SPT-QD04G-SR4 400G QSFP-DD SR4 光トランシーバモジュール
SOPTO公式製品仕様書（SPT-QD04G-SR4 Datasheet）に基づいて作成
一、製品概要
SPT-QD04G-SR4は、SOPTOが提供する400Gb/s QSFP-DD SR4光トランシーバモジュールで、100m以内の短距離光通信シナリオ向けに設計されています。本モジュールは送信側で8チャネル50Gb/sのPAM4電気信号を4チャネルの並列光信号（1チャネルあたり100Gb/s）に変換し、合計伝送速度400Gb/sを実現します。受信側では逆のプロセスを実行し、4チャネル100Gb/sの並列光信号を8チャネル50Gb/s PAM4電気信号に復元して出力し、総合速度は同様に400Gb/sです。
本モジュールはMTP/MPO-12コネクタを採用し、動作波長850nm、OM4マルチモードファイバ（MMF）との組み合わせで最長100mの伝送距離を実現します。本製品はQSFP-DD MSA Rev 6.2ハードウェア仕様およびCMIS 4.0ソフトウェアインターフェース仕様に準拠し、IEEE 802.3db 400GBASE-SR4標準との互換性を備え、主に400Gイーサネット、データセンタ相互接続、エンタープライズネットワークに適用されます。
400Gb/s
集約速度
100m
OM4 伝送距離
9W
最大消費電力
850nm
動作波長
二、主な特徴
- QSFP-DD MSA仕様準拠：QSFP-DD / QSFP-DD800 / QSFP112 Rev 6.2ハードウェア仕様に互換性を持ち、主要なネットワーク機器との物理的相互運用性を確保します。
- CMIS 4.0インターフェースプロトコル：Common Management Interface Specification 4.0に準拠し、標準化されたモジュール管理およびデジタル診断機能をサポートします。
- 4レーン並列光チャネル：4つの並列光チャネル設計を採用し、各チャネル100Gb/sで、PAM4変調フォーマットにより高密度伝送を実現します。
- IEEE 802.3db互換：400GBASE-SR4仕様要件を満たし、同標準に準拠するネットワーク機器との相互接続を確保します。
- 400GAUI-8電気インターフェース：モジュールの電気側は8×53.125Gb/sインターフェース（400GAUI-8）を採用し、ホスト側の高速電気信号と接続します。
- 低消費電力設計：最大消費電力9W、単一3.3V電源で、400G速度クラスでは低水準に属します。
- 広温度範囲：ケース動作温度0°C ~ +70°C、商用環境の典型的な温度範囲をカバーします。
- RoHS 2.0準拠：RoHS 2.0環境基準に適合し、グリーン製造要件を満たします。
三、技術仕様
3.1 絶対最大定格
以下のパラメータはデバイスの限界耐力を示し、超過すると恒久的な破損を招く可能性があります。これらは正常な動作条件ではありません。
| パラメータ | 記号 | 最小値 | 最大値 | 単位 |
|---|---|---|---|---|
| 保存温度範囲 | TSTG | -40 | +85 | °C |
| 電源電圧 | VCC | 0.5 | 3.6 | V |
| 相対湿度 | RH | 10% ~ 90%（結露なし） | — | |
3.2 動作条件
| パラメータ | 記号 | 最小値 | 最大値 | 単位 |
|---|---|---|---|---|
| ケース動作温度 | TCASE | 0 | 70 | °C |
| 電源電圧 | VCC | 3.135 | 3.465 | V |
| 消費電力 | PDISS | — | 9 | W |
| Pre-FEC ビットエラー率 | — | — | 2.4×10-4 | — |
| OM3ファイバ伝送距離 | — | 0.5 | 60 | m |
| OM4ファイバ伝送距離 | — | 0.5 | 100 | m |
FECに関する注意：本モジュールは最長100mの光ファイバ伝送をサポートするために、ホスト側でFEC（前方誤り訂正）を有効にする必要があります。Pre-FECビットエラー率の上限は2.4×10-4であり、この範囲内でFEC誤り訂正によりパケットロスのない信頼性の高い伝送を保証します。
3.3 送信器光学仕様
| パラメータ | 最小値 | 典型値 | 最大値 | 単位 |
|---|---|---|---|---|
| 1チャネルあたり信号レート | 53.125 ±100ppm | — | GBd | |
| チャネル波長範囲 | — | 850 | — | nm |
| RMSスペクトル幅 | — | — | 0.6 | nm |
| 変調フォーマット | PAM4 | — | ||
| 1チャネルあたり平均光パワー | -4.6 | — | 4 | dBm |
| OMA outer（TDECQ ≤ 1.8dBの場合） | -2.6 | — | 3.5 | dBm |
