QSFP56 vs. QSFP28: 主な違い、速度、使用例

QSFP28は、100Gイーサネット（4×25G = 100G）で最も一般的に使用される4レーン25Gb/sのフォームファクタです。QSFP56は、約50Gb/sの4レーンを使用し（一般的にPAM4変調方式で実装）、通常は200Gポート（4×50G = 200G）またはより高速な光モジュールの構成要素として使用されます。QSFP56はポートあたりのスループットは高くなりますが、より複雑な信号処理、より強力なFEC/DSPが必要となり、一般的にQSFP28と比較してコストと消費電力が高くなります。

ネットワークチームや調達担当者は、密接に関連しているものの技術的には異なる2つのQSFPモジュールファミリー、QSFP28とQSFP56のどちらかを選択するよう求められることが増えています。どちらも同じQSFPの機械的フットプリントに適合しますが、技術的なトレードオフが異なります。QSFP28は、25G NRZレーンを使用して、成熟した低複雑度の100Gリンクを提供します。一方、QSFP56は、PHYの複雑化と光/電気予算の厳格化を犠牲にして、レーンごとのレート（一般的にはPAM4を使用して約50G）を上げて、ポートあたり200Gの容量を提供します。

この記事では、ネットワーク設計者、エンジニア、購買チーム向けに、明確かつ実用的、そして技術的に正確な比較を提供します。以下の内容が理解できます。

• 簡潔な技術入門書（各フォームファクタとは何か、ビットをどのようにエンコードするか）

• パフォーマンス、リーチ、パワー、コストのトレードオフを並べて比較する

• 互換性とホスト要件に関するガイダンス、および

• アプリケーション (リーフ スパイン、スパイン、DCI、AI/HPC、キャンパス) 別に QSFP28 と QSFP56 を選択するための実用的な意思決定フロー。

▶️ QSFP28 とは何ですか?

QSFP28（Quad Small Form-factor Pluggable 28）は、ホットプラグ対応の光および電気トランシーバーのフォームファクタで、コンパクトなフットプリントで100ギガビットイーサネット（100GbE）を実現するために最も一般的に使用されています。NRZ（Non-Return-to-Zero）変調を使用してそれぞれ約25Gb/sで動作する4つの並列レーンを集約し、合計100Gb/s（4×25G）のラインレートを実現します。

QSFP28 は、データセンター、エンタープライズ、キャリア ネットワーク全体で帯域幅、ポート密度、電力効率、エコシステムの成熟度のバランスが取れているため、急速に 100G の業界標準となりました。

QSFP28 レーンアーキテクチャとシグナリング

電気レベルと光レベルでは、QSFP28 は 4 レーン アーキテクチャに基づいています。

• 電気インターフェース：ホストASICとモジュール間の4×約25G NRZ SerDesレーン

• 光インターフェース:

