テラビット・イーサネット
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テラビット・イーサネット(Terabit Ethernet, TbE)は、イーサネットで100 Gbit/sを超える通信速度を持つネットワーク規格の総称。
1 Tbps (1000 Gbps)の通信速度を目指して開発が進められており、2021年現在 200Gbpsおよび400Gbpsの通信速度を持つプロトコルが標準化されている。
歴史[編集]
100GbEが標準化された2010年代初頭から、FacebookやGoogleが早くもTbEの必要性を表明している[1]。同時期にカリフォルニア大学サンタバーバラ校（UCSB）は、アジレント・テクノロジー、Google、インテル、ロックウェル・コリンズ、ベライゾン・コミュニケーションズから助成を受けて次世代イーサネット研究支援を開始した[2]。
2012年後半から2013年初頭にかけて、IEEE IC (Industry Connections)プロジェクトのHigher Speed Ethernet Consensusグループでは、次世代の目標として400GbEの実現を掲げることにした。1000 Gbps動作するTbEの実現には課題が多く新機軸の技術が必要になる可能性があるが、400 Gbpsであれば既存技術の応用で実現可能と見込まれたためである[3][4]。さらに、2016年1月には200GbEの追加目標が掲げられた。
2014年3月27日、IEEEは200/400Gbpsの標準化プロジェクトP802.3bsを設置[5]し、100GbEとほぼ同じ技術を流用して策定作業を進めた。 以降、200GbE/400GbE規格が相次いで承認されている。
- 2017年12月6日、IEEE 802.3bs 承認[6][7][8][9]。200GBASE-DR4/FR4/LR4, 400GBASE-SR16/FR8/LR8/DR4 など実現可能な各種方式。
- 2018年12月5日、IEEE 802.3cd 承認[10]。 200GBASE-SR4/CR4 など50GbEベースの短距離。
- 2019年12月20日、IEEE 802.3cn 承認[11]。 200GBASE-ER4, 400GBASE-ER8 など50GbEベースの長距離。
- 2020年1月30日、IEEE 802.3cm 承認[12]。 400GBASE-SR8/SR4.2 など50GbEベースの短距離。
- 2021年2月11日、IEEE 802.3cu 承認[13]。 400GBASE-FR4/LR4-6 など100GbEベースの中距離。
2020年以降、800Gbpsおよび1.6Tbpsの通信速度もIEEEのロードマップで示され[14]、この実現を目論んだプロジェクトが進行している[15]。 800GbEの実現には、1レーン112GbpsのSERDES動作を達成することが要求されるものと見込まれている[16][17]。
市場動向[編集]
2016年にはすでに200Gと400G用のベンダ独自のソリューションが提供されている。シスコシステムズやジュニパーネットワークスなどが発売しているシャーシ・モジュール構成のコアルータ製品は400Gbps全二重通信をサポートしており、ラインカード(スロット挿抜モジュール)は100GbEを1〜4ポート、400GbEを1ポート装備したものが利用できる。802.3cd承認後の2019年には200GbEのラインカードも発売された[18]。
規格一覧[編集]
2021年現在までにIEEE 802.3で標準化が策定されているTbE関連規格について媒体ごとに概説する[19][10][11][12][13]。
光ファイバーケーブル[編集]
光ファイバーケーブルによる接続では、短距離用にマルチモードファイバー(OM3, OM4, OM5)を、長距離用にシングルモードファイバー(OS1, OS2)を用いた接続が規定されている。
| 名称 | 規格(項番) | ケーブル・ 距離長 | ケーブル 本数 | 波長 | 符号化[20][21][22] |
|---|---|---|---|---|---|
| 200GBASE-SR4 | 802.3cd-2018 (Clause138) | OM3: 70 m OM4: 100 m | 8 | 850 nm | 4レーン × 50GbEベース[注 1] |
| 200GBASE-DR4 | 802.3bs-2017 (Clause121) | OS2: 500 m | 8 | 1311 ± 6.5 nm | 4レーン × 50GbEベース[注 1] |
| 200GBASE-FR4 | 802.3bs-2017 (Clause122) | OS2: 2 km | 2 | 1271 – 1331 nm (4波長WDM) | 4レーン × 50GbEベース[注 1] |