| OMA outer（1.8 < TDECQ ≤ 4.4dBの場合） | -4.4+TDECQ | — | 3.5 | dBm |
| TDECQ（1チャネルあたり） | — | — | 4.4 | dB |
| 消光比 | 2.5 | — | — | dB |
| 送信器遷移時間（1チャネルあたり） | — | — | 17 | ps |
| TXオフ状態平均送信光パワー | — | — | -30 | dBm |
| 相対強度雑音（RIN）（OMA） | — | — | -131 | dB/Hz |
| 光反射減衰量許容値 | — | — | 12 | dB |
3.4 受信器光学仕様
| パラメータ | 最小値 | 典型値 | 最大値 | 単位 |
|---|---|---|---|---|
| 1チャネルあたり信号レート | 53.125 ±100ppm | — | GBd | |
| チャネル波長範囲 | — | 850 | — | nm |
| 変調フォーマット | PAM4 | — | ||
| 破損閾値 | 5 | — | — | dBm |
| 1チャネルあたり平均受信光パワー | -6.4 | — | 4 | dBm |
| 受信感度（OMA outer, TECQ ≤ 1.8dB） | — | — | -4.6 | dBm |
| 受信感度（OMA outer, 1.8 < TECQ ≤ 4.4dB） | — | — | -6.4+TECQ | dBm |
| 受信端反射 | — | — | -12 | dB |
| ストレスタ受信感度（OMA outer） | — | — | -2 | dBm |
3.5 信号損失（LOS）閾値
| パラメータ | 最小値 | 典型値 | 最大値 | 単位 |
|---|---|---|---|---|
| LOSトリガ閾値 | -15.0 | — | — | dBm |
| LOS解除閾値 | — | — | -8.9 | dBm |
| LOSヒステリシス | — | 1.5 | — | dB |
LOS（Loss of Signal）メカニズムは、受信端の光信号の損失を検出するために使用されます。受信光パワーが-15.0 dBmを下回るとLOSアラームがトリガされ、パワーが-8.9 dBm以上に回復するとアラームが解除されます。1.5 dBのヒステリシスにより、閾値付近での頻繁な切り替えを効果的に防止します。
四、デジタル診断モニタリング（DDM）
SPT-QD04G-SR4はデジタル診断モニタリング機能をサポートし、CMISインターフェースを通じてモジュール内部の状態パラメータをリアルタイムに読み取ることができ、運用保守担当者のリンク監視とトラブルシューティングに役立ちます。各監視パラメータの精度指標は以下の通りです：
| 監視パラメータ | 単位 | 精度 |
|---|---|---|
| 温度監視 | °C | ±3 |
| 電源電圧監視 | % | ±5 |
| バイアス電流（I_bias）監視 | % | ±10 |
| 受信光パワー（Rx）監視 | dB | ±3.0 |
| 送信光パワー（Tx）監視 | dB | ±3.0 |
五、動作原理
SPT-QD04G-SR4の中核となる動作原理は、電気-光/光-電気変換とチャネル多重化です。モジュール内部には送信と受信の2つの独立したデータパスが含まれています：
送信方向：ホスト側は400GAUI-8電気インターフェースを通じて8チャネル50Gb/sのPAM4電気信号を入力します。モジュール内部のドライバチップがこれらの電気信号を処理した後、VCSELレーザアレイ（850nm）を駆動し、8チャネルの電気信号を4チャネルの光信号に統合して出力します。各光信号は100Gb/sのデータを搬送し、4チャネル合計で400Gb/sとなります。光信号はMTP/MPO-12コネクタを通じてマルチモードファイバに結合されます。
受信方向：光ファイバからの4チャネル100Gb/s並列光信号はMTP/MPO-12コネクタを経由してモジュールに入り、PINフォトダイオードアレイにより電気信号に変換されます。受信端チップは4チャネル100Gb/sの光信号を8チャネル50Gb/s PAM4電気信号に復元し、400GAUI-8インターフェースを通じてホスト側に出力します。総合速度は400Gb/sです。
以下はモジュールのデータチャネル割当の概要です：
| 方向 | 電気側（ホスト） | 光側（光ファイバ） | 波長 |
|---|---|---|---|
| Tx（送信） | 8 × 50Gb/s PAM4 | 4 × 100Gb/s | 850nm |
| Rx（受信） | 8 × 50Gb/s PAM4 | 4 × 100Gb/s | 850nm |
本モジュールはPAM4（4レベルパルス振幅変調）技術を採用し、各シンボルが2 bitの情報を搬送することで、従来のNRZ変調方式と比較して1チャネルあたりのレートを倍増させ、400G短距離伝送を実現するための重要な技術手段となっています。同時に、高速率下でのリンク信頼性を維持するために、ホスト側のFECとの連携が必要です。