  • 4つの並列光レーン（例：SR4、PSM4）、または

  • 4つの波長を1本の光ファイバーペアに多重化（例：LR4、CWDM4）

QSFP28 は NRZ 変調を使用するため、次の利点があります。

• よりシンプルな信号処理

• DSPおよびFECのオーバーヘッドを低減

• 高速PAM4ベースのモジュールと比較して、より寛容なリンクバジェット

このシンプルさにより、消費電力が低減し、信頼性が高まります。

一般的なQSFP28モジュールの種類

QSFP28 は、さまざまな距離と展開モデルをサポートするために、幅広い光および銅線バリエーションで提供されています。

この幅広いモジュール エコシステムは、QSFP28 が広く導入され続けている主な理由の 1 つです。

一般的なパフォーマンス特性

正確な仕様はモジュールの種類とベンダーによって異なりますが、QSFP28 は一般に次の機能を提供します。

• 回線速度： 100 Gb/s

• レーンあたりの速度：約25 Gb/s（NRZ）

• 光モジュールの標準消費電力：約3.5～5W

• フォームファクター： QSFP+互換の機械的フットプリント

• ホットプラグ対応：はい

これらの特性により、QSFP28 は、リーフ スパイン相互接続、集約リンク、キャンパス バックボーン、および多くの DCI シナリオに適しています。

QSFP28が100G標準になった理由

QSFP28は、以下の機能を実現できるため、以前の100Gフォームファクタ（ CFPやCFP2など）に取って代わりました。

• 1Uスイッチではポート密度が大幅に向上しています。

• 100Gポートあたりの消費電力が低い

• 幅広いマルチベンダー相互運用性

• 柔軟なメディア選択（光ファイバー、DAC、AOC、ブレイクアウト）

その結果、QSFP28 は、QSFP56 などの新しいフォーム ファクターと比較される基準として残ります。

▶️ QSFP56 vs. QSFP28: 主な技術的違い

QSFP28 と QSFP56 の基本的な違いは、レーンごとのシグナリング速度と変調にあり、これはスループット、到達範囲、消費電力、展開の複雑さに直接影響します。

技術比較

出典: 業界のトランシーバー データシート、IEEE イーサネット標準の概要、およびスイッチ ASIC ベンダーの仕様。

PAM4が方程式を変える理由

QSFP56は通常、シンボルレートを2倍にすることなく、シンボルあたりの送信ビット数を2倍にするためにPAM4変調を利用します。これにより、同じ機械的形状内でより高いスループットを実現できますが、次のようなトレードオフが生じます。

• NRZと比較して信号対雑音比（SNR）マージンが低い

• 許容可能なBERを維持するために、強制またはより強力なFECが必要

• DSPの複雑化、消費電力と熱負荷の増加

対照的に、QSFP28 の NRZ シグナリングはよりシンプルで耐性が高いため、QSFP28 リンクでは、同じ光クラス内で到達距離が長くなり、消費電力が低くなることがよくあります。

ネットワーク設計のための実践的解釈

• 100Gの帯域幅、コスト効率、および運用上の簡便性を優先する場合は、QSFP28を選択してください。

• ポートごとのスループットがボトルネックとなっており、ホストプラットフォームがPAM4、より高いSerDesレート、およびFECを完全にサポートしている場合は、QSFP56を選択してください。

実際の導入では、アクセス レイヤーとアグリゲーション レイヤーでは QSFP28 が依然として主流ですが、より少ないポートでより多くのトラフィックを伝送する必要がある大容量のスパインまたはバックボーン ロールでは QSFP56 が最も一般的に導入されています。

▶️ QSFP56 vs. QSFP28 パフォーマンス比較: 電力、到達距離、コスト

QSFP28とQSFP56を比較する場合、性能は速度だけで決まるものではありません。実際の導入における意思決定は、到達距離、消費電力、コスト、システム複雑性といった様々な要素間のトレードオフによって左右されます。

到達距離：NRZの利点とPAM4の効率の比較

同一の光クラス（SRやLRなど）の場合、 25G NRZレーンを使用するQSFP28モジュールは、信号対雑音比（SNR）の限界に達する前に、より長い実用的な伝送距離を実現するのが一般的です。

• NRZ（QSFP28）

  • より高いノイズマージン

  • 光ファイバーの障害やコネクタの損失に対する耐性が向上

  • 多くの場合、同じ光予算内でより長い到達距離を実現

• PAM4（QSFP56）

  • 同じスペクトルフットプリントにより多くのビットを詰め込む

  • ノイズや線形障害に対してより敏感

  • 強力なFECとより緊密なリンクエンジニアリングに依存

その結果、PAM4 ではより高い総帯域幅が可能になりますが、実際の到達範囲は変調形式だけでなく、光学品質、FEC 強度、および全体的なリンク設計に大きく依存します。

