光電気信号変換のコアとなる光トランシーバー

光トランシーバーのソリューションには、光ファイバー網での高速データ伝送のために、電気信号を光信号に（およびその逆に）変換できるハードウェアや設計戦略が幅広く含まれます。これらのソリューションは、短距離のデータセンターインターコネクト（DCI）から長距離の通信リンクまで、速度・距離・電力効率・ネットワークのスケーラビリティといったさまざまな要件に対応するよう設計されています。光トランシーバーソリューションの中核には、SFP（小型フォームファクタープラuggable）、QSFP（クワッド小型フォームファクタープラuggable）、CFP（Cフォームファクタープラuggable）などのフォームファクターで提供されるトランシーバーモジュールがあり、それぞれ10G、40G、100G、400G、800Gといった特定のデータレートや伝送距離に最適化されています。たとえば、SFP+モジュールは企業ネットワークでの10Gの短距離（最大10km）用途で広く使用されていますが、一方でQSFP DD（ダブル密度）モジュールは高密度データセンター向けに400Gおよび800Gをサポートします。これらのソリューションにおいて重要な要素となるのが光学技術の選択です。低コストかつエネルギー効率に優れるVCSEL（垂直共振器型面発光レーザー）ダイオードは、最大100mの短距離用多モード光ファイバー（MMF）用途に適しており、データセンター内の接続に最適です。一方で、1km以上の長距離を単一モード光ファイバー（SMF）で伝送する場合には、高出力と狭い波長許容範囲を実現するエッジ放出レーザー（EEL）や分布帰還型レーザー（DFB）が使用されます。コヒーレント光トランシーバーはQPSK（直交位相偏移変調）や16QAM（直交振幅変調）などの高度な変調技術を活用し、DWDM（密集波長分割多重）により長距離通信ネットワークでテラビット規模の伝送を可能にし、光ファイバーの帯域幅を最大限に活用します。電力効率は重要な設計要素であり、400G ZRトランシーバーなど現代のソリューションでは、高密度ラックでの発熱を抑えるために8W未満の消費電力で動作します。これは冷却コストを削減したいデータセンターにとって不可欠です。熱管理としては、ヒートシンクの内蔵や電力の適応制御により、データセンターモジュールでは5°C〜70°C、屋外用通信機器では40°C〜85°Cといった動作温度範囲内で安定した性能を確保します。ネットワークプロトコルとの互換性も重要な柱であり、イーサネット、ファイバーチャネル、インフィニバンド、OTN（光伝送ネットワーク）といった既存のインフラと統合可能な規格をサポートする必要があります。たとえば、企業向けネットワーク用100Gトランシーバーには、既存システムからの移行を容易にするためにマルチスピード対応（10G/25G/100G）が含まれる場合があります。スケーラビリティは、プラガブル設計によりネットワークオペレーターがシステム全体を交換することなくデータレートをアップグレードできるようにしています。たとえば、対応するスイッチ内で100GのQSFP28モジュールを400GのQSFP DDモジュールに交換できます。今後登場するソリューションとして、CPO（共封光学）はスイッチ用ASIC（特定用途向け集積回路）にトランシーバーを直接統合することで遅延や消費電力を削減し、次世代の800Gや1.6Tネットワークを対象としています。信頼性の確保には、温度・電圧・レーザー出力などのリアルタイム情報を提供するデジタル診断モニタリング（DDM）などの機能が含まれ、予知保全を可能にします。IEEE 802.3（イーサネット）やITU-T G.652（光ファイバー）といった規格への準拠により、ベンダー間での相互運用性が保証されます。クラウドデータセンター、5G基地局、海底ケーブルなど、あらゆる展開環境において、光トランシーバーソリューションは現代の高速通信の基盤であり、デジタルトランスフォーメーションを支えるデータのシームレスな流れを実現しています。