短距離の高速通信に光ファイバーは高コストです

データセンターというと、無機質のピカピカ光る箱に青い色の光ケーブルが大量に接続されている写真を想像する方が多いのではないでしょうか？でも、それは必ずしも正しくありません。確かに光ケーブルはデータを高速に遠距離まで送るのに適した伝送部品です。その反面、高価で壊れやすいという1面があります。このため、データセンターで近距離の機械（ラック間）を接続するのに適しているのは従来から使われている金属ケーブルなのです。金属ケーブルは、長いケーブルは重たいというデメリットはありますが、堅固で取り扱いやすく安価であるという特長があります。ただし、金属ケーブルなら何でも使えるというわけではありません。最大のネックはコネクタ部分の電気的特性にあり、ここで損失が大きいと通信ケーブルとして使えなくなります。TE コネクティビティが提供する高速バックプレーン向けケーブルアセンブリを使えば、この点は安心です。ぜひ、その特長を御確認ください。

現代社会において、あらゆるものがネット接続されるようになり、その通信量は飛躍的に伸びています。通信量を増加させる手段には２つあります。データを並列に送受信するやり方と通信速度を上げる方法です。データの並列に送るためには、送受信回路を増やして且つ配線を増やすという物量の増加につながります。一方、通信速度を上げるやり方は、送受信に使う回路及び素子を高性能化することで達成できます。このため、可能な限り通信速度を上げたうえで、足りない分を並列化する手段を用いるのが一般的です。では、その通信速度の変遷はどうでしょうか。通信速度は2000年頃にはISDN通信等で128kbpsというような速度でした。これが、2005年頃には100Mbpsと飛躍的には向上し、現在は10Gbps程度まで増加しています。また、この通信速度の増加は、こらから先も増加していく傾向にあります。

ここで、一つ大きな問題があります。高速のデータ通信には一般に光ケーブルを用いられることが多いです。これは、伝送媒体が光であるため非常に高速の通信が可能で1000Tbpsとか途方もない通信速度が可能というように言われることもあります。しかし、現実には周辺機器がその速度についてこられず、特に温度的に耐えられず現在の技術では100Tbps程度が限界ではないかと言われています。また、コスト的な問題もあります。光ファイバーは、金属ケーブルに比べ製品の品質にもよりますが3倍から10倍のコストがかかります。また、光ファイバーは中芯部がガラス素材であり柔軟性のない素材です。このため、ケーブル接続時のちょっとした取り扱いで破損する可能性があります。下記に金属ケーブルと光ファイバーの特徴をまとめます。

ケーブルの特長

この表に示すとおり、データを高速に安定的に通信するという本来の目的では圧倒的に光ファイバーケーブルのほうが優れています。しかし、コスト面では光ファイバーケーブルは金属ケーブルより明確に悪く、取り扱いが難しくて壊れやすいという欠点があります。従って、一度敷設したら動かさないような長距離の伝送路に光ファイバーケーブルは向いていますが、逆に短距離の接続を大量に使うデータセンターのような場所に光ファイバーケーブルを使うと非常にコスト面で影響を与えてしまいます。また、光ファイバーケーブルを使う際には、必ず電気信号⇔光の変換工程が必要になります。この変換には、一定の時間が必要であり遅延を発生させます。さらに変換には電気を消費し発熱問題を発生させ、冷却に伴う追加の消費電力を伴います。
このように、高速データ伝送でも短距離通信の分野においては、金属ケーブルは光ケーブルよりも優れているといって過言ではありません。この分野において、TE Connectivity (TE) は STRADA Whisper Absolute バックプレーン コネクタアセンブリは、最大112 Gbpsのデータ転送速度を提供します。次にこのデバイスの特徴をご説明します。

主な特長

TE社の高速バックプレーンケーブルアセンブリは、ケーブル両端にSTRADA Whisper Absolute バックプレーン コネクタをアセンブリ済みのケーブルです。通常PCB基板上の配線の損失は0.75 dB/in程度あるのに対し、このケーブルは挿入損失が 0.11 dB/in と非常に低くなっています。これにより、PCB バックプレーン設計より 2 〜 4 倍の距離で伝送を可能にしています。

製品の構成

これらの製品群は主に３つの構成が提供されています。

• 用途:大規模なデータセンタースイッチ、ルータ、ハイパフォーマンスコンピューティング (HPC)になります。
• メリット: PCBの損失を劇的に抑え、ロングリーチの伝送が可能。また、バックプレーン基板がなくなることで冷却効率（エアフロー）が最大化されます。

• 用途: 中間基板（ミッドプレーン）を介さないダイレクトな接続が必要な設計。
• メリット: 接続ポイントを減らすことで信号の整合性（Signal Integrity）を向上させます。

• 用途: 内部のASIC近傍から外部ポートまでの高速伝送。
• メリット: 基板上の複雑なルーティングを回避し、損失を最小限に抑えて外部ポートへ信号を届けます。

製品の技術的な優位性

①極低クロストーク
コネクタ内部およびケーブル間の干渉が極限まで抑えられており、S/N比が非常に高い。

➁Madison TurboTwin ケーブルの採用
TE社独自の高性能ペア線ケーブルを使用しており、曲げに強く、かつ高速信号の減衰が少ない。

③スケーラビリティ
同じコネクタフットプリントで、将来的にさらなる高速化（次世代の224Gbpsなどへの移行検討）を視野に入れた設計がなされています。

大容量の高速通信網を形成していくうえで、そこに使われる通信ケーブルには光ファイバーに目が行きがちですが、実際には短距離の通信にはまだまだ金属ケーブルを使用した方が優位な状況です。今回、御紹介したSTRADA WHISPER ABSOLUTE バックプレーン コネクタアセンブリを使うことで 112G PAM4通信までのソリューションに対応が可能です。また、それよりも高速な通信にはAdrenaLINEシリーズの提供もTE社は準備しています。短距離の高速通信にはまだまだ金属ケーブルが主役です。ぜひ、一度STRADA WHISPER ABSOLUTE バックプレーン コネクタアセンブリをお試しください。