スイッチのクラスとフォームファクター:固定式、モジュラー式、スタッカブル、産業用、ホワイトボックス
同じフォワーディング ASIC が、1U のピザボックス、スタッカブルなキャンパススイッチ、16スロットのシャーシ型ラインカード、DIN レール搭載の産業用ユニットのいずれにも使われています。筐体の形態によって、そのボックスが搭載できる光モジュールの数、電源供給と冷却の方式、エアフローがポート側から出るか入るか、モジュールの交換方法、そしてベンダーのモジュールに対する方針が決まります。このページでは、フォームファクターと市場ごとにスイッチを分類し、シャーシシステムの構成部品を挙げ、トランシーバーの視点からエアフロー、冗長性、環境限界について説明します。
市場と管理方式によるクラス
| クラス | 管理 | ポート | 光モジュールポリシー | 用途の例 |
|---|
| アンマネージド | なし | RJ45 5–24、SFP 1–2 | リンクするものは何でも受け入れる。DDM は表示されない | デスクトップ、小規模オフィス |
| スマート/Web 管理 | Web UI、限定的な CLI | RJ45 8–48、SFP/SFP+ 2–4 | 許容的。DDM が表示される場合もある | SMB、エッジ |
| マネージドエンタープライズ(キャンパス) | フル CLI/API、スタッキング | アクセス24–48 + アップリンク2–8 | ベンダー依存、厳格なことが多い(各 NOS によるモジュールの検証方法) | オフィス、キャンパス |
| データセンター固定型 | CLI/API、自動化 | 32–64 ×100G–800G | マーチャントシリコンでは許容的なことが多い | リーフ、スパイン |
| データセンターシャーシ型 | CLI/API、冗長スーパーバイザー | ラインカード上に数百ポート | ベンダー依存 | コア、大規模スパイン |
| キャリア/光モジュール搭載の集約ルーター | フル | 1G–400G 混在、コヒーレント | 厳格、OEM リスト方式 | メトロ、モバイルバックホール |
| 産業用 | CLI/Web、リングプロトコル | 8–28、DIN レール、−40…+75 °C | 許容的。産業グレードの光モジュールが必要(温度グレード) | プラント、鉄道、エネルギー |
| ホワイトボックス/ディスアグリゲート型 | SONiC、Cumulus、その他のオープン NOS | DC 固定型に準じる | プラットフォームプラグイン、許容的(NOS の勢力図) | ハイパースケール、クラウド |
| ブレード/組み込み型 | シャーシマネージャー経由 | 内部ミッドプレーン + アップリンク | ベンダー依存 | ブレードサーバー |
| PON OLT(実質的にはスイッチ) | フル | PON SFP/XFP ポート + アップリンク | PON 光モジュールクラスに厳格 | アクセス事業者 |
フォームファクター
| フォームファクター | 高さ | ポート | 電源 | 備考 |
|---|
| 固定1U(ピザボックス) | 1U | 24–64 | PSU 1–2台、150–2 000 W | 大半のスイッチ。背面に一列のファン |
| 固定2U | 2U | 64–128、またはディープバッファー/高電力構成(400G/800G、コヒーレント) | PSU 2–4台 | 800G ボックスや ZR 多用プラットフォーム |
| スタッカブル | 各1U、スタックあたり最大8–10台 | 1台あたり48 | 1台ごと | 管理プレーンは1つ(スタッキングと MLAG) |
| モジュラー固定型 | アップリンク/拡張モジュールスロット付きの1U | — | — | アップリンクモジュールには独自の光モジュールリストがある |
| シャーシ型 | 4–21U | ラインカードスロット4–18 + スーパーバイザー/ルートプロセッサー2 + ファブリックカード | PSU N+1/N+N、kW クラス | ラインカードは活性交換可能。光モジュールはカードごと |
| 産業用 DIN レール | コンパクト、ファンレス | 8–28 | 12–48 V DC、二重入力 | 伝導冷却。モジュールの発熱が重要 |
| 耐環境ラック型 | 1U、ファンレスまたはフィルター付き | 24–28 | AC/DC | 拡張温度範囲 |
| ブレードシャーシモジュール | ブレードスロットごと | 内部 + アップリンク4–8 | シャーシから供給 | — |
シャーシシステムの構成
| 構成部品 | 機能 | 光モジュールとの関係 |
|---|
| ラインカード | ポート + PHY + フォワーディングの一部 | 各カードは独自のサポート対象光モジュールリストとケージ世代を持つ。1つのシャーシ内で世代が混在するのは普通のこと |
| スーパーバイザー/ルートプロセッサー/コントロールカード | コントロールプレーン、管理 | カードの CPLD を通じてすべてのモジュールを読み取る |