| 200GBASE-LR4 | 802.3bs-2017 (Clause122) | OS2: 10 km | 2 | 1295.56 – 1309.14 nm (4波長WDM) | 4レーン × 50GbEベース[注 1] |
| 200GBASE-ER4 | 802.3cn-2019 (Clause122) | OSx: 40 km | 2 | 1295.56 – 1309.14 nm (4波長WDM) | 4レーン × 50GbEベース[注 1] |
| 200GBASE-VR2 (策定中) | 802.3db[23] (Clause167) | OM3: 30 m OM4: 50 m | 4 | 850 nm | 2レーン × 100GbEベース[注 2] |
| 200GBASE-SR2 (策定中) | 802.3db[23] (Clause167) | OM3: 60 m OM4: 100 m | 4 | 850 nm | 2レーン × 100GbEベース[注 2] |
| 名称 | 規格(項番) | ケーブル・ 距離長 | ケーブル 本数 | 波長 | 符号化[20][21][22] |
|---|---|---|---|---|---|
| 400GBASE-SR16 (廃止予定) | 802.3bs-2017 (Clause123) | OM3: 70 m OM4: 100 m OM5: 100 m | 32 | 850 nm | 16レーン × 25GbEベース[注 3] |
| 400GBASE-SR8 (廃止予定) | 802.3cm-2020 (Clause138) | OM3: 70 m OM4: 100 m OM5: 100 m | 16 | 850 nm | 8レーン × 50GbEベース[注 1] |
| 400GBASE-SR4.2 | 802.3cm-2020 (Clause150) | OM3: 70 m OM4: 100 m OM5: 150 m | 8 | 850 nm, 912 nm (2波長1芯双方向) | 8レーン × 50GbEベース[注 1] |
| 400GBASE-FR8 | 802.3bs-2017 (Clause122) | OSx: 2 km | 2 | 1273−1309 nm (8波長WDM[注 4]) | 8レーン × 50GbEベース[注 1] |
| 400GBASE-LR8 | 802.3bs-2017 (Clause122) | OSx: 10 km | 2 | 1273−1309 nm (8波長WDM[注 4]) | 8レーン × 50GbEベース[注 1] |
| 400GBASE-ER8 | 802.3cn-2019 (Clause122) | OSx: 40 km | 2 | 1273−1309 nm (8波長WDM[注 4]) | 8レーン × 50GbEベース[注 1] |
| 400GBASE-VR4 (策定中) | 802.3db[23] (Clause167) | OM3: 30 m OM4: 50 m OM5: 50 m | 8 | 850 nm | 4レーン × 100GbEベース[注 2] |
| 400GBASE-SR4 (策定中) | 802.3db[23] (Clause167) | OM3: 60 m OM4: 100 m OM5: 100 m | 8 | 850 nm | 4レーン × 100GbEベース[注 2] |
| 400GBASE-DR4 | 802.3bs-2017 (Clause124) | OSx: 500 m | 8 | 1311 ± 6.5 nm | 4レーン × 100GbEベース[注 2] |
| 400GBASE-FR4 | 802.3cu-2021 (Clause151) | OSx: 2 km | 2 | 1271−1331 nm (4波長WDM) | 4レーン × 100GbEベース[注 2] ベンダ間合意規格に基づく[24]。 |
| 400GBASE-LR4-6 | 802.3cu-2021 (Clause151) | OSx: 6 km | 2 | 1271−1331 nm (4波長WDM) | 4レーン × 100GbEベース[注 2] |
| 400GBASE-ZR (策定中) | 802.3cw[25] (Clause155/156) | OSx: 80 km | 2 | (未定) | 59.84375 GBaud, DP-16QAM |
ダイレクトアタッチケーブル[編集]
データセンター内サーバなどのLAN短距離接続として、Twinaxケーブルを用いた接続が規定されている。
| 名称 | 規格(項番) | コネクタ・ トランシーバ | 距離長 | 符号化 |
|---|---|---|---|---|
| 200GBASE-CR4 | 802.3cd-2018 (Clause136) | QSFP56, microQSFP, QSFP-DD, OSFP (SFF-8665) | 3 m | 4レーン × 50GbEベース[注 1] |
