テラビットイーサネット

テラビットイーサネット（TbE）は、100ギガビットイーサネットを超える速度のイーサネットです。IEEE P802.3bsタスクフォースによって開発された400ギガビットイーサネット（400G、400GbE）と200ギガビットイーサネット（200G、200GbE）^[1]規格は、100ギガビットイーサネット^{[2] [3]}とほぼ同様の技術を使用して、2017年12月6日に承認されました。^{[4] [5]} 2024年2月16日には、IEEE P802.3dfタスクフォースによって開発された800ギガビットイーサネット（800G、800GbE）規格が承認されました。^[6]

光インターネットワーキングフォーラム（OIF）は、すでに112 Gbit/sの5つの新しいプロジェクトを発表しており 、これにより第4世代（シングルレーン）100 GbEリンクも可能になる。^[7] IEEE P802.3dfタスクフォースは、2022年1月に800 Gbit/sおよび1.6 Tbit/sイーサネットの標準化に着手した。^{[8] 2022年11月、} IEEE 802.3dfプロジェクトの目標は2つに分割され、1.6Tおよび200G/レーンの作業は新しいIEEE 802.3djプロジェクトに移行された。802.3djプロジェクトのタイムラインでは、2026年7月に完了することが示されている。^[9]

FacebookやGoogleをはじめとする企業は、TbEの必要性を表明している。^[10] 400Gbit/sの速度は既存の技術で達成可能であるが、1Tbit/s（1000Gbit/s）には異なる技術が必要となる。^{[2] [11]}そのため、2012年9月に開催されたIEEE Industry Connections Higher Speed Ethernet Consensusグループ会議では、400GbEが次世代の目標として選ばれた。^[2] 2016年1月には、さらに200GbEの目標が追加されました。

カリフォルニア大学サンタバーバラ校（UCSB）は、 次世代イーサネットの研究を支援するために、アジレントテクノロジー、グーグル、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支援を得ました。 ^[12]

2016年初頭の時点で、シスコ、ジュニパー、その他の主要メーカーのシャーシ/モジュラーベースのコアルータープラットフォームは、スロットあたり400 Gbit/sの全二重データレートをサポートしています。現在、1、2、4ポートの100 GbEと1ポートの400 GbEラインカードが利用可能です。2019年初頭の時点で、802.3cd標準の承認後、200 GbEラインカードが利用可能になりました。^{[13] [14]} 2020年に、イーサネットテクノロジーコンソーシアムは800ギガビットイーサネットの仕様を発表しました。^[15]

200GイーサネットはPAM4シグナリングを使用し、クロックサイクルごとに2ビットを送信できますが、実装コストが高くなります。^[16]シスコは2022年に800Gイーサネットスイッチを導入しました。 ^[17] 2024年には、800Gイーサネットを搭載したノキアルーターが導入されました。^[18]

IEEEは短期および長期の帯域幅要件に関するビジネスニーズを調査するために、「IEEE 802.3 Industry Connections Ethernet Bandwidth Assessment Ad Hoc」を設立しました。^{[19] [20] [21]}

IEEE 802.3の「400 Gb/sイーサネット研究グループ」は、2013年3月に400 Gbit/s世代の標準規格の策定に着手しました。 ^[22]研究グループの成果は2014年3月27日に公開され、承認されました。その後、IEEE 802.3bsタスクフォース^[23]は、いくつかのリンク距離の物理層仕様を提供するための作業を開始しました。^[24]

IEEE 802.3bs規格は2017年12月6日に承認されました。^[4]

IEEE 802.3cd 規格は 2018 年 12 月 5 日に承認されました。

IEEE 802.3cn 規格は 2019 年 12 月 20 日に承認されました。

IEEE 802.3cm 規格は 2020 年 1 月 30 日に承認されました。

IEEE 802.3cu 規格は 2021 年 2 月 11 日に承認されました。

IEEE 802.3ck および 802.3db 規格は 2022 年 9 月 21 日に承認されました。

2022年11月、IEEE 802.3dfプロジェクトの目標は2つに分割され、1.6Tおよび200G/レーンの作業は新しいIEEE 802.3djプロジェクトに移行されました。

• オリジナルのIEEE P802.3dfの目的
• IEEE P802.3df の目標を更新し、100G 物理レーンを使用した 800G イーサネットに範囲を縮小
• IEEE P802.3dj 1.6 Tbit/s イーサネットおよび 200 Gbit/s レーンを採用する PHY の目標
• IEEE P802.3djの目標は2023年5月に更新され、200G/レーンのバックプレーンイーサネットが含まれるようになりました。
• IEEE P802.3djの目標は2024年1月に更新され、追加のPHYタイプが含まれるようになりました。

IEEE 802.3df 規格は 2024 年 2 月 16 日に承認されました。

10ギガビットイーサネット以降のすべての速度と同様に、この規格は全二重動作のみをサポートしています。その他の目的は次のとおりです。^[24]

