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エンジニアブログ 100GbEの未来を切り開く！SFP-DDの魅力とJuniper製品での実践検証

Juniper Networks社より、100GbEトランシーバーがSFP-DD規格で新たにリリースされたことをご存じでしょうか？
従来のQSFP28の形状とは異なり、SFP+と同様の形状で最大100GbEの帯域に対応しています。
今回は、SFP-DDのご紹介と、実際にSFP-DDを使用してスループット試験を実施した結果を共有します。

村上 裕紀

Juniper製品のプリセールスを担当後、
現在はアカウントSEとしてサービスプロバイダーのお客様向けに提案、設計、検証などを行っています。

Index

1. SFP-DDとは？

SFP-DD（Small Form-Factor Pluggable Double Density）は、次世代の高密度光トランシーバー規格です。Double Densityの名の通り、倍密度の設計により、物理サイズは従来のSFP+と同様ながら、最大で100GbEの帯域までサポートすることが可能になりました。

そんなSFP-DDの特徴を５つご紹介します。

①高密度設計

SFP-DDは、2x50Gbps/sの電気信号を1x100Gbpsの1波の光信号に変換*1することで小型化を実現しています。これにより、データセンターやネットワーク機器のポート密度を大幅に向上させ、スペースの使用効率や拡張性が上がります。

②データレート

SFP-DDは、最大100GbEのデータレートをサポートします。これにより、次世代の高速ネットワークに対応可能です。

③互換性

SFP-DDは、従来のSFP+やSFP28モジュールと下位互換性があります。これにより、既存のSFP+モジュールを使用しながら、新しいSFP-DDモジュールを導入することが可能です。

④電気・光学インターフェース

SFP-DDは、光ファイバーおよびカッパー*2両方のインターフェースをサポートします。これにより、さまざまなネットワーク環境に柔軟に対応できます。

⑤冷却と電力効率

高密度設計にもかかわらず、SFP-DDは効率的な冷却と低消費電力を実現しています。例えばQSFP-100G-LRの最大消費電力は4.0Wに対して、SDD-100G-LR1は3.5Wとなっています。これにより、データセンターの運用コストを削減できます。