| 200GBASE-CR2 (策定中) | 802.3ck[26] (Clause162) | QSFP112 | 2 m | 2レーン × 100GbEベース[注 2] |
| 400GBASE-CR4 (策定中) | 802.3ck[26] (Clause162) | QSFP-DD | 2 m | 4レーン × 100GbEベース[注 2] |
バックプレーンイーサネット[編集]
1メートルの基板上配線で通信するための物理層仕様が規定されている。
| 名称 | 規格(項番) | 距離長 | 配線本数 | 符号化 |
|---|---|---|---|---|
| 200GBASE-KR4 | 802.3cd-2018 (Clause137) | 1 m | 8 | 4レーン × 50GbEベース[注 1] 挿入損失: 30 dB以下(at 13.28125 GHz) |
| 200GBASE-KR2 (策定中) | 802.3ck[26] (Clause163) | 1 m | 4 | 2レーン × 100GbEベース[注 2] 挿入損失: 28 dB以下(at 26.56 GHz) |
| 400GBASE-KR4 (策定中) | 802.3ck[26] (Clause163) | 1 m | 8 | 4レーン × 100GbEベース[注 2] 挿入損失: 28 dB以下(at 26.56 GHz) |
チップ間インタフェイス[編集]
PCS・PMD間接続インタフェイスとして以下のAUIが規定されている。
| 名称 | 規格(項番) | 距離長 | 配線本数 | 符号化 |
|---|---|---|---|---|
| 400GAUI-16 | 802.3bs-2017 (Annex120B/C) | 25 cm | 32 | 16レーン × 25GbEベース(FEC付加)[注 5] |
| 400GAUI-8 | 802.3bs-2017 (Annex120D/E) | 25 cm | 16 | 8 レーン × 50GbEベース[注 1] |
| 400GAUI-4 | 802.3ck[26] (Annex120F/G) | 25 cm | 8 | 4レーン × 100GbEベース[注 2] |
| 200GAUI-8 | 802.3bs-2017 (Annex120B/C) | 25 cm | 16 | 8レーン × 25GbEベース(FEC付加)[注 5] |
| 200GAUI-4 | 802.3bs-2017 (Annex120D/E) | 25 cm | 8 | 4 レーン × 50GbEベース[注 1] |
| 200GAUI-2 | 802.3ck[26] (Annex120F/G) | 25 cm | 4 | 2レーン × 100GbEベース[注 2] |
注釈[編集]
- ^ a b c d e f g h i j k l m n 50GbEベース = 26.5625 GBaud, PAM4 × RS/FEC(544,514)
- ^ a b c d e f g h i j k l m 100GbEベース = 53.125 GBaud, PAM4 × RS/FEC(544,514)
- ^ 25GbEベース = 25.5625 GBaud, NRZ × 64b/66b
- ^ a b c ここで用いる波長は、以下のように2つの波長帯にわかれている。
- 1273.5449, 1277.8877, 1282.2603, 1286.6629 nm (229.0, 229.8, 230.6, 231.4 THz)
- 1295.5595, 1300.0540, 1304.5799, 1309.1374 nm (233.0, 233.8, 234.6, 235.4 THz)
- ^ a b 25GbEベース(FEC付加) = 25.78125 GBaud, NRZ × 256b/257b × RS/FEC(528,514)
参考文献[編集]
- ^ Feldman, Michael (2010年2月3日). “Facebook Dreams of Terabit Ethernet”. HPCwire. Tabor Communications, Inc.. 2020年9月15日閲覧。
- ^ Craig Matsumoto (2010年10月26日). “The Terabit Ethernet Chase Begins”. Light Reading. 2011年12月15日閲覧。
- ^ “Network boffins say Terabit Ethernet is TOO FAST: Sticking to 400Gb for now”. 2020年12月2日閲覧。
