現代のデータ センタ

トレンド

データ センタのスピードと効率性を向上させる

クラウド コンピューティングと帯域幅集約型用途によってデータ センタはかつてないほど重要になっており、マネージャはコネクタ レベルに至るまで、そのアーキテクチャから可能な限りの性能を引き出す必要があります。

現在の環境では、帯域幅集約型用途 (ビデオなど) が引き続きサポートされる一方で、データへのアウトソーシング アクセス (クラウド経由) がトレンドとなるのに伴い、データ センタの重要性が高まってきています。 データ センタ マネージャはコネクタ レベルに至るまで、データ センタのアーキテクチャから可能な限りの性能を引き出す必要があります。ネットワーク機器製造元は、データ センタのスピードと効率性を最大限に高める入出力 (I/O) コネクタを選択するにあたり、5 つの重要な基準 – 柔軟性、コスト、熱管理、密度、電気特性を考慮する必要があります。 また、機器のバックプレーン コネクタとパワー コネクタについても、これらの 5 つの基準を最適化する必要があります。 

柔軟性

I/O コネクタは、各用途に必要なケーブルの種類を選択する際に最大限の柔軟性を実現する必要があります。  たとえば、すべてトップ オブ ラック スイッチに接続されているサーバのラックがあるとします。これらの接続の大部分はかなり短い (通常は 3 メートル以下) ので、銅線ケーブルを使用してコストが抑えられます。ただし、中にはそれよりも長く、光ケーブルを必要とする接続もあります。SFP+、SFP28、QSFP+、QSFP28 などのプラグ可能なフォーム ファクタ コネクタを使用して、製造元はデータ センタのオペレータが特定のニーズを満たす適切なケーブルを選択できるようにしています。

データ センタ マネージャはコネクタ レベルに至るまで、データ センタのアーキテクチャから可能な限りの性能を引き出す必要があります。
Nathan Tracy,
Technologist、システム アーキテクチャ

コスト

業界のトレンドに基づき、サーバの相互接続は 1Gbps の場合もありますが、より要求の厳しい一部の用途では、サーバは 10Gbps、さらには 40Gbps をサポートするようになりました。  40Gbps コネクタは数年前から存在しますが、最近のトレンドでは 25Gbps ソリューションへと移行しています。40Gbps ソリューションは 4 レーンのデータをそれぞれ 10Gbps で実装するもので、製造元はデータを取得し、4 レーンにわたって分散させて、ストリームを 40Gbps へと再結合できる「インテリジェント」な機器を構築できます。  一方、25Gbps は単一のレーンを使用するので経費が抑えられ、サーバおよびスイッチへの実装が容易になります。

熱管理

銅線ケーブル アセンブリを光モジュールに置き換えると、信号が電気から光へと変換されるので、モジュールは電力を放散するようになります。これは、相互接続が 1 つまたは 2 つのみのサーバでは重要でないかもしれませんが、最大 48 もの相互接続が存在しうるスイッチでは重要な要因となります。その場合は機器に 48 の小さなヒータが存在し、内部コンポーネントから既に生成されている熱に加えられるので、熱管理がきわめて重要です。

光相互接続では、製造元は新たな動力学に合わせて最適化を行う必要があります。また、電力の放散を抑える光モジュールおよびその熱負荷の管理に役立つ I/O コネクタが必要となります。 

密度

スイッチ上では、コネクタは上記の熱負荷を持つ光モジュールを備えながら、最大の I/O 密度を実現するためにできる限り小型である必要があります。顧客は、1RU シャーシに 24、48、またはそれ以上の接続を求めています。業界は 1 つの方法として、新しい μQSFP コネクタ (microQSFP) でこの要求に応えました。  現在、業界コンソーシアムは 1RU シャーシにつき最大 72 のポートを使用可能にして、高密度だけでなく適切な熱管理を実現するためにこの新しいコネクタ標準を定義しています。

microQSFP 72 ポート 19

新しい microQSFP では、1RU シャーシにつき最大 72 のポートが使用可能になります。

電気特性

規格によって相互接続チャネルの全般的な性能 (ホスト+ コネクタ + ケーブル アセンブリの損失など) が決まるものの、コネクタ製造元はまた、信号の完全性を強化することで製品の差別化を図ります。たとえば、コネクタまたはケーブル アセンブリの性能が高いと、機器の設計者の設計マージンが大きくなり、チャンネル到達距離の拡張や PCB 材の低コスト化を実現できます。 今日、コネクタは 25、100、400Gbps 用途向けに複数の 25Gbps ペアで出荷されており、50Gbps ペアについても開発中または現在出荷中です。

バックプレーン コネクタ

機器がより高密度の I/O 性能をサポートする必要があるので、そのバックプレーンもまた、より高い総合データ速度をサポートすることが必要になっています。  24 または 48 の 100 ギガビット ポートをサポートするライン カードとともに、適切な容量のバックプレーン コネクタが必要です。 機器製造元は、差動対ケーブルごとに 10、25、50Gbps 以上の帯域幅をサポートする次世代のバックプレーン コネクタを必要としています。 

事実、バックプレーンは機器設計者が最初に考慮すべきものです。設計者はこの機器を大規模なネットワーク プロバイダに販売しようとし、プロバイダはその機器ができるだけ長く存続することを求めています。第一世代のライン カードを 10Gbps でサポートし、第二世代のラインカードを同じシャーシに 25Gbps、50Gbps、100Gbps で順次プラグインできるようにバックプレーン シャーシを設計できれば、そのデータ センタ内で同じ機器を長期間保持でき、ライン カードを交換するだけで済みます。 

STRADA Whisper 高速バックプレーン コネクタ

STRADA Whisper 高速バックプレーン コネクタの革新的な設計により 25 Gbps という高速なデータ転送を実現するだけでなく、最大 56 Gbps という他に類を見ない拡張性を備えています。これにより、コストのかかるバックプレーンやミッドプレーンの再設計を行うことなく、効率的に将来的なシステムのアップグレードを実現できます。

電力アーキテクチャ

機器開発エンジニアは電源供給アーキテクチャにも重点を置いています。前述のように、帯域幅と I/O 密度が高いと電力要件も高くなります。コネクタ サプライヤは、バス バー、バックプレーン、またはケーブル電源供給アーキテクチャ用のより密度が高く損失 (電圧降下) の小さいパワー コネクタ システムにより、こうした電力アーキテクチャを実現します。 

データ センタの機器設計ではコネクタが重要になります。上記の基準を使用して、ネットワーク機器メーカは自社製品の効率性と性能に大きな影響を与えることができます。最新世代の電気コネクタを使用することで、機器開発者は、高度につながる世界における厳しい要求に応えていくことができます。 

著者

Nathan Tracy は、TE Connectivity の技術開発、マーケティング、営業、および事業開発において 30 年を超える経験を持ちます。現在、同氏はシステム アーキテクチャ チームの技術者兼業界標準のマネージャであり、標準制定を推進し、データ通信市場用の新しいシステム アーキテクチャについて主要なお客様と連携しています。

  1. データ センタの再構成、STRADA Whisper バックプレーン コネクタ (英語)

TE のプロダクト マネージャー Doug Lawrence が、STRADA Whisper コネクタをお客様の通信システムに組み込むことで、競争でどのように優位に立てるのかについて説明します。革新的な設計により、25 ~ 56 Gbps という高速なデータ転送が実現します。また、極めて低いノイズ、低い挿入損、スキューがほとんどまたはまったく発生しない状態で動作します。