市場分析によると、2025年までに世界のデータセンター通信トラフィックは数十ゼタバイト規模に達すると予測されており、これに伴い 400G および 800G 技術の普及が加速しています。
デュアル密度フォームファクタである QSFP-DD（Quad Small Form-Factor Pluggable Double Density） は、こうした高速化の流れの中で主流の選択肢となっています。チャネル密度を向上させることでポート利用効率を高め、既存インフラを活用したシームレスなアップグレードを可能にします。高速ネットワークの中核コンポーネントとして、QSFP-DD 光モジュールは 400G／800G イーサネット伝送における標準フォームファクタとして確立されています。
QSFP-DD 光モジュール概要
QSFP-DD とは？
QSFP-DD（Quad Small Form-Factor Pluggable Double Density） は、QSFP-DD MSA（Multi-Source Agreement）コンソーシアムによって策定された、デュアル密度設計の小型プラガブル光モジュールです。
ダブルデンシティ構造により 8 レーンの電気インターフェース を提供し、高い帯域密度を実現します。
また、優れた後方互換性を備えており、QSFP+、QSFP28、QSFP56 モジュールをシームレスにサポートします。これにより、既存ネットワークのスムーズなアップグレードが可能となり、導入コストの削減にも貢献します。
QSFP-DD は主に 400G、800G、さらにはそれ以上の高速イーサネット伝送 に使用され、データセンターや通信ネットワークなどの分野で広く採用されています。
400G と 800G QSFP-DD の違い
400G QSFP-DD は、8×50Gbps PAM4 変調方式を採用し、最大 400Gbps の帯域幅を提供します。主に短距離から中距離の伝送用途に適しています。
一方、800G QSFP-DD は、8×100Gbps PAM4 変調を用いることで最大 800Gbps の帯域幅を実現し、長距離伝送 や 高消費電力を伴うアプリケーション を主なターゲットとしています。
技術的特長
400G QSFP-DD 光モジュールは PAM4（Pulse Amplitude Modulation） 技術を採用し、マルチモードファイバー（MMF） および シングルモードファイバー（SMF） の両方に対応しています。
導入要件に応じて複数のバリエーションが用意されており、MMF で最大 100m の短距離接続に適した SR8、SMF で 500m に対応する DR4、2km 伝送を実現する FR4、そして最大 10km の長距離伝送に対応する LR4 などがあります。
また、MPO-12、MPO-16、LC デュプレックス など、用途に応じた多様なコネクタオプションを提供しています。
最大伝送距離は、MMF 使用時で 100m、ZR 規格に基づく SMF 使用時では最大 120km に達します。
消費電力は一般的に 10～12W の範囲に収まり、IEEE 802.3bs / 802.3cd 規格に完全準拠しています。
800G QSFP-DD光モジュールは、レーンあたり100Gbpsの高次PAM4変調を採用することで、性能をさらに向上させています。マルチモードファイバ（MMF）とシングルモードファイバ（SMF）の両方をサポートしており、特に長距離および高容量伝送に適しています。
一般的なバリアントとしては、短距離向けのSR8、500m伝送向けの2DR4、SMF上で2km伝送向けの2FR4などがあります。コネクタタイプは主にMPO-16とDual CSが用いられます。
消費電力は12〜15W程度で、熱管理が重要な設計要素となります。これらのモジュールには最適化された放熱ソリューションが統合されており、高密度実装環境での信頼性の高い動作を実現します。
技術的な観点から見ると、400G および 800G QSFP-DD モジュールはいずれも大きな技術進展の恩恵を受けています。
シリコンフォトニクス はコスト削減と低消費電力化において重要な役割を果たしており、ZR や ZR+ といったコヒーレント光技術の進化により、メトロネットワークから長距離伝送用途に至るまで、伝送距離が大幅に拡張されています。
さらに、IEEE 802.3bs / 802.3cd、OIF CEI-112G、QSFP-DD800 MSA などの国際標準への準拠により、ベンダーやネットワークプラットフォームを越えた高い相互運用性が確保されています。
メリットと課題
QSFP-DD光モジュールは、高速ネットワークの急速な進化を推進していますが、その導入には大きなメリットがある一方で、現実的な課題も伴います。
メリット
