ケーブル管理システム：AIデータセンターのファイバー配線経路と高密度ルーティング

2025年12月11日更新

2025年12月アップデート： AIデータセンターでは従来の設備の10倍のファイバーが必要とされています。平均ラック密度は2022年の15kWから新設AIホールでは40kWに上昇し、ラックあたりの水平ケーブル配線が2倍に増加しています。データセンターの電線・ケーブル市場は2025年に209億ドルに達し、2031年には548億ドルに成長すると予測されています。Metaの AIクラスタはオーバーヘッドルーティングでPUE 1.1を達成。MPO-16およびVSFFコネクタが現在の800Gと1.6Tロードマップをサポートしています。

生成AIデータセンターでは、GPUクラスタと低遅延インターコネクトをサポートするために、従来の設備の10倍のファイバーが必要です。¹ 800Gネットワークを介して数千のGPUを接続するケーブルインフラは、従来のデータセンター設計では想定されていなかった管理上の課題を生み出しています。個々のGPUクラスタがラックあたり10〜140kWを要求するため、事業者は液体マニホールドと冷却インフラを中心にレイアウトを再設計する必要があり、2022年の15kWから新設AIホールでは40kWに上昇した平均ラック密度により、ラックあたりの水平ケーブル配線が2倍に増加しています。²

データセンターケーブル管理市場は、AIワークロードがインフラ要件を変革する中で大幅な成長が予測されています。³ データセンターの電線・ケーブル市場は2025年に209.1億ドルに達し、CAGR 7.94%で2031年には548.2億ドルに達すると予測されています。⁴ ケーブルトレイラック市場の9.8%成長は、データセンターの建設とアップグレードへの投資の増加を反映しています。⁵ AIインフラを導入する組織にとって、設計段階でのケーブル管理の決定は、冷却効率、保守性、将来の帯域幅成長のための容量に直接影響します。

AIにおけるオーバーヘッドルーティングとアンダーフロアルーティングの比較

従来の二重床データセンターモデルは、現代のAI導入ではオーバーヘッドルーティングに置き換わりつつあります。この移行は、冷却要件とアンダーフロア経路のケーブル密度制限の両方に対応するものです。

オーバーヘッドの利点は高密度環境で複合的に現れます。光ファイバーとAOCはコールドアイルの気流を遮断しないようラックの上方に配置されます。⁶ MetaのAIクラスタはオーバーヘッドルーティングを使用してPUE 1.1という低い値を達成しています。⁷ 建設コストの低減、ケーブルの追加とトレースの容易さ、高電圧電源ケーブルとの分離がオーバーヘッドアプローチを支持しています。⁸

アンダーフロアの制限はAI密度で深刻になります。ケーブルの混雑は気流を妨げ、ホットスポットを生み出し、冷却効率を損ないます。⁹ アンダーフロア電力配分は、あらゆる廃熱のワットが熱管理にストレスを与える高密度環境で複数の問題を提示します。¹⁰ 従来のデータセンターのケーブル数用に設計された経路は、AIネットワークが要求する5倍の増加に対応できません。

アンダーフロアが有効な場合： 短い銅製DACを二重床下に配置する場合、気流遮断を防ぐために少なくとも6インチのクリアランスが必要です。¹¹ アンダーフロア経路はキャビネット列と気流方向に平行に配置する必要があります。低電圧経路は6インチ以下の深さで、ケーブルトレイの充填率は50%以下とすべきです。¹² 二重床は、電力密度の低い施設や頻繁な変更と追加が必要な施設では依然として有用です。¹³

液体冷却の統合はルーティングの決定を複雑にします。液体冷却マニホールドは以前ケーブルトレイに使用されていたスペースを占有し、設計者はより狭い半径でバンドルを再ルーティングする必要があります。¹⁴ 計画段階で、どちらかを後付けとして扱うのではなく、ケーブル経路と冷却剤配分の両方を最初から考慮する必要があります。

現代のデータセンターは、ケーブルと冷却を床下ではなく頭上に配置したコンクリート床を採用する傾向が強まっています。¹⁵ 新鮮な空気とホットアイル封じ込め冷却戦略は、高密度導入に対してアンダーフロア空気ルーティングよりも効果的に機能します。¹⁶

800Gインフラのファイバー経路設計

大手クラウドプロバイダーは、ファイバー経路が後付けではなく電力や冷却と同じ計画優先度を受ける光ファイバーファーストアーキテクチャでデータセンターを設計しています。¹⁷ このアプローチは、ファイバーインフラがAI機能の基盤であることを認識しています。

