高密度データセンターのファイバー選択ガイド: OM4 と OM5 の主要な技術的な違いと TCO の比較

100G、400G、800G ネットワーク アーキテクチャに向けたグローバル データ センターの進化において、物理層の配線メディアの選択は、コンピューティング クラスターのパフォーマンスと総所有コスト (TCO) を直接決定します。短距離相互接続用のマルチモード ファイバー (MMF) シーケンス内では、OM4 と OM5 が現在最も広く導入されている最先端のソリューションです。この記事は、厳密な光物理理論と国際標準に基づいて、メディア選択のための構造化された技術リファレンスを提供します。

1. コアの物理メカニズムと広帯域特性

• OM4（レーザー最適化マルチモードファイバー）：

その非常に高い有効モード帯域幅は、850nm の単一波長 (4700 MHz/km に達する) に対してのみ最適化され、義務付けられています。モード分散は 850nm の波長から逸脱すると急激に増加するため、OM4 は 平行光学系 ファイバ チャネルの数を直線的に増加させるメカニズムにより、より高いデータ レートを実現します。

• OM5（広帯域マルチモードファイバー、WBMMF）：

850nm のパフォーマンスを損なうことなく、953nm 波長での最小帯域幅 2470 MHz/km も義務付けられています。この分散を平坦化した設計は、次の目的のために特別に設計されています。 短波波長分割多重 (SWDM) そして 双方向 (BiDi) 伝送により、単一ファイバー内で同時に 4 つの波長のロスレス伝送が可能になり、ファイバー数の物理的な削減を最大 75% 達成します。

2. 主要な技術仕様と識別情報

3. 伝送距離制限（ネットワークプロトコルに基づく）

イーサネット速度と変調技術が異なると、両方のファイバの伝送パフォーマンスにシナリオ固有の差異が現れます。

• 10G ～ 100G 単一波長パラレル (例: 100GBASE-SR4): OM4 と OM5 の最大伝送距離は同じで、上限は 100 メートルです。この主流の標準シナリオで OM5 を導入しても、実質的な技術的メリットは得られません。
• 100G マルチ波長多重化 (例: 100G SWDM4 / 100G SRBD):

長波長信号に直面すると、OM4 は帯域幅の崩壊により 100 メートルに制限されますが、OM5 は広帯域補償機能を利用して制限を 150 メートルまで拡張することに成功しました。

• 400G および 800G 時代 (PAM4 変調):

単一波長平行下 SR8 このプロトコルでは、物理的な制限が大幅に圧縮され、OM4 と OM5 の両方の距離が 50 ～ 100 メートルの範囲に低下します。ただし、二波長多重では、 400GBASE-SR4.2 このプロトコルでは、OM4 は 100 メートルに制限されていますが、OM5 では使用可能な距離が 150 メートルに押し戻されるだけでなく、ケーブル コア要件が 8 コアに半分になります。

3. TCO およびエンジニアリング導入に関する推奨事項

l OM4 費用対効果ゾーンに固執する (標準ショートリーチ)

ほとんどの従来型のエンタープライズ データ センターおよび厳密に 100 メートル未満のスパイン/リーフ ネットワーク トポロジの場合、「低コスト SR4/SR8 トランシーバー OM4 リボン ケーブル」アプローチを採用すると、OM5 WDM ソリューションよりも大幅に低い初期 CAPEX が得られ、最適な TCO の選択肢となります。さらに、OM4 の並列アーキテクチャは、スイッチ ポート ブレークアウト要件を完全にサポートします。

l 戦略的なブレークスルーのために OM5 を活用する (高密度およびレガシー アップグレード)

OM5 は、2 つの厳密なシナリオで非常に高い ROI を提供します。1 つは、二重ファイバーと SWDM4 モジュールを使用して、レガシー ネットワークをケーブル不要で世代間アップグレードし、その場で容量の飛躍的な向上を実現し、天文学的な再ケーブル コストを回避します。 2 つ目は、高密度 AI コンピューティング クラスターで、バックボーン ケーブルの容積を 4 ～ 8 分の 1 に削減し、貴重なラック スペースを解放し、サーバーのエアフローのブロックを解除して、OPEX を大幅に削減します。

よくある質問

Q：ToR 高密度ネットワーキングでは、OM5 を SWDM トランシーバーと組み合わせてポート ブレークアウトを実現し、複数の独立したサーバーを接続できますか?

A：いいえ。 WDM テクノロジーは、複数の波長を同じ物理ファイバーに多重化しますが、物理的に異なる場所にあるサーバーに受動的に逆多重化することはできません。高密度ポート ブレークアウトが必要な場合、従来の OM4 パラレル ファイバーが唯一の実行可能なソリューションとなります。

Q： 規格では、なぜ OM5 のアウター ジャケットの色をライム グリーンに変更することが義務付けられているのですか?

A：何万ものパッチコードが収容されている高密度のサーバー ルームでは、非常に認識しやすいライム グリーンにより、運用スタッフが OM3/OM4 の水色と厳密に区別できるようになり、ケーブル トレース時間と、ビジネスを中断する偶発的なプラグの抜き差しのリスクが大幅に削減されます。

Q：400G または 800G の超高速イーサネットを導入する場合、OM5 は必須ですか?

A: 必須ではありません。それはトランシーバーの技術ルートによって異なります。シングルチャネルスタック SR8 プロトコルでは、OM4 と OM5 の距離は両方とも 50 ～ 100 メートルに短縮されます。 SR4.2 のような多波長双方向プロトコルを使用する場合にのみ、OM5 の広帯域の利点が有効になり、OM4 と比較して 50% の追加到達距離を達成します。