*1従来のQSFP28 100GbEトランシーバーは2x25Gbpsの4派で、SFP-DDの対向として接続することはできません。

*22025年3月時点ではJuniper製品はカッパー未対応です。

画像1.jpg

左から、SFP+、SFP28、SFP-DD(DR)、SFP-DD(LR1) です。

SFP-DDは少し長さがありますが、サイズ感はイメージいただけたのではないでしょうか。

2. SFP-DDに対応したJuniper製品について

Juniper Networks社では、すでにSFP-DDに対応したトランシーバーやネットワーク機器がリリースされています。

現在はまだラインナップが限定的ですが、今後さらに開発が進められ、SFP-DDに対応した製品がリリースされていくと考えられます。

今回は、Juniper製品から一部をご紹介します。

■トランシーバー

・SDD-100G-DR

SFP-DD, 100GBASE-DR, SMF 500 m, 0 through 70℃, 1310nm, Duplex LC/UPC

・SDD-100G-LR1

SFP-DD, 100G-LR1, SMF 10 Km, 0 through 70℃, 1310nm, Duplex LC/UPC

画像2.jpg



■スイッチ

・QFX5130-48C

画像3.jpg

QFX5130-48Cは1Uのサイズで、48 x SFP-DDおよび8 x QSFP-DDを収容した高密度なスイッチです。

Trident4シリコンを搭載し、最大で16Tbps (双方向) のスループット性能を持ちます。

主にデータセンタースイッチとして適しています。



■ルータ（ラインカード）

・MX10K-LC4800

画像4.png

LC4800は40 x SFP-DDを収容しており、MX10004/MX10008に搭載可能なラインカードです。

Trio6 YT ASICを搭載し、最大で4.8Tbps (双方向) のスループット性能を持ちます。

Chassis型のルータに搭載する形になるため、ユーザの規模に合わせて導入可能です。

3. QFX5130-48Cでスループット検証をしてみた

今回はQFX5130-48Cというスイッチを使って、実際にSFP-DDを搭載した場合のスループット性能について検証を行いました。

まずは使用するトランシーバーが正常に動作するかを確認します。

以下のコマンド結果から、QFX5130-48CにSFP-DD-100GBASE-DRとSFP-DD-100G-LR1が搭載されていることが分かります。

nelco@QFX5130-48C-63> show chassis hardware                                          
Hardware inventory:                                                                   
Item             Version  Part number  Serial number     Description                   
Chassis                                FY2024AV0449      QFX5130-48C                    
PSM 0            REV 06   740-085431   1ED7D510254       AC AFO 1600W PSU              
PSM 1            REV 06   740-085431   1ED7D510402       AC AFO 1600W PSU              
Routing Engine 0          BUILTIN      BUILTIN           RE-QFX5130-48C                
CB 0             REV 08   650-155744   FY2024AV0449      QFX5130-48C                   
FPC 0                     BUILTIN      BUILTIN           QFX5130-48C                    
  PIC 0                   BUILTIN      BUILTIN           48xSFP56-DD + 8xQSFPDD         
    Xcvr 0       REV 01   740-021309   K8E2003937        SFP+-10G-LR                   
    Xcvr 1       REV 01   740-021309   L6W2001407        SFP+-10G-LR                   
    Xcvr 2       REV 01   740-021309   PRLBA34E3674      SFP+-10G-LR                   
    Xcvr 3       REV 01   740-021309   T10K58070         SFP+-10G-LR                   
    Xcvr 14      REV 01   740-152195   1W1CZPA94402Z     SFP-DD-100GBASE-DR           
    Xcvr 18      REV 01   740-152195   1W1CZPA934024     SFP-DD-100GBASE-DR           
    Xcvr 22      REV 01   740-152197   1W1CZSA950039     SFP-DD-100G-LR1               
    Xcvr 26      REV 01   740-152197   1W1CZSA95003L     SFP-DD-100G-LR1               
    Xcvr 50      REV 01   740-058732   1GCQA54200E       QSFP-100GBASE-LR4             
    Xcvr 51      REV 01   740-058732   1DJQA214015       QSFP-100GBASE-LR4             
Fan Tray 0                                               QFX5130-48C/CM Fan Tray, Front to Back Airflow - AFO
Fan Tray 1                                               QFX5130-48C/CM Fan Tray, Front to Back Airflow - AFO
Fan Tray 2                                               QFX5130-48C/CM Fan Tray, Front to Back Airflow - AFO
Fan Tray 3                                               QFX5130-48C/CM Fan Tray, Front to Back Airflow - AFO
Fan Tray 4                                               QFX5130-48C/CM Fan Tray, Front to Back Airflow - AFO
Fan Tray 5                                               QFX5130-48C/CM Fan Tray, Front to Back Airflow - AFO