帯域幅要件がファイバー密度を駆動します。16個のGPUを搭載した単一のAIラックは、400Gbps以上の東西トラフィックを生成し、レガシーリンクで大きなボトルネックを生み出す可能性があります。¹⁸ 800Gbpsは2025年まで、AIバックエンドネットワークポートの大部分を占めることになります。¹⁹ 1.6Tへの移行は密度のエスカレーションを継続します。

冗長性アーキテクチャが可用性を確保します。現代のデータセンターは、複数の経路とバックアップ接続を持つファイバーネットワークを導入し、1つのリンクが故障した場合に即座にトラフィックを再ルーティングできるようにしています。²⁰ フォールトトレラント設計は、高価なGPUリソースをアイドル状態にする接続障害からAIワークロードを保護します。

モジュラースケーリングが将来のアップグレードを可能にします。ファイバーシステムは、モジュラーカセット、MTPトランク、高密度パネルを通じて線形的にスケールし、インフラを撤去することなく800G以上のアップグレードを可能にします。²¹ 400G要件用に構築されたネットワークは、経路の再構築ではなくコンポーネントのアップグレードを通じて、800G、1.6T、またはそれ以上の速度に対応する必要があります。

コネクタ密度は高速インフラにとって重要です。MPO-16およびVSFF（Very Small Form Factor）コネクタは、現在の800Gと将来の1.6Tネットワークをサポートしています。²² FSのMMCケーブルとファイバーパネルは、MTP/MPOフォーマットの3倍のポート密度を提供します。²³ 単一のMPO/MTPコネクタは、複数のファイバー（8〜32本以上）を終端し、多数の接続をコンパクトなインターフェースに統合します。²⁴

遅延感度が経路設計に影響します。AI環境では、GPU間のネットワーク距離はナノ秒単位の遅延で測定されます。²⁵ 追加のコネクタやパッチポイントはそれぞれ潜在的なボトルネックとなるため、ファイバーアーキテクチャは保守性を維持しながら物理インターフェースを最小限に抑える必要があります。²⁶

高密度コネクタ技術

800G以上への移行は、密度と性能要件に対応するコネクタの革新を推進しています。

MPO/MTPコネクタは引き続きバックボーン標準です。Multi-fiber Push On（MPO）およびMulti-fiber Termination Push-on（MTP）コネクタは、複数のファイバー終端を単一のインターフェースに統合します。²⁷ 8〜32ファイバーのバリエーションにより、トランシーバ要件に合わせた異なる密度構成が可能になります。

VSFFコネクタは密度を大幅に向上させます。CS、SN、MDCコネクタは従来のLCコネクタよりもはるかに小さいフットプリントを提供し、同等のラックスペースでより多くの接続を可能にします。²⁸ AIネットワークでファイバー数が増加するにつれて、より小さなフォームファクターが重要になります。

MMCコネクタはさらに密度を高めます。FSは2025年12月にAI駆動型データセンターケーブリング向けに特化したMMCコネクタソリューションを発売し、光学性能を維持しながらMPOの3倍の密度を提供しています。²⁹

極性管理には慎重な計画が必要です。MPO/MTPシステムは、トランクケーブル、カセット、パッチコード全体で一貫した極性を要求します。極性エラーは、導入を遅延させ、トラブルシューティングを複雑にする接続障害を引き起こします。検証済みの極性を持つプレターミネートアセンブリは、大規模クラスタでの設置エラーを削減します。³⁰

GPUサーバーのケーブル管理ベストプラクティス

高密度GPUラックは、規律あるケーブル管理アプローチを必要とする熱的および組織的な課題を生み出します。

気流保護は冷却効果に直接影響します。研究によると、適切なケーブル管理は障害物を排除することで冷却コストを20〜30%削減します。³¹ ラックが10〜20kWの熱を放散する環境では、整理されたケーブル配線を通じて最適な気流を維持することが重要になります。³² 高密度AIサーバーは従来の機器と比較してラック消費電力を2倍にする可能性があり、適切なケーブル整理は熱管理にとってさらに重要になります。³³

NVIDIA固有のガイダンスはGPUラック要件に対応しています。ラックがスイッチとラック側壁の間にケーブルを配置するための幅を提供していることを確認してください。ケーブルは気流やトランシーバ/システムユニットの抽出を妨げてはいけません。ケーブルはラック構造に固定して、コネクタへの歪みと張力を除去してください。³⁴

