テラビット・イーサネット
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、2024年現在 200Gbps・400Gbps・800Gbps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[5]。
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[6]し、100GbEとほぼ同じ技術を流用して策定作業を進めた[7][8]。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[9][10]。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[11]。 200GBASE-SR4/CR4 など50GbEベースの短距離。
- 2019年12月20日、IEEE 802.3cn 承認[12]。 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[13]。 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[14]。 400GBASE-FR4/LR4-6 など100GbEベースの中距離。
- 2022年9月21日、IEEE 802.3ck 承認[15][16]。 200GBASE-CR2/KR2, 400GBASE-CR4/KR4 など100GbEベースの銅線短距離。
- 2022年9月21日、IEEE 802.3db 承認[17][18]。 200GBASE-VR2/SR2, 400GBASE-VR4/SR4 など100GbEベースのMMF短距離。
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[19]、これらの実現には1レーン112GbpsのSERDES動作が要求される見通しが立てられた[20][21]。その後、800GbE規格は以下のものが承認されている。
- 2024年2月16日、IEEE 802.3df 承認[22][23]。 800GBASE-DR8/SR8/CR8 など100GbEベースの短中距離。
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のラインカードもアルカテル・ルーセントから発売された[24]。
2022年にシスコシステムズが800GbEスイッチ[25]を、2024年にノキアが800GbE対応ルータ[26]をリリースしている。
規格一覧[編集]
2024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[27][15][17][22]。
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[28][29][30] |
|---|---|---|---|---|---|
| 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-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-ER4 | 802.3cn-2019 (Clause122) |
OS2: 40 km | 2 | 1295.56 – 1309.14 nm (4波長WDM) |
4レーン × 50GbEベース[注 1] |
| 200GBASE-VR2 | 802.3db-2022 (Clause167) |
OM3: 30 m OM4: 50 m |
4 | 850 nm | 2レーン × 100GbEベース[注 2] |
| 200GBASE-SR2 | 802.3db-2022 (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[28][29][30] |
|---|---|---|---|---|---|
| 400GBASE-SR16 | 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-FR8 | 802.3bs-2017 (Clause122) |
OS2: 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) |
OS2: 10 km | 2 | 1273−1309 nm (8波長WDM[注 4]) |
8レーン × 50GbEベース[注 1] |
| 400GBASE-DR4 | 802.3bs-2017 (Clause124) |
OS2: 500 m | 8 | 1311 ± 6.5 nm | 4レーン × 100GbEベース[注 2] |
| 400GBASE-ER8 | 802.3cn-2019 (Clause122) |
OS2: 40 km | 2 | 1273−1309 nm (8波長WDM[注 4]) |
8レーン × 50GbEベース[注 1] |
| 400GBASE-SR8 | 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-FR4 | 802.3cu-2021 (Clause151) |
OS2: 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[31]。 |
| 400GBASE-LR4-6 | 802.3cu-2021 (Clause151) |
OS2: 6 km | 2 | 1271−1331 nm (4波長WDM) |
4レーン × 100GbEベース[注 2] |
| 400GBASE-VR4 | 802.3db-2022 (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 | 802.3db-2022 (Clause167) |
OM3: 60 m OM4: 100 m OM5: 100 m |
8 | 850 nm | 4レーン × 100GbEベース[注 2] |
| 400GBASE-DR4-2 | 802.3df-2024 (Clause124) |
OS2: 2 km | 8 | 1311 ± 6.5 nm | 4レーン × 100GbEベース[注 2] |
| 400GBASE-ZR (策定中) |
802.3cw[32] (Clause155/156) |
OSx: 80 km | 2 | (未定) | 59.84375 Gbaud, DP-16QAM |
| 名称 | 規格(項番) | ケーブル・ 距離長 |
ケーブル 本数 |
波長 | 符号化 |
|---|---|---|---|---|---|
| 800GBASE-VR8 | 802.3df-2024 (Clause167) |
OM3: 30 m OM4: 50 m OM5: 50 m |
16 | 850 nm | 8レーン × 100GbEベース[注 2] |
| 800GBASE-SR8 | 802.3df-2024 (Clause167) |
OM3: 60 m OM4: 100 m OM5: 100 m |
16 | 850 nm | 8レーン × 100GbEベース[注 2] |
| 800GBASE-DR8 | 802.3df-2024 (Clause124) |
OS2: 500 m | 16 | 1311 ± 6.5 nm | 8レーン × 100GbEベース[注 2] |
| 800GBASE-DR8-2 | 802.3df-2024 (Clause124) |
OS2: 2 km | 16 | 1311 ± 6.5 nm | 8レーン × 100GbEベース[注 2] |
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 |
3 m | 4レーン × 50GbEベース[注 1] |
| 200GBASE-CR2 | 802.3ck-2022 (Clause162) |
QSFP112 | 2 m | 2レーン × 100GbEベース[注 2] |
| 400GBASE-CR4 | 802.3ck-2022 (Clause162) |
QSFP-DD | 2 m | 4レーン × 100GbEベース[注 2] |
| 800GBASE-CR8 | 802.3df-2024 (Clause162) |
QSFP-DD800, OSFP |