QSFP-DDモジュールは高い帯域密度を提供し、1スロットあたり最大14.4Tb/sをサポートします。既存のQSFPインフラとの後方互換性があるため、シームレスな統合が可能となり、アップグレードコストを大幅に削減できます。また、複数の伝送距離やプロトコル（EthernetやInfiniBandなど）に対応する優れた柔軟性を備えています。これらの利点にコスト効率が加わることで、QSFP-DDは現代のデータセンターをスケールアップするための優先的なソリューションとなっています。
課題
一方で、QSFP-DDモジュールの展開には注目すべき課題もあります。消費電力と熱管理が大きな懸念事項であり、特に800Gモジュールではより効率的な冷却ソリューションが必要となり、追加のシステム導入を余儀なくされる場合があります。OSFPなどの他のフォームファクターとの互換性に関する考慮事項が、複雑さを増大させます。さらに、ファイバータイプの選定やケーブル配線の最適化を展開計画に含める必要があり、運用上の難易度を高める要因となります。
400G/800G QSFP-DD 光モジュールのアプリケーション
400G/800G QSFP-DD光モジュールは、ダブルデンシティ設計を採用することで、より高いポート密度と帯域幅を提供し、PAM4変調技術をサポートすることで大量のデータトラフィックを処理可能です。一般的に、400G QSFP-DDモジュールは短距離から中距離の相互接続に主に使用される一方、800G QSFP-DDモジュールはAIトレーニングやクラウドコンピューティングなどの超高帯域幅を必要とする用途向けに設計されています。以下に、これらの光モジュールの具体的なアプリケーションシーンを概説します。
（1）データセンターアプリケーション
データセンターは、400G/800G QSFP-DDモジュールの主要な適用分野であり、特にハイパースケールやマルチテナント環境で活躍します。これらのモジュールは高密度実装をサポートし、クラウドサービス、人工知能、大データ処理における帯域幅需要を満たします。
短距離およびラック内相互接続：データセンター内部では、400G QSFP-DD SR8やDR4モジュールがサーバーからスイッチへの短距離伝送（100m〜500m）に一般的に使用され、マルチモードまたはシングルモード光ファイバを採用します。これらは低遅延と高帯域幅を提供し、AIトレーニングクラスタにおける並列計算を支えます。
データセンター相互接続（DCI）：データセンター間の接続では、400G ZR/ZR+モジュールが追加の増幅器を必要とせずに長距離伝送（最大120km）を可能にし、都市圏ネットワークの相互接続に適しています。800Gモジュール（例：2FR4）はさらに長い伝送距離を実現し、コヒーレント光技術を活用して低消費電力のポイントツーポイント伝送を達成します。実際の展開例として、Microsoft Azureデータセンターでは400G QSFP-DDを採用して複数サイトを接続しており、従来の100Gソリューションに比べて低コストでクラウド移行やバックアッププロセスを簡素化しています。
2025年に向けて、AIアプリケーションの急増に伴い、DCIにおける800Gモジュールの採用率は50%を超えると予測されており、より高速な移行を加速させるでしょう。
（2）電気通信ネットワークアプリケーション
電気通信事業者は、400G/800G QSFP-DDモジュールを活用して効率的なバックボーンネットワークとメトロネットワークを構築し、5Gインフラや長距離伝送をサポートしています。
バックボーンおよびメトロネットワーク伝送：400G LR4やER4モジュールは、中長距離（10km〜40km）の電気通信リンクに使用され、ビデオストリーミングやIoTデータの処理に必要な高帯域幅を提供します。800Gモジュール（例：2DR4）はバックボーンネットワーク向けに設計されており、800Gbpsのレートをサポートして高速集約を実現します。
データセンターと電気通信の相互接続：400ZR/800ZRコヒーレントモジュールは、データセンターを電気通信ネットワークに直接接続する上で極めて重要であり、数百kmにわたる無増幅伝送を可能にします。これらは従来のDWDMシステムの複雑さを軽減し、エッジからコアへの相互接続に理想的な選択肢となっています。欧州の電気通信ネットワークでは、800Gモジュールが遠隔医療やリアルタイム監視アプリケーションを支えるためにすでに導入されており、低遅延を確保しています。
まとめ
400Gおよび800G QSFP-DD光モジュールは、その技術的優位性と柔軟性により、高帯域幅・低遅延ネットワークにおいて重要な役割を果たしており、データセンターおよび電気通信ネットワークの優先選択肢となっています。高密度、実装の柔軟性、そして強力な進化の可能性を備えているこれらのモジュールは、今後も高速光通信の発展方向をリードし続け、1.6Tさらにはそれ以上の速度へのネットワークアップグレードの基盤を築いていくでしょう。