分離要件は干渉を防止します。電源ケーブルとデータケーブルは少なくとも50mm離すか、電磁干渉を防ぐためにパーティション付きトレイを使用してください。³⁵ 業界標準では、データケーブルと電源ケーブルを少なくとも12インチ離すことを推奨しています。³⁶

曲げ半径のコンプライアンスは信号の完全性を保護します。メーカーの仕様に従ってください：信号損失を防ぐために、Cat 6では通常直径の4倍、ファイバーでは10倍です。³⁷ 曲げに強いファイバーオプションは制約を軽減しますが、高密度バンドルではファイバーレベルではなくケーブルレベルの仕様が実用的な制約のままです。

固定方法は保守性に影響します。ケーブルジャケットを保護し、簡単に再ルーティングできるように、結束バンドではなくフックアンドループ（面ファスナー）ストラップを使用してください。³⁸ 機器の吸気口の前に少なくとも75mmのクリアランスを確保し、ファンを遮らないようにケーブルを水平に配線してください。³⁹

不要ケーブルの除去は過負荷を防止します。未使用のケーブルをそのままにしておくと、一般的にラックの過負荷が発生し、気流が減少し、デバイスの性能が低下し、トラブルシューティングが複雑になります。⁴⁰ 定期的なケーブル監査により、放棄されたインフラを特定して除去します。

インフラハードウェアオプション

ケーブル管理ハードウェアは、さまざまな導入要件に合わせて、シンプルなトレイから洗練されたオーバーヘッドシステムまで多岐にわたります。

ラダーケーブルトレイは、空気循環と放熱を促進しながら重いケーブルをサポートする桟のような構造を特徴としています。⁴¹ オープン設計により目視検査と熱の逃げが可能になり、ラダートレイはラック列上方の水平配線に人気があります。

トラフ型トレイは、ケーブルを湿気やゴミから保護する密閉設計を提供します。⁴² 堅牢な構造は、放熱よりも物理的保護が重要な環境に適しています。

トレイ型製品は、ケーブルを敷設するための平らな表面を提供し、整理された設置を促進します。⁴³ シンプルな設計はさまざまなケーブルサイズに対応し、簡単に追加できます。

材料の選択は環境と負荷によって異なります。アルミニウムトレイは、軽量で耐食性があり、設置が容易な特性を持ち、重量に敏感な環境に最適です。⁴⁴ スチールトレイは、重いケーブル負荷と堅牢なアプリケーションに対してより高い強度と耐久性を提供します。⁴⁵

ゼロU垂直マネージャーは機器スペースを最大化します。ラックレールとサイドパネルの間のゼロUスペースに後部取り付けの垂直ケーブル管理を配置することで、前面の位置を機器用に解放します。⁴⁶ このアプローチは、すべてのラックユニットが重要な高密度導入に適しています。

レースウェイは、特に垂直配線を整理してアクセス可能な状態に維持する必要がある高密度サーバーラックで、垂直ケーブル整理を効果的に処理します。⁴⁷

標準と仕様

業界標準は、性能と安全性のコンプライアンスのためにケーブル管理設計を導きます。

TIA-942-Cは2024年5月に承認され、AIワークロードによって推進されるより高いラック密度に対応し、新しいマルチモードファイバータイプを認識しています。⁴⁸ この標準は、データセンターケーブリングインフラ設計のフレームワークを提供します。

Category 8イーサネットは短距離で最大40Gbpsをサポートし、銅接続が適切な現代の高密度ラックに最適です。⁴⁹ Cat 8はラック内のサーバーからToRへの接続に適しています。

OM5ワイドバンドマルチモードファイバーは複数の波長を可能にし、次世代光ネットワークに対して強化された性能を提供します。⁵⁰ このファイバータイプは、既存のマルチモードインフラ上で容量を増加させる波長分割多重をサポートします。

充填率ガイドラインは経路の過負荷を防止します。50%の充填容量で設計されたケーブルトレイは、放熱と将来の追加のための余裕を確保します。⁵¹ 混雑した経路は冷却を妨げ、移動、追加、変更を複雑にします。

帯域幅成長のための計画

ケーブル管理インフラは、AIの普及によって推進される年間50〜75%の帯域幅成長予測に対応する必要があります。⁵² 現在の要件のみに対応する設計は、近い将来に陳腐化する可能性があります。

ファイバー数の余裕はトランシーバのアップグレードを可能にします。高ファイバー数のMPO/MTPバックボーンとモジュラーパッチパネルにより、経路の再構築ではなくカセットとパッチコードの交換を通じて、新しいトランシーバ技術に適応できます。