiver）は、基板上の電気信号と光ファイバ上の光信号を相互に変換する光トランシーバモジュールの一つ。小型で活線挿抜が可能であり、光通信をサポートするネットワーク機器（英語版）に搭載して使用される。同様の挿抜モジュールであるQSFP (quad SFP)およびOSFP (octal SFP)についても本項で記載する。 SFPトランシーバには様々な送受仕様がある。モジュールの仕様によってマルチモードファイバ、シングルモードファイバ、ツイストペアケーブル、同軸ケーブルなどの伝送媒体を必要な距離長および伝送速度で接続可能であり、ユーザは各リンクに適切なトランシーバを選択することができる。 ネットワーク機器にあるSFPポートはモジュラスロットであり、ここにSFPを挿し込むことで、SFPが対応する伝送媒体(光ケーブル、場合によっては銅線ケーブル)を接続することができる。主にSONET・イーサネット・ファイバーチャネル・PONなどの通信規格に対応している。 SFPスロットは、スイッチングハブ、ルータ、ファイアウォール、ネットワークカードなどについている。ストレージインタフェースカード（HBAやファイバチャネルストレージスイッチと呼ばれる）もこれらのモジュールを使用し、2Gb、4Gb、8Gbなどの様々な速度に対応する。SFPは安価・小型であり、様々なタイプの光ファイバー接続を提供することから、このような機器の柔軟性を高める。 SFP・QSFPは公式の標準化団体では標準化されていないが、SNIA (ストレージネットワーク産業協会)の後援の下にマルチソースアグリーメント(MSA, メーカー間による規格合意)によってそのフォームファクタや電気インタフェイス仕様が規定されている。SFPは、多くのネットワーク製品メーカーによって共同開発されサポートされている一般的な業界フォーマットである。 ただし、実際問題として、一部のネットワーク機器では自社の純正SFP以外は使えないようにするベンダーロックインを起こしているものがある。機器側ファームウェアがSFP内蔵メモリ(EEPROM)に記録されたベンダーIDを識別して、同じブランドのIDのSFPのみを受け入れるようにベンダー独自のチェックを追加しており、機器の動作を制限している。これに対抗するために、サードパーティ製の互換SFPではベンダーIDを書き換え可能な空の内蔵メモリを備えたものが販売されている。このような互換SFPは一般に純正SFPより安価であるため大きな需要がある。 SFPはもともと1Gbps光通信用に設計されたトランシーバで、従来1Gbps通信で使われていたGBICを元にして小型化したため、GBICに代わって広く普及した。この経緯から一時期Mini-GBICとも呼ばれたが、この名称はMSAで正式に定義されたものではない。以下にSFP仕様を規定しているMSA規格を示す。 機構仕様: SFF-8432 および SFF-8071 電気的仕様: SFF-8418 および SFF-8419 管理機能仕様: SFF-8472 SFPは基板上バスの速度向上に応じて下表のような派生モジュールがある。いずれも仕様が共通化されているため、機器メーカーはSFPポート設計の一部を再利用することができる。また、例えばSFP+とSFP28の共用ポートなど、異なる伝送速度仕様を持つモジュールのいずれも挿すことができるスロット設計も可能となっており、一部のルータやスイッチングハブでは100MbE、1GbE、10GbEにそれぞれ対応した3種のSFP/SFP+を自動判別して動作切替するものがある。 前面の光ファイバ接続インタフェイスを拡張したSFPとして以下のものがある。 100M SFP - 1Gbps通信用に開発されたSFPを旧来の100Mbps光通信に流用したもの。FTTx用途で100BASE-FX接続などに用いる。 Copper SFP (カッパーSFP) - ツイストペアケーブルを接続するRJ-45コネクタが備えられたもの。100BASE-TX, 1000BASE-T, 2.5GBASE-T, 5GBASE-T, 10GBASE-Tなどの規格にそれぞれ対応したものがある。内部にイーサネットのPCS副層を組み込んでおり、ファイバーチャネルやSONETとは互換性がない。通常のルータやスイッチに備え付けのRJ-45ポートでは10M・100M・1Gbpsなど異なる通信規格をカバーしているが、SFPでは複数の速度に対応していないことが多い。 ダイレクトアタッチケーブル (DAC, direct attach cable) - SFPコネクタがケーブルの両端に備え付けてあるもの。2つの機器のSFPポートを電気的に直接接続するために主に10Gbps以上の通信で用いる。パッシブ（最大7m程度）、アクティブ（最大15m程度）、AOC (active optical cable, 最大100m程度)などの種類がある。 cSFP (compact SFP) - 独立した1芯双方向の光ファイバポートを2ポート設けたもの。主にポート密度を高め、ポートあたりのファイバ使用量を減らすために用いる。 光通信用のSFPでは、主に短距離用にマルチモードファイバ、長距離用にシングルモードファイバを用いて様々な構成で接続可能なものがある。