SDD-100G-DRの状態を確認します。

以下のコマンド結果から、光の送受信ともに問題ないことが分かります。

また、インターフェースは100Gbpsとして認識しており、リンクアップしていることも確認できました。

[edit]
nelco@QFX5130-48C-63# run show interfaces diagnostics optics et-0/0/14
Physical interface: et-0/0/14
    Module temperature                        :  30 degrees C / 86 degrees F
    Module voltage                            :  3.306 V
    Module max power                          :  3.5 W
    Module temperature high alarm             :  Off
    Module temperature low alarm              :  Off
    Module temperature high warning           :  Off
    Module temperature low warning            :  Off
    Module voltage high alarm                 :  Off
    Module voltage low alarm                  :  Off
    Module voltage high warning               :  Off
    Module voltage low warning                :  Off
    Module temperature high alarm threshold   :  76 degrees C / 168 degrees F
    Module temperature low alarm threshold    :  -6 degrees C / 21 degrees F
    Module temperature high warning threshold :  73 degrees C / 163 degrees F
    Module temperature low warning threshold  :  -3 degrees C / 26 degrees F
    Module voltage high alarm threshold       :  3.7 V
    Module voltage low alarm threshold        :  3 V
    Module voltage high warning threshold     :  3.599 V
    Module voltage low warning threshold      :  3.049 V
    Laser bias current high alarm threshold   :  130 mA
    Laser bias current low alarm threshold    :  10 mA
    Laser bias current high warning threshold :  125 mA
    Laser bias current low warning threshold  :  15 mA
    Laser output power high alarm threshold   :  3.98 mW / 5.99 dBm
    Laser output power low alarm threshold    :  0.323 mW / -4.90 dBm
    Laser output power high warning threshold :  3.162 mW / 4.99 dBm
    Laser output power low warning threshold  :  0.407 mW / -3.90 dBm
    Laser rx power high alarm threshold       :  4.786 mW / 6.79 dBm
    Laser rx power low alarm threshold        :  0.128 mW / -8.90 dBm
    Laser rx power high warning threshold     :  3.801 mW / 5.79 dBm
    Laser rx power low warning threshold      :  0.181 mW / -7.40 dBm
    Laser temperature high alarm threshold    :  76 degrees C / 168 degrees F
    Laser temperature low alarm threshold     :  -6 degrees C / 21 degrees F
    Laser temperature high warning threshold  :  73 degrees C / 163 degrees F
    Laser temperature low warning threshold   :  -3 degrees C / 26 degrees F
  Lane 0
    Laser bias current                        :  99.571 mA
    Laser output power                        :  1.774 mW / 2.48 dBm
    Laser temperature                         :  30 degrees C / 86 degrees F
    Laser receiver power                      :  1.575 mW / 1.97 dBm
    Laser bias current high alarm             :  Off
    Laser bias current low alarm              :  Off
    Laser bias current high warning           :  Off
    Laser bias current low warning            :  Off
    Laser temperature high alarm              :  Off
    Laser temperature low alarm               :  Off
    Laser temperature high warning            :  Off
    Laser temperature low warning             :  Off
    Laser receiver power high alarm           :  Off
    Laser receiver power low alarm            :  Off
    Laser receiver power high warning         :  Off
    Laser receiver power low warning          :  Off
    Laser output power high alarm             :  Off
    Laser output power low alarm              :  Off
    Laser output power high warning           :  Off
    Laser output power low warning            :  Off
    Tx loss of signal functionality alarm     :  Off
    Rx loss of signal alarm                   :  Off
    Tx laser disabled alarm                   :  Off

 
[edit]
nelco@QFX5130-48C-63# run show interfaces et-0/0/14 extensive
Physical interface: et-0/0/14, Enabled, Physical link is Up
  Interface index: 1221, SNMP ifIndex: 530, Generation: 627065226296
  Link-level type: Ethernet, MTU: 1514, LAN-PHY mode, Speed: 100Gbps, BPDU Error: None, Loop Detect PDU Error: None, Ethernet-Switching Error: None,
  MAC-REWRITE Error: None, Loopback: Disabled, Source filtering: Disabled, Flow control: Disabled, Auto-negotiation: Disabled, Media type: Fiber
  Device flags   : Present Running
  Interface flags: SNMP-Traps
  CoS queues     : 0 supported, 0 maximum usable queues
  Hold-times     : Up 0 ms, Down 0 ms
  Damping        : half-life: 0 sec, max-suppress: 0 sec, reuse: 0, suppress: 0, state: unsuppressed
  Current address: e4:23:3c:69:29:38, Hardware address: e4:23:3c:69:29:38
  Last flapped   : 2025-03-17 14:24:26 JST (00:01:40 ago)
  Statistics last cleared: Never
  Traffic statistics:
   Input  bytes  :                 2184                    0 bps
   Output bytes  :                 2184                    0 bps
   Input  packets:                    7                    0 pps
   Output packets:                    7                    0 pps
  Input errors:
    Errors: 0, Drops: 0, Framing errors: 0, Runts: 0, Policed discards: 0, L3 incompletes: 0, L2 channel errors: 0, L2 mismatch timeouts: 0,
    FIFO errors: 0, Resource errors: 0
  Output errors:
    Carrier transitions: 1, Errors: 0, Drops: 0, Collisions: 0, Aged packets: 0, FIFO errors: 0, HS link CRC errors: 0, MTU errors: 0,
    Resource errors: 0, ECN Marked packets: 0
  Egress queues: 12 supported, 5 in use
  Queue counters:       Queued packets  Transmitted packets      Dropped packets
    0                                0                    0                    0
    3                                0                    0                    0
    4                                0                    0                    0
    7                                0                    0                    0
    8                                0                    0                    0
  Queue number:         Mapped forwarding classes
    0                   best-effort
    3                   fcoe
    4                   no-loss
    7                   network-control
    8                   mcast
  Active alarms  : None
  Active defects : None
  PCS statistics                      Seconds
    Bit errors                             0
    Errored blocks                         0
  Ethernet FEC Mode  :            FEC91-RS544
    FEC Codeword size                     544
    FEC Codeword rate                   0.945
  Ethernet FEC statistics              Errors
    FEC Corrected Errors                26459
    FEC Uncorrected Errors                  0
    FEC Corrected Errors Rate             274
    FEC Uncorrected Errors Rate             0
--- snip ---