2 m | 8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 | 802.3ck-2022 (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 | 802.3ck-2022 (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) |
| 800GBASE-KR8 | 802.3df-2024 (Clause163) |
1 m | 16 | 8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 |
|---|---|---|---|---|
| 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-2022 (Annex120F/G) |
25 cm | 4 | 2レーン × 100GbEベース[注 2] |
| 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-2022 (Annex120F/G) |
25 cm | 8 | 4レーン × 100GbEベース[注 2] |
| 800GAUI-8 | 802.3df-2024 (Annex120F/G) |
25 cm | 16 | 8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 50Gbps = 26.5625 Gbaud × 256b/257b × 514/544 (RS-FEC) × 2bit/baud (PAM4)
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u 100Gbps = 53.125 Gbaud × 256b/257b × 514/544 (RS-FEC) × 2bit/baud (PAM4)
- ^ 25Gbps = 25.78125 Gbaud × 64b/66b × 1bit/baud (NRZ)
- ^ 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 25Gbps = 25.78125 Gbaud × 256b/257b × 528/544 (RS-FEC) × 1bit/baud (NRZ)
参考文献[編集]
- ^ Feldman, Michael (2010年2月3日). “Facebook Dreams of Terabit Ethernet”. HPCwire. Tabor Communications, Inc.. 2024年4月30日閲覧。
- ^ Craig Matsumoto (2010年10月26日). “The Terabit Ethernet Chase Begins”. Light Reading. 2024年4月30日閲覧。
- ^ “Network boffins say Terabit Ethernet is TOO FAST: Sticking to 400Gb for now”. 2024年4月30日閲覧。
- ^ Craig Matsumoto (2010年3月5日). “Dare We Aim for Terabit Ethernet?”. Light Reading. UBM TechWeb. 2024年4月30日閲覧。
- ^ “The 2016 Ethernet Roadmap”. ethernetalliance.org. 2024年4月30日閲覧。
- ^ “IEEE P802.3bs 200Gb/s and 400Gb/s Ethernet Task Force” (2014年3月27日). 2024年4月30日閲覧。
- ^ “High-Speed Transmission Update: 200G/400G”. 2024年4月30日閲覧。
- ^ “On-board optics: beyond pluggables”. 2024年4月30日閲覧。
- ^ IEEE 802.3bs. IEEE Standards Association. (2017-12-06)
- ^ “[STDS-802-3-400G] IEEE P802.3bs Approved!”. IEEE 802.3bs Task Force. 2024年4月30日閲覧。
- ^ IEEE 802.3cd. IEEE Standards Association. (2018-12-05)
- ^ IEEE 802.3cn. IEEE Standards Association. (2019-12-20)
- ^ IEEE 802.3cm. IEEE Standards Association. (2020-01-30)
- ^ IEEE 802.3cu. IEEE Standards Association. (2021-02-26)
- ^ a b IEEE 802.3ck. IEEE Standards Association. (2022-09-21)
- ^ “IEEE P802.3ck Task Force” (2018年9月14日). 2024年4月30日閲覧。
- ^ a b IEEE 802.3db. IEEE Standards Association. (2022-09-21)
- ^ “IEEE P802.3db Task Force” (2022年9月11日). 2024年4月30日閲覧。
- ^ “The 2020 Ethernet Roadmap”. Ethernet Alliance. 2024年4月30日閲覧。
- ^ “25 Gigabit Ethernet Consortium Rebrands to Ethernet Technology Consortium; Announces 800 Gigabit Ethernet (GbE) Specification - Ethernet Technology Consortium” (英語). 2024年4月30日閲覧。
- ^ “Recent trends in next generation terabit Ethernet and gigabit wireless local area network”. IEEE. 2024年4月30日閲覧。
- ^ a b IEEE 802.3df. IEEE Standards Association. (2024-02-15)
- ^ “IEEE P802.3df Task Force” (2024年2月11日). 2024年4月30日閲覧。
- ^ “Alcatel-Lucent boosts operator capacity to deliver big data and video over existing networks with launch of 400G IP router interface”. 2024年4月30日閲覧。
- ^ “Cisco powers up Nexus switch, offers 800GB optic modules”. 2024年4月30日閲覧。
- ^ “NL-ix deploys a range of Nokia service routers” (2024年1月16日). 2024年4月30日閲覧。
- ^ IEEE 802.3-2022. IEEE Standards Association. (2022-05-13)
- ^ a b “Exploring The IEEE 802 Ethernet Ecosystem”. IEEE (2017年6月4日). 2024年4月30日閲覧。
- ^ a b “Multi-Port Implementations of 50/100/200GbE”. Brocade (2016年5月22日). 2024年4月30日閲覧。
- ^ a b “100Gb/s Electrical Signaling”. ieee802.org. IEEE 802.3 NEA Ad hoc. 2024年4月30日閲覧。
- ^ “400G-FR4 Technical Specification”. 100glambda.com. 100G Lambda MSA Group. 2024年4月30日閲覧。
- ^ “IEEE P802.3cw 400 Gb/s over DWDM Systems Task Force” (2020年2月12日). 2024年4月30日閲覧。
外部リンク[編集]
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