電力とコスト：スループットの向上、オーバーヘッドの増加

モジュールとシステムの両方の観点から見ると、QSFP56 は一般に、より高い電力とコストのプロファイルを備えています。

• QSFP28 100G

  • 低速SERDES

  • 最小限のDSPとよりシンプルなPHY設計

  • モジュールコストの低減と消費電力の削減

• QSFP56 200G

  • 約50GクラスのSERDESが必要

  • PAM4 DSPとFECエンジンはシリコンの複雑さを増大させる

  • トランシーバーの消費電力とユニットコストの増加

大規模データセンターを運営する事業者にとって、これは次のことを意味します。

• 営業費用の増加

• より高度な熱および気流計画

• より高いプラットフォーム認定要件

複雑性：導入とデバッグに関する考慮事項

PAM4 ベースの QSFP56 リンクは、本質的に導入と保守がより複雑です。

• より高度な信号イコライゼーション

• キャリブレーションに敏感な電気インターフェース

• FECの監視と調整への依存度が増加

対照的に、NRZ ベースの QSFP28 リンクは導入、検証、トラブルシューティングが簡単なため、多くの 100G 環境にとって安定した予測可能な選択肢となります。

実践的なポイント

QSFP56はポートあたりの帯域幅が広いという利点がありますが、消費電力の増加、価格の上昇、システムの複雑化といったデメリットがあります。一方、QSFP28は100Gに制限されるものの、伝送距離、効率性、操作の簡便性において依然として優位性を持っています。

適切な選択は、帯域幅密度と展開効率のどちらが設計上の主要な制約であるかによって異なります。

▶️ エンコーディング：NRZ vs. PAM4 — なぜ重要なのか

QSFP28とQSFP56の最も重要な技術的相違点の1つは、各電気レーンと光レーンで使用されるラインエンコーディング方式（NRZ対PAM4）にあります。エンコーディング方式は、達成可能なデータレート、信号品質、伝送距離、消費電力、およびシステム全体の複雑さに直接影響を与えます。

NRZエンコーディング（QSFP28で使用）

NRZ (Non-Return-to-Zero) は、2 つの電圧レベルを使用して論理 0 と 1 を表すバイナリ信号方式です。

• シンボルあたりのビット数： 1

• 標準的なレーン速度： 1レーンあたり約25Gb/s

• 一般的な用途： QSFP28（100Gイーサネット）

NRZの主な特徴:

• よりシンプルな電気信号と光信号

• より高いノイズマージン

• チャネル損失や障害に対する耐性が向上

• 通常、与えられた光パワーバジェットでより長いネイティブ到達距離を実現します。

• 多くの実装では、DSP が少なくなり、FEC が弱くなる（または FEC が不要になる）

NRZ は、その堅牢性とシンプルさにより、大規模な 10G、25G、40G、100G イーサネット導入の基盤となっており、非常にコスト効率に優れています。

PAM4 エンコーディング（QSFP56 で一般的に使用）

PAM4 (4 レベルのパルス振幅変調) は、4 つの異なる電圧レベルを使用してシンボルごとに 2 ビットをエンコードし、同じシンボル レートで NRZ と比較してビット密度を実質的に 2 倍にします。

• シンボルあたりのビット数： 2

• 標準的なレーンスループット：レーンあたり約50Gb/s

• 一般的な用途： QSFP56（200Gイーサネット）、高速光モジュール

PAM4の主な特徴:

• ボーレートを2倍にすることなくスループットを2倍にする

• 同等のNRZ速度と比較して必要なチャネル帯域幅を削減

• 信号対雑音比（SNR）マージンが低い

• 線形障害（ノイズ、歪み、クロストーク）に対してより敏感

• 通常、強力な前方誤り訂正（FEC）と高度なDSPが必要です。

PAM4 により、レーンあたりの速度は向上しますが、複雑さは物理チャネルから信号処理ドメインに移行します。

PAM4がシステムの複雑さを増す理由

PAM4 ではノイズ マージンが減少するため、QSFP56 の実装ではより洗練されたシステム設計を通じてそれを補う必要があります。

• BERを許容範囲内に抑えるためのFEC強化

• ホストPHYにおけるより高度なDSP

• CEI-56Gや200GAUI-4などの高速電気インターフェース

• PCBレイアウト、コネクタ、熱管理に対する厳しい要件

これらの要因により次のことが増加します:

• モジュールコスト

• 消費電力

• ASIC / FPGAの機能要件

対照的に、QSFP28 NRZ モジュールは一般にホスト プラットフォームへの要求が少なく、大規模な導入が容易になります。

QSFP28とQSFP56の選択における実際的な影響

• 安定性、伝送距離、電力効率、コストが重視される場合は、100G QSFP28（NRZ）が推奨されます。

• より高いポートあたりの帯域幅が必要で、ネットワークプラットフォームが追加された複雑さをサポートできる場合は、200G QSFP56（PAM4）が選択されます。

このエンコーディングの違いにより、QSFP28 が多くの 100G アプリケーションで依然として主流であり、QSFP56 が通常、より大容量のスパイン、バックボーン、および次世代の展開用に予約されている理由が説明されます。

▶️ QSFP56 vs. QSFP28 の互換性とケージ

1. 互換性と相互運用性: QSFP56 と QSFP28 を一緒に使用できますか?

QSFP56とQSFP28は類似した機械的フォームファクタを共有しているため、相互運用性に関して混乱が生じることがよくあります。実際には、機械的な互換性があっても、電気的またはプロトコルの互換性が保証されるわけではありません。

最新のスイッチの多くは、複数のモジュールバリアントを物理的に受け入れることができるQSFPケージを備えています。しかし、モジュールが実際に動作するかどうかは、SERDES速度、変調方式のサポート、ファームウェア構成など、ホスト側の電気的性能に依存します。

2. 機械的互換性と電気的互換性

• 機械的互換性
  QSFP56 モジュールと QSFP28 モジュールは同じ物理的な QSFP フォーム ファクターを使用し、多くの場合同じケージに挿入できます。

• 電気的適合性（重要）
  ホスト システムは以下をサポートする必要があります。

  • 必要なレーン速度（25G vs. 50G）

  • 必要な変調方式（NRZ vs. PAM4）

  • 対応するFECおよびDSP機能

PHY 層と MAC 層でのホスト サポートがないと、モジュールは物理的に適合していても動作しません。

3. 後方互換性と前方互換性のルール

• QSFP28のみのホスト内のQSFP56モジュール
  ❌ ほとんどの場合サポートされません。
  QSFP28ホストは通常、 25G NRZレーンのみ PAM4対応の50G SERDESがありません。ホストが50G PAM4を明示的にサポートしていない限り、QSFP56モジュールを接続しても機能しません。

• QSFP56対応ケージ内のQSFP28モジュール
  ✅ 機械的にサポートされることが多い。
  多くのQSFP56対応スイッチは、 下位互換性 QSFP28モジュール搭載、 ホストPHYとファームウェアが25G NRZ動作をサポートしている場合.

• QSFP-DDケージ
  QSFP-DDケージは、一般的にQSFP28およびQSFP56モジュールと機械的に下位互換性がありますが、 電気的およびファームウェアのサポートを検証する必要がある.

4. ネットワーク設計者にとっての重要なポイント

フォーム ファクターの互換性 ≠ 機能の互換性。

常に検証:

• ホストSERDES機能（25G NRZ vs. 50G PAM4）

• サポートされているイーサネット規格（100G vs. 200G）

• ファームウェアとOSのサポート

• ベンダーの互換性と資格リスト

5. ベストプラクティス

QSFP56 を展開する前、または同じネットワークで QSFP56 と QSFP28 を混在させる前に:

• スイッチベンダーの互換性マトリックスを参照してください。

• ホストPHY変調とレーン速度のサポートを確認してください

• FEC要件とポートブレイクアウト動作を確認する

これにより、コストのかかる展開の失敗を回避し、予測可能なネットワーク パフォーマンスを確保できます。

▶️ QSFP56 vs. QSFP28: ユースケースと導入シナリオ

QSFP28とQSFP56のどちらを選ぶかは、主に容量、コスト、そしてシステムの準備状況によって決まります。どちらのフォームファクタも広く導入されていますが、ネットワークの規模やパフォーマンス要件の段階は異なります。