搭載するモジュールが正常に動作することが確認できたので、ここからはスループット試験に移ります。

下記の構成でTraffic Generatorとは400GbEで接続し、SFP-DDを使用して接続している部分では100GbEのレートでドロップせずに通過しているかを確認しました。

画像9.jpg



また印加するトラフィックや試験の条件は以下の通りで実施しました。

パケットサイズ 1514 bytes
ラインレート 100%
通信方向 双方向
印加時間 1分間





上記の条件で試験をした際の理論値は651.89Mpps / 8.0Tbps に対して結果は…

651.89Mpps / 7.999Tbps

となりました。理論値とほぼ同等の結果です。



100GbEでの接続区間のレートも約98000000000 byte ≒ 100GbE で通過していることが確認できます。

QFX5130-48C-63                    Seconds: 2                   Time: 11:44:27                                                                                   

Interface    Link     Input bytes        (bps)      Output bytes        (bps)                                                                                         
esi           Up                0           (0)                0           (0)        
et-0/0/0      Up     212812811116 (98695895096)     212812942834 (98695895096)        
et-0/0/1      Up     212817413676 (98695930936)     212817545394 (98695930936)        
et-0/0/2      Up     212821973844 (98695928864)     212822105562 (98695928864)        
et-0/0/3      Up     212826636964 (98695884456)     212826768682 (98695884456)        
et-0/0/4      Up     212831362158 (98696047184)     212831236496 (98696041208)        
et-0/0/5      Up     212835945036 (98695670784)     212835819374 (98695664808)        
et-0/0/6      Up     212840652062 (98695833456)     212840527914 (98695833456)        
et-0/0/7      Up     212845262192 (98695926600)     212845138044 (98695932576)        
et-0/0/8      Up     212849805708 (98695889000)     212849902602 (98695883024)        
et-0/0/9      Up     212854471856 (98695921432)     212854570264 (98695921432)        
et-0/0/10     Up     212859076258 (98695691456)     212859174668 (98695691456)        
et-0/0/11     Up     212863752676 (98695685216)     212863851086 (98695685216)        
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et-0/0/56   Down                0           (0)                0           (0)        
et-0/0/57   Down                0           (0)                0           (0)       
gr-0/0/0      Up                0           (0)                0           (0)        
irb           Up                0           (0)                0           (0)        
lo0           Up                0           (0)                0           (0)        
lsi           Up                0           (0)                0           (0)        
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re0:mgmt-0    Up            15847        (2616)            69582       (25344)        
vtep          Up                0           (0)                0           (0)
                                                                                                                                                 
Bytes=b, Clear=c, Delta=d, Packets=p, Quit=q or ESC, Rate=r, Up=^U, Down=^D



さらに、トラフィック印加後にパケットロスが発生していないことも確認できました。

■トラフィック印加中

画像10.jpg

■トラフィック印加後

画像7.png



以上の結果から、SFP-DDを使用した場合もスループット性能には問題ないことが確認できました。

4. おわりに

高密度なSFP-DDは、下位互換性があるため、既存ネットワークからの移行のハードルが低く、

ネットワークの広帯域化が進む今後、さらに需要が増えていくと予想されます。

100GbEのネットワークの導入・移行の際には、ぜひSFP-DDもご検討ください。

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