特に接続距離長や光源波長の仕様種別は、100Mbps・1Gbps通信用途のものではSX・LX・EX・ZX・BXなど、10Gbps以上の通信用途のものではSR・LR・ER・ZRなどとして表現され、これらの一部はイーサネットの規格名称にもなっている。 10Gbps通信用のSFP+は、XENPAKなどの従来モジュールと比べると、一般にモジュール内よりも機器側の回路実装を多くすることで小型化を実現している。XENPAKポートやX2ポートを備えた古い機器でもSFP+を使うことができる変換アダプタがある。 SFP内蔵の受光回路には光検出器としてフォトダイオードが用いられ、増幅部にはリミッティングタイプまたはリニアタイプのものがある。多くはリミッティングアンプにより劣化した受信信号を整形している。リニアタイプは主に10GBASE-LRMなどの低帯域幅規格において機器側で分散補償(EDC)の処理を行う構成での使用が意図されている。 QSFP (quad SFP)は、4並列伝送(4レーン動作)を可能にした光トランシーバ。SFPよりもわずかに大きい。 QSFPには下表のような派生モジュールがあり、MSA規格にて仕様が共通化されている。 機構仕様: SFF-8661およびSFF-8683 電気的仕様: SFF-8679 管理機能仕様: SFF-8636 OSFP (octal SFP)は、8並列伝送(8レーン動作)を可能にした光トランシーバ。QSFPよりもサイズが大きく、出力電力も大きい。機器側の基板上バスには60ピンコネクタで接続する。MSAグループは2016年に発表され、2021年公開の4.0版では1レーンあたり100Gbps動作する基板上バスを用いて800Gbps通信に対応している。 2022年には800Gbps対応モジュールがリリースされている。今後はQSFPと下位互換性を持つアダプタも登場するものと見込まれている。 光ファイバを接続できるトランシーバでは一般に、前面に2つのLCコネクタが付いている。1つは送信用、もう1つは受信用である。このほか、1芯双方向の光ファイバを接続できるSCコネクタのものや、100Gbps通信用に12芯・16芯光ファイバ並列接続可能なMPO (multi-fiber push-on)コネクタが備えられたものもある。 ツイストペアケーブルが接続可能なSFPではRJ-45ポートがある。またダイレクトアタッチケーブルでは、前面ポートにあたる部分に直接Twinax (2芯同軸)ケーブルが接続されている。 SFPの機器搭載時はスロットケージの爪でロックが掛かるようになっており、取り外しの際にはレバーを引いてロックを解除する機構が設けられている。このレバー色はファイバ種別を表しており、マルチモードファイバでは黒またはベージュ、シングルモードファイバでは青のレバー色規定があるが、1550nm波長のものを緑や黄色で表すベンダ拡張実装が多い。 SFP、QSFP、OSFPの順で大きくなっている。 SFP・QSFPには機器側の基板と接続するためのプリント基板が含まれ、モジュラスロット内部にあるコネクタと嵌合する。SFPでは20ピンコネクタ、QSFPでは38ピンコネクタが用いられており、電気インターフェイスは以下のようなピン割当が規定されている。 電気インタフェイスには管理用シリアルバスが含まれており、トランシーバの通信性能、適合規格、製造元などの情報が取得できる。 これらは内蔵メモリとしてEEPROMの256バイトのメモリマップが定義されており、I²Cインタフェイスの8ビットアドレス0xA0 (1010000X)でアクセスできる。 さらに、デジタル診断監視（DDM: digital diagnostic monitoring, DOM: digital optical monitoringとも）と呼ばれる機能を持つものがある。この機能に対応したモジュールでは、送受信光強度・温度・レーザーバイアス電流・トランシーバ電源電圧などのモジュール情報をシリアルバス経由でリアルタイム監視できる。この機能は一般的にSNMPを介してネットワーク機器を監視するために実装されている。 ウィキメディア・コモンズには、SFPトランシーバに関連するカテゴリがあります。 トランシーバ (ネットワーク機器) 光による通信 光ケーブル 並列光インターフェース（英語版） [脚注の使い方] ^ SFPの初版仕様を取りまとめたスモールフォームファクタ(SFF)委員会（英語版）は2018年にSNIAに吸収され、SNIAの作業グループの1つとして引き継がれている。 ^ 当初16GFCは規格記載がなかったがSFF-8081でSFP16として追加対応された。8GFCの符号化方式である8b/10bよりも16GFCで用いる64b/66b（英語版）のほうが効率的であり、この結果16GFCでは同一回線で2倍の伝送路レートが得られ、14.025 Gbpsとなる。 ^ “SFP Definition from PC Magazine Encyclopedia” (英語). www.pcmag.com. 2018年5月10日閲覧。 ^ a b c d SFF Committee (2018-11-30), SFF-8432: SFP+ Module and Cage (Rev 5.2a ed.), SNIA, https://members.snia.org/document/dl/25892 2022年5月4日閲覧。  ^ a b c SFF Committee (2015-06-11), SFF-8419: SFP+ Power and Low Speed Interface (Rev 1.3 ed.), SNIA, https://members.snia.org/document/dl/25880 2022年5月4日閲覧。  ^ John Gilmore. “Gigabit Ethernet fiber SFP slots and lock-in”. 2010年12月21日閲覧。 ^ “Reprogrammable SFPs”. www.google.com. 2019年2月14日閲覧。 ^ a b SFF Committee (2001-05-01), INF-8074i: SFP (Small Formfactor Pluggable) Transceiver (Rev 1.0 ed.), SNIA, https://members.snia.org/document/dl/26184 2022年5月4日閲覧。  ^ “Cisco MGBSX1 Gigabit SX Mini-GBIC SFP Transceiver”. 2018年3月25日閲覧。 ^ SFF Committee (2022-02-03), SFF-8071: SFP+ 1X 0.8 mm Card Edge Connector (Rev 1.11 ed.), SNIA, https://members.snia.org/document/dl/26891 2022年5月4日閲覧。  ^ SFF Committee (2015-07-30), SFF-8418: SFP+ 10 Gb/s Electrical Interface (Rev 1.4 ed.), SNIA, https://members.snia.org/document/dl/25879 2022年5月4日閲覧。  ^ a b c SFF Committee (2021-03-31), SFF-8472: Management Interface for SFP+ (Rev 12.4 ed.), SNIA, https://members.snia.org/document/dl/25916 2022年5月4日閲覧。  ^ SFF-8432, Abstract, Page 1: "The mechanical dimensioning allows backwards compatibility between IPF modules plugged into most SFP cages which have been implemented to SFF-8074i. It is anticipated that when the application requires it, manufacturers will be able to supply cages that accept SFP style modules. In both cases the EMI leakage is expected to be similar to that when SFP modules and cages are mated." ^ SFF-8431, Chapter 2 Low Speed Electrical and Power Specifications, 2.1 Introduction, Page 4: "The SFP+ low speed electrical interface has several enhancements over the classic SFP interface (INF-8074i), but the SFP+ host can be designed to also support most legacy SFP modules." ^ “FAQs for SFP+”. The Siemon Company (2010年8月20日). 2016年2月22日閲覧。 ^ a b SFF Committee (2009-07-06), SFF-8431: SFP+ 10 Gb/s and Low Speed Electrical Interface (Rev 4.1 ed.), SNIA, https://members.snia.org/document/dl/25891 2022年5月4日閲覧。  ^ Tektronix (2013年11月). “Characterizing an SFP+ Transceiver at the 16G Fibre Channel Rate”. 2019年2月14日閲覧。 ^ a b SFF Committee (2014-09-13), SFF-8402: SFP+ 1X 28 Gb/s Pluggable Transceiver Solution (SFP28) (Rev 1.1 ed.), SNIA, https://members.snia.org/document/dl/25869 2022年5月4日閲覧。  ^ “Ethernet Summit SFP28 examples”. 2019年2月14日閲覧。 ^ “Cisco SFP28 product examples”. 2019年2月14日閲覧。 ^ “SFP28 LR 1310nm transceivers”. 2019年2月14日閲覧。 ^ “25GbE SFP28 Active Optical Cable”. Mellanox. 2018年10月25日閲覧。 ^ “Intel Ethernet SFP28 Twinaxial Cables”. 2018年10月25日閲覧。 ^ “Cisco SFP28 direct attach cables”. 2019年2月14日閲覧。 ^ SFP-DD MSA (2019-04-10), SFP-DD: Hardware Specification for SFP DOUBLE DENSITY 2X PLUGGABLE TRANSCEIVER, http://sfp-dd.com/wp-content/uploads/2019/04/SFP-DDrev3-0-Apr10-19.pdf 2022年4月15日閲覧。  ^ SFP-DD/SFP-DD112/SFP112 Hardware Specification, Revision 5.1 - Clause 4.2, Electrical Connector ^ “Fiberstore: 100 M SFPs”. 2019年2月14日閲覧。 ^ “2.5GBASE-T Copper SFP”. Flexoptix GmbH. 2019年10月4日閲覧。 ^ “5GBASE-T Copper SFP”. Flexoptix GmbH. 2019年10月4日閲覧。 ^ VSC8211 media converter/physical layer specification, http://www.vitesse.com/products/download.php?fid=295&number=VSC8211  ^ “Compact SFP, Compact SFF MSA group forms”. Lightwave (February 20, 2008). 2018年4月12日閲覧。 ^ “Introducing Compact Small Form-Factor Pluggable Module (Compact SFP)”. Cisco Systems. 2019年1月12日閲覧。 ^ Agilestar/Finisar FTLF8524P2BNV specification, https://edt.com/wp-content/uploads/2018/06/FTLF8524P2BNV.pdf  ^ “PROLINE 1000BASE-SX EXT MMF SFP F/CISCO 1310NM 2KM - SFP-MX-CDW - Ethernet Transceivers”. CDW.com. 2017年1月2日閲覧。 ^ a b 1000BASE Gigabit Ethernet SFP Transceiver, Optcore, http://WWW.OPTCORE.NET/optcore/e_products/?big_id=1&small_id=15 March 26, 2013閲覧。  ^ “Single Fiber Bidirectional SFP Transceiver”. MRV. 2016年4月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。2022年4月15日閲覧。 ^ “Gigabit Bidirectional SFPs”. Yamasaki Optical Technology. February 3, 2010時点のオリジナルよりアーカイブ。June 16, 2010閲覧。 ^ “Single-fiber single-wavelength gigabit transceivers”. Lightwave. September 5, 2002閲覧。 ^ “The principle of Single Wavelength BiDi Transceiver”. Gigalight. 2014年4月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。2019年2月14日閲覧。 ^ a b “Do You Know the CWDM Transceiver Color Code?”. Optcore Blog (2018年5月31日). 2022年4月15日閲覧。 ^ “10-Gigabit Ethernet camp eyes SFP+”. LightWave (April 2006). 2019年2月14日閲覧。 ^ “SFP+ to XENPAK adapter”. 2019年2月14日閲覧。 ^ “10GBASE X2 to SFP+ Converter”. 