| ファブリックカード/スイッチファブリック | ラインカードを接続する | 光モジュールなし(一部の設計では内部光を使用、将来的には CPO も) |
| ミッドプレーン/オーソゴナルダイレクト | カード ↔ ファブリックの電気接続 | — |
| 電源入力モジュール、PSU | N+1 または N+N | 36 ×400G 光モジュール搭載カードで約400 W 増加 |
| ファントレイ | 前面から背面へ、または側面から側面へ | 活性交換可能。トレイが故障すると、まずその列の光モジュールが過熱する |
エアフローの向きと光モジュール
| エアフロー | 意味 | 用いられる場所 | モジュールへの影響 |
|---|
| ポート側吸気(前面から背面へ) | 冷気がポート側から入り、PSU/ファン側から出る | データセンターの標準。前面がコールドアイル | モジュールは最も冷たい空気にさらされる。最良のケース |
| ポート側排気(背面から前面へ) | 空気が背面から入り、ポート側から出る | サーバー DAC を短く保つため、ポートをホットアイル側(ラック背面)に向けて設置するリーフスイッチ | モジュールは10–20 °C 高温の排気にさらされる。DDM 温度が高めに推移する。適切なエアフロー SKU を選ぶ |
| 側面から側面へ | 片側から吸気 | キャンパス、通信ラック、一部設計のシャーシラインカード | 側面のクリアランスが必要。側面パネルが塞がれるとカードの片端が過熱する |
| リバーシブルファン | 「AFO」/「AFI」(ポート側での air flow out/in)として発注するファントレイまたは PSU | 多くの DC プラットフォーム | 1台のボックス内で向きを混在させると、NOS に拒否されるか過熱する |
原則:スイッチのエアフロー SKU を、ラックのホット/コールドアイルと接続先サーバーの向きに合わせること。モジュールのヒートシンクがケージの放熱経路を向いているか確認すること(電力と消費、電力と熱)。
筐体自体の環境限界
| 項目 | エンタープライズ/DC | 産業用 |
|---|
| 動作温度(周囲) | 0…40 °C(一部45) | −40…+75 °C |
| 保管 | −40…+70 °C | −40…+85 °C |
| 湿度 | 10–90 %(結露なきこと) | 5–95 % |
| 高度 | 3 000 m まで(1 800 m 超はディレーティング) | — |
| 騒音 | ファン全速時50–75 dBA | ファンレス |
| 振動/衝撃 | ラック標準 | IEC 60068、EN 50155(鉄道用) |
周囲温度が40 °C に達するスイッチ内のコマーシャルグレードの光モジュールは、ケース温度が上限の70 °C に近づきます。産業用スイッチには産業用の光モジュールが必要です。
冗長性
| 要素 | 一般的な冗長構成 | 欠けた場合に起きる障害 |
|---|
| PSU | 1+1(固定型)、N+1/N+N(シャーシ型) | PSU または給電の障害でボックス全体が停止 |
| ファン | トレイ内で N+1 | 数分で熱によるシャットダウン |
| スーパーバイザー | ステートフルスイッチオーバー付き1+1(シャーシ型) | コントロールプレーンが停止。フォワーディングは継続する場合がある(NSF) |
| アップリンク | 異なるモジュール/カード上に2本以上、LAG または ECMP | アクセスブロック全体の孤立 |
| スタックメンバー | リングトポロジー | ケーブル障害でスタックが分裂 |
| 光モジュール | 現場に予備品(5–10 %) | コーヒー1杯分の価格のモジュールのために何時間もの停止 |
ホワイトボックスとディスアグリゲーション
ODM ハードウェア(Edgecore/Accton、Celestica、UfiSpace、Delta、Wistron、Quanta)は、SONiC、Cumulus/NVUE、または別途選択したベンダー NOS で動作します。光モジュールについては、(ポリシーではなく)プラットフォームプラグインがモジュールを読み取り、 CMIS のサポート状況は NOS のリリースに依存し、互換性検証は運用者自身の仕事になります——ハイパースケーラーが独自の適合光モジュールリストを公開している理由はここにあります(互換性マトリクスとファームウェア)。
CodingBox では
スイッチのクラスを見れば、想定すべきポリシーがわかります——キャンパス機器とキャリア機器は識別情報を検証し、DC 機器とホワイトボックス機器は大半が単に解析するだけで、産業用機器には I-temp モジュールが必要です。CodingBox は、厳格なクラスが検証する識別情報バイトと、モジュールの温度グレードを示唆するしきい値を表示します(Check transceiver)。