いつ選ぶか QSFP28 (4×25G / 100G)

100G スループットが現在のニーズと短期的なニーズを満たす場合、QSFP28 は最も実用的かつ経済的なオプションです。

典型的なシナリオ

• 100G リーフ スパイン アーキテクチャ (ToR からスパイン)

• アグリゲーションスイッチからの100Gアップリンク

• サーバーまたは NIC 接続用の 100G から 4×25G へのブレークアウト

QSFP28がなぜ意味を持つのか

• モジュールとシステムのコスト削減

• 消費電力の低減と熱設計の簡素化

• NRZ変調は、同じ光学クラスでより高いノイズマージンとより長いネイティブ到達距離を提供します。

• スイッチ、NIC、光モジュール、DAC、AOCなど、幅広いエコシステムが成熟している。

• ホストASICが主に25G NRZレーンをサポートする場合に最適

に最適

• エンタープライズおよびクラウドデータセンター

• コストと電力に敏感な展開

• 長い運用ライフサイクルを備えた安定した100Gネットワーク

いつ選ぶか QSFP56 (4×50G / 200G)

QSFP56 は、ポートあたりの帯域幅と密度の高さがコストと複雑さの懸念を上回る環境向けに設計されています。

典型的なシナリオ

• 200G スパインまたはバックボーンリンク

• 大容量集約層

• 400Gに向けた移行アーキテクチャ

QSFP56が最適な選択である理由

• ポート数やケージ密度を増やすことなく、ポートあたり 200G を実現

• ラックユニットおよびスイッチあたりのスループットを向上

• 50G PAM4レーンをサポートする次世代ASICと連携

• 400G（QSFP-DD / OSFPエコシステム）への移行ステップとして機能します

考慮すべきトレードオフ

• モジュールコストと消費電力の増加

• PAM4変調には強力なFECとより高度なホストPHY/DSPが必要

• NRZと比較して同等の光学クラスでのネイティブ到達距離がわずかに短縮

に最適

• ハイパースケールデータセンター

• 高性能のスパインとコア層

• 帯域幅の密度と拡張性を優先するネットワーク

実践的な意思決定フロー 

• 必要なポートあたりの帯域幅は?

  • 100G → QSFP28

  • 200Gまたは成長パス→ QSFP56

• ホストスイッチ/ASIC のサポート?

  • QSFP56を選択する前に、50GレーンとPAM4のサポートを確認してください。

• 距離と光学の授業ですか？

  • 光予算と FEC 要件を確認する (PAM4 はマージンが低い)

• コストと電力の制約?

  • QSFP28は一般的に経済的で冷却も容易です

• 将来を見据えた戦略?

  • QSFP56は、200Gおよび400Gアーキテクチャへの移行にさらなる余裕を提供します。

QSFP28 は 100G での効率性とシンプルさを最適化します。
QSFP56 は帯域幅密度を最大化し、ネットワークを次の速度層に備えます。

「正しい」選択は、モジュール自体よりも、システムレベルの準備状況、コスト許容度、長期的なネットワーク進化計画によって決まります。

▶️ QSFP28 と QSFP56 に関するよくある質問

Q1: QSFP56 と QSFP28 の違いは何ですか?

QSFP28 光トランシーバー 4 つの 25 Gb/s NRZ レーンを使用して 100G の集約帯域幅を提供します。
QSFP56 200G光トランシーバー 最も一般的には PAM4 変調を使用した 4 つの ~50 Gb/s レーンを使用して、200G の集約帯域幅を提供します。

主な違いは次のとおりです。

• レーン速度: 25G vs ~50G

• 変調: NRZ vs PAM4

• システム要件: QSFP56 では、より高度な PHY、DSP、および強力な FEC が必要です。

• 電力とコスト: QSFP56は通常、より多くの電力を消費し、より多くのコストがかかります。

• 使用例: 100G ネットワークの場合は QSFP28、高密度の 200G 展開の場合は QSFP56

Q2: QSFP と QSFP28 の違いは何ですか?