六、アプリケーション
SPT-QD04G-SR4は短距離・高帯域の光相互接続シナリオに位置付けられており、典型的なアプリケーションには以下が含まれます：
400Gイーサネット
データセンタスイッチ間の400Gリンク相互接続、400GBASE-SR4標準の短距離ポート要件を満たします。
データセンタ相互接続
同一データセンタまたは同都市圏データセンタ間の高帯域低レイテンシ相互接続に適し、データセンタ内100m以内の光ファイバ配線シナリオに適合します。
エンタープライズネットワーク
エンタープライズコアネットワークのバックボーンリンクの高速拡張、大規模データ伝送およびストレージネットワークアクセスをサポートします。
本モジュールは短距離マルチモードファイバソリューションであり、適用伝送距離はファイバタイプに依存します：OM3マルチモードファイバ使用時は最長60m、OM4マルチモードファイバ使用時は最長100mです。より長距離の伝送が必要な場合は、シングルモードファイバソリューション（LR4/FR4などのモデル）をご検討ください。
七、電気および機械インターフェース
7.1 電気インターフェース
本モジュールはQSFP-DDエッジコネクタを通じてホスト基板と接続し、以下の主要信号グループを含みます：
- 高速信号：8対の差動レーン、各チャネルの信号レート26.5625 GBd、400GAUI-8データ送受信に使用。受信端差動ピークピーク電圧900mV、アイダイアグラム高さ24mV以上。
- 低速制御信号：I²C互換のSCL/SDAバスはCMIS通信に使用；LPMode/TxDis、Reset、ModSelLはモジュール制御に使用；IntL/RxLOSは割込みおよび信号損失表示に使用；ModPrsLはモジュール実装検出に使用。
- 電源：単一+3.3V電源、動作電圧範囲3.135V ~ 3.465V。
7.2 光インターフェース
本モジュールはMTP/MPO-12型コネクタ（オス、モジュールパネル側に配置）を採用し、1回の抜き差しで4チャネルの送信と4チャネルの受信光チャネルの接続を完了できます。コネクタは12芯光ファイバリボンを使用し、うち4芯が送信、4芯が受信、4芯が空き（交差配置）です。使用時は、モジュールの光学仕様にマッチするよう、接続する光ファイバパッチケーブルがMPO/MTP-12型マルチモードOM3/OM4光ファイバであることを確認してください。
7.3 機械仕様
本モジュールはQSFP-DD MSA標準の機械寸法に準拠し、外形寸法は標準QSFP-DDモジュールと同一で、QSFP-DDポートをサポートするスイッチ、ルータなどのネットワーク機器のパネルスロットに装着できます。ケース動作温度範囲は0°C ~ +70°C（商用温度級）、保存温度範囲は-40°C ~ +85°Cです。
八、発注情報
| 型番 | 製品説明 |
|---|---|
| SPT-QD04G-SR4 | QSFP-DD光トランシーバモジュール、850nm、400G SR4、100m/OM4、MPO/MTPインターフェース、DDM搭載、商用温度 |
カスタマイズサービスが必要な場合は、以下の方法でSOPTOまでお問い合わせください：
- メール：info@sopto.com.cn
- ウェブサイト：www.sopto.com.cn
九、用語解説
| 略語 | 正式名称 | 意味 |
|---|---|---|
| QSFP-DD | Quad Small Form-factor Pluggable - Double Density | デュアルデンシティクアッド小型着脱可能ファクタ、8対の高速チャネルをサポート |
| PAM4 | 4-level Pulse Amplitude Modulation | 4レベルパルス振幅変調、1シンボルあたり2 bit |
| CMIS | Common Management Interface Specification | 共通管理インターフェース仕様、モジュール管理通信に使用 |
| DDM | Digital Diagnostic Monitoring | デジタル診断モニタリング、モジュール状態パラメータをリアルタイム監視 |
| FEC | Forward Error Correction | 前方誤り訂正、受信端で伝送誤りを訂正 |
| MPO/MTP | Multi-fiber Push-On / MTP | マルチファイバプッシュオン型光ファイバコネクタ |
| OM3/OM4 | Optical Multimode | マルチモードファイバ等級、OM4はOM3より高性能 |
| VCSEL | Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser | 垂直共振器面発光レーザ、短距離光通信で一般的な光源 |
| TDECQ | Transmitter and Dispersion Eye Closure for PAM4 | PAM4送信器分散アイダイアグラムクロージャ指標 |
| LOS | Loss of Signal | 信号損失検出 |