2019年2月14日閲覧。 ^ Ryan Latchman and Bharat Tailor (January 22, 2008). “The road to SFP+: Examining module and system architectures”. Lightwave. July 26, 2011閲覧。 ^ a b SFF Committee (2018-06-22), SFF-8661: QSFP+ 4X Module (Rev 2.5 ed.), SNIA, https://members.snia.org/document/dl/26418 2022年5月4日閲覧。  ^ SFF Committee (2017-10-19), SFF-8683: QSFP+ Cage (Rev 1.3 ed.), SNIA, https://members.snia.org/document/dl/25973 2022年5月4日閲覧。  ^ SFF Committee (2018-10-04), SFF-8679: QSFP+ 4X Hardware and Electrical Specification (Rev 1.8 ed.), SNIA, https://members.snia.org/document/dl/25969 2022年5月4日閲覧。  ^ a b c SFF Committee (2019-09-24), SFF-8636: Management Interface for 4-lane Modules and Cables (Rev 2.10a ed.), SNIA, https://members.snia.org/document/dl/26418 2022年5月4日閲覧。  ^ a b SFF Committee (2006-11-01), INF-8438: QSFP (Quad Small Formfactor Pluggable) Transceiver (Rev 1.0 ed.), SNIA, https://members.snia.org/document/dl/25783 2022年5月4日閲覧。  ^ SFF Committee (2018-08-31), SFF-8436: QSFP+ 4X 10 Gb/s Pluggable Transceiver (Rev 4.9 ed.), SNIA, https://members.snia.org/document/dl/25896 2022年5月4日閲覧。  ^ SFF Committee (2015-06-29), SFF-8685: QSFP+ 14 Gb/s 4X Pluggable Transceiver Solution (QSFP14) (Rev 0.6 ed.), SNIA, https://members.snia.org/document/dl/25975 2022年5月4日閲覧。  ^ a b SFF Committee (2015-06-29), SFF-8665: QSFP+ 28 Gb/s 4X Pluggable Transceiver Solution (QSFP28) (Rev 1.9 ed.), SNIA, https://members.snia.org/document/dl/25963 2022年5月4日閲覧。  ^ “Arista "100G Optics and Cabling Q&A Document"”. www.arista.com. Arista Networks, Inc.. 2022年4月15日閲覧。 ^ “Arista 400G Transceivers and Cables: Q&A”. www.arista.com. Arista Networks, Inc.. 2019年4月4日閲覧。 ^ QSFP-DD MSA (2022-03-11), QSFP-DD/QSFP-DD800/QSFP112Hardware Specification (6.2 ed.), http://www.qsfp-dd.com/wp-content/uploads/2022/03/QSFP-DD-Hardware-Rev6.2.pdf 2022年4月15日閲覧。  ^ “OSFP MSA”. 2022年4月15日閲覧。 ^ a b OSFP MSA (2021-08-02), Specification for OSFP, https://osfpmsa.org/assets/pdf/OSFP_Module_Specification_Rev4_1.pdf 2022年4月15日閲覧。  ^ “Introduction - NVIDIA QM97X0 NDR SWITCH SYSTEMS USER MANUAL”. NVIDIA Networking Docs. 2022年1月18日閲覧。 ^ “OSFP to QSFP Adapter”. 2021年11月2日閲覧。 ^ “Commonly Available SFP Module and Connector Characteristics” (PDF). Harco HIS. 2022年4月15日閲覧。