- ^ Matsumoto, Craig (2010年3月5日). “Dare We Aim for Terabit Ethernet?”. Light Reading. UBM TechWeb. 2020年12月2日閲覧。
- ^ “IEEE P802.3bs 200Gb/s and 400Gb/s Ethernet Task Force” (2014年3月27日). 2021年12月10日閲覧。
- ^ “Network boffins say Terabit Ethernet is TOO FAST: Sticking to 400Gb for now”. 2017年12月14日閲覧。
- ^ On-board optics: beyond pluggables
- ^ “[STDS-802-3-400G IEEE P802.3bs Approved!]”. IEEE 802.3bs Task Force. 2017年12月14日閲覧。
- ^ “High-Speed Transmission Update: 200G/400G”. 2017年12月14日閲覧。
- ^ a b “IEEE 802.3cd” (2018年12月5日). 2021年12月10日閲覧。
- ^ a b “IEEE 802.3cn” (2019年12月19日). 2021年12月10日閲覧。
- ^ a b “IEEE 802.3cm” (2020年1月29日). 2021年12月10日閲覧。
- ^ a b “IEEE 802.3cu” (2021年2月10日). 2021年12月10日閲覧。
- ^ “The 2020 Ethernet Roadmap”. Ethernet Alliance. 2021年12月10日閲覧。
- ^ “IEEE P802.3df 200 Gb/s, 400 Gb/s, 800 Gb/s, and 1.6 Tb/s Ethernet Task Force” (2021年10月1日). 2021年12月10日閲覧。
- ^ “25 Gigabit Ethernet Consortium Rebrands to Ethernet Technology Consortium; Announces 800 Gigabit Ethernet (GbE) Specification - Ethernet Technology Consortium” (英語). 2021年3月2日閲覧。
- ^ “Recent trends in next generation terabit Ethernet and gigabit wireless local area network”. IEEE. 2017年12月14日閲覧。
- ^ “Alcatel-Lucent boosts operator capacity to deliver big data and video over existing networks with launch of 400G IP router interface”. 2021年12月10日閲覧。
- ^ “IEEE 802.3-2018” (2018年8月19日). 2021年12月10日閲覧。
- ^ a b “Exploring The IEEE 802 Ethernet Ecosystem”. IEEE (2017年6月4日). 2018年8月29日閲覧。
- ^ a b “Multi-Port Implementations of 50/100/200GbE”. Brocade (2016年5月22日). 2018年8月29日閲覧。
- ^ a b “100Gb/s Electrical Signaling”. ieee802.org. IEEE 802.3 NEA Ad hoc. 2021年12月8日閲覧。
- ^ a b c d “IEEE P802.3db 100 Gb/s, 200 Gb/s, and 400 Gb/s Short Reach Fiber Task Force” (2021年3月11日). 2021年12月10日閲覧。
- ^ “400G-FR4 Technical Specification”. 100glambda.com. 100G Lambda MSA Group. 2021年5月26日閲覧。
- ^ “IEEE P802.3cw 400 Gb/s over DWDM Systems Task Force” (2020年2月12日). 2021年12月10日閲覧。
- ^ a b c d e f “IEEE P802.3ck 100 Gb/s, 200 Gb/s, and 400 Gb/s Electrical Interfaces Task Force” (2018年5月14日). 2021年12月10日閲覧。
外部リンク[編集]
| 速度 | |
|---|---|
| 全般 | |
| 組織 | |
| 媒体 | |
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