QSFP は特定の速度ではなく、機械的なフォーム ファクター ファミリを指します。

QSFP28 はそのファミリーのメンバーの 1 つで、4×25G レーン (100G イーサネット) 向けに特別に設計されています。

その他の QSFP ファミリのバリエーションには次のものがあります。

• QSFP+（4×10G / 40G）

• QSFP56 (4×50G / 200G)

• QSFP112 (4×100G)

• QSFP-DD / OSFP（400G以上のデータ転送速度に対応する高レーン密度）

要するに、QSFPはフォームファクタファミリー、QSFP28はそのファミリーにおける100G実装のことです。

Q3: QSFP56とは何ですか?

QSFP56 は、最も一般的には PAM4 変調を使用し、約 4×50 Gb/s の電気レーンをサポートする QSFP ファミリのトランシーバー タイプです。

主に以下の用途に導入されます。

• 200Gイーサネットリンク

• 大容量のスパインおよび集約ネットワーク

• 400Gアーキテクチャへの移行パス

QSFP56 では、スループットの向上と引き換えに信号の複雑さが増し、PAM4 対応の PHY と堅牢な FEC が必要になります。

Q4: QSFP56 の速度はどのくらいですか?

QSFP56 は通常、4×50G PAM4 レーンとして実装され、200G の集約スループットに使用されます。

「56」という名前は、電気レーンの機能（約 56 Gb/s のシグナリング）を反映しており、エンコードと FEC のオーバーヘッドに余裕を持たせることができます。
実際のイーサネット展開では、ポートあたり 200G が一般的かつ標準化された使用例です。

Q5: QSFP56 は QSFP28 よりも優れていますか?

普遍的ではありません。

QSFP56 は次の場合にのみ適しています。

• ポートあたりの帯域幅（200G）の拡大が必要

• ホストスイッチまたはNICは50GレーンとPAM4をサポート

• 消費電力とコストの増加は許容できる

コスト、電力効率、シンプルさを優先する 100G ネットワークの場合、QSFP28 は依然としてより適切な選択肢です。

▶️ 結論: QSFP56 と QSFP28 の選択

QSFP28 と QSFP56 は、直接的な代替品として競合するのではなく、高速イーサネットの進化のさまざまな段階に対応するように設計されています。

QSFP28は、コスト、電力効率、伝送距離、導入の容易さにおいて最適なバランスを実現し、100Gイーサネットの業界標準規格として依然として広く採用されています。データセンターのリーフスパインアーキテクチャ、エンタープライズバックボーン、25Gサーバーへのブレークアウト接続など、幅広い用途で利用されています。

一方、 QSFP56は、ポートあたりの帯域幅がより高いことが不可欠な環境向けに設計されています。約50GのPAM4レーンを活用することで、QSFP56は200Gの接続性を実現し、400Gや次世代ネットワークファブリックへの移行技術としての役割を果たします。ただし、複雑さ、消費電力、ホスト要件がより厳しくなるという欠点があります。

実際には、正しい選択は次のような要素によって決まります。

• 必要なポートあたりの帯域幅（100G vs 200G）

• PAM4および50Gレーンのホストスイッチ/ASICサポート

• 距離と光学予算の制約

• コスト、電力、熱に関する考慮事項

• 長期的な拡張性とアップグレードのロードマップ

これらのトレードオフを理解することで、ネットワーク設計者と調達チームは、将来の成長を制限することなく、今日に適した光学機器を導入できるようになります。

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適切なトランシーバーを選択することは、速度だけではなく、信頼性と効率性を備えた拡張可能なネットワークを構築することにもつながります。

QSFP56 vs. QSFP28 比較クイックリファレンス表