1. イーサネットMACを利用してイーサネットフレームフォーマットを保存する
2. 現在のイーサネット標準の最小および最大フレームサイズを維持する
3. ^{10 −13の}ビット エラー率(BER)をサポートします。これは、10GbE、40GbE、および 100GbE に指定された10 ^{−12 BER よりも改善された値です。}
4. OTN (光トランスポート ネットワークを介したイーサネットのトランスポート)のサポート、およびオプションでEnergy-Efficient Ethernet (EEE) のサポート。

以下をサポートする物理層仕様を定義する: ^[24]

• 400 Gbit/s イーサネット
  • マルチモード光ファイバー（400GBASE-SR16）で16本の平行光ファイバーをそれぞれ25Gbit/sで使用して少なくとも100m ^{[25] [26]}
  • シングルモード光ファイバー（400GBASE-DR4）で4本の平行光ファイバーをそれぞれ100Gbit/sで使用して少なくとも500m ^{[27] [28]}
  • 8つの並列波長（ CWD​​M）をそれぞれ50Gbit/sで使用し、シングルモード光ファイバー（400GBASE-FR8）で少なくとも2km ^{[27] [29] [30]}
  • 8つの並列波長（CWD​​M）をそれぞれ50Gbit/sで使用し、シングルモード光ファイバー（400GBASE-LR8）で少なくとも10km ^{[27] [30] [31]}
  • 8 レーンおよび 16 レーンのチップ間/チップとモジュール間の電気インターフェース (400GAUI-8 および 400GAUI-16)
• 200 Gbit/s イーサネット
  • シングルモード光ファイバー（200GBASE-DR4）で500m以上、4本の平行光ファイバーをそれぞれ50Gbit/sで使用^{[32] [33]}
  • 4つの並列波長（CWD​​M）をそれぞれ50Gbit/sで使用し、シングルモード光ファイバー（200GBASE-FR4）で少なくとも2kmの距離を伝送する^{[1] [33]}
  • 4つの並列波長（CWD​​M）をそれぞれ50Gbit/sで使用し、シングルモード光ファイバー（200GBASE-LR4）で少なくとも10km ^{[1] [33]}
  • 4 または 8 レーンのチップ間/チップとモジュール間の電気インターフェース (200GAUI-4 および 200GAUI-8)

• 以下の動作用に 4 レーンの 200 Gbit/s PHY を定義します。
  • 長さが少なくとも 3 m までの銅製ツイン アクシャル ケーブル(200GBASE-CR4)。
  • 13.28125GHz（200GBASE-KR4）での総チャネル挿入損失が30dB以下のプリント回路基板バックプレーン。
• 少なくとも 100 m の長さのMMF上で動作するための 200 Gbit/s PHY (200GBASE-SR4) を定義します。

• 200 Gbit/s イーサネット
  • チップツーモジュールアプリケーション用の2レーン200 Gbit/sアタッチメントユニットインターフェース（AUI）を定義し、レーンあたり100 Gbit/sの光シグナリングに基づくPMDと互換性がある（200GAUI-2 C2M）
  • チップ間アプリケーション用の2レーン200 Gbit/sアタッチメントユニットインターフェース（AUI）を定義する（200GAUI-2 C2C）
  • 26.56 GHz (200GBASE-KR2) で挿入損失 ≤ 28 dB の電気バックプレーン上で動作するための 2 レーン 200 Gbit/s PHY を定義します。
  • 少なくとも 2 m の長さの 2 軸銅ケーブルで動作するための 2 レーン 200 Gbit/s PHY を定義します (200GBASE-CR2)
• 400 Gbit/s イーサネット
  • チップツーモジュールアプリケーション用の 4 レーン 400 Gbit/s アタッチメントユニットインターフェース (AUI) を定義し、レーンあたり 100 Gbit/s の光シグナリングに基づく PMD と互換性を持たせます (400GAUI-4 C2M)
  • チップ間アプリケーション用の 4 レーン 400 Gbit/s アタッチメント ユニット インターフェイス (AUI) を定義する (400GAUI-4 C2C)
  • 電気バックプレーン上で動作し、26.56 GHzで挿入損失≤28 dBの4レーン400 Gbit/s PHYを定義します（400GBASE-KR4）。
  • 少なくとも 2 m の長さの 2 軸銅ケーブルで動作するための 4 レーン 400 Gbit/s PHY を定義します (400GBASE-CR4)

• 400 Gbit/s イーサネット
  • 少なくとも100mの長さの8ペアのMMFで400Gbit/sの動作をサポートする物理層仕様を定義する（400GBASE-SR8）
  • 少なくとも100mの長さの4ペアのMMFで400Gbit/sの動作をサポートする物理層仕様を定義する（400GBASE-SR4.2）

• 200 Gbit/s イーサネット
  • 少なくとも40kmのSMF（200GBASE-ER4）が可能な4波長で200Gbit/sの動作をサポートする物理層仕様を提供する^[34]
• 400 Gbit/s イーサネット
  • 少なくとも40kmのSMF（400GBASE-ER8）が可能な8波長で400Gbit/sの動作をサポートする物理層仕様を提供する^[34]

• 少なくとも 2 km までの長さの SMF 上で動作するための 4 波長 400 Gbit/s PHY を定義します (400GBASE-FR4)
• 少なくとも6kmまでの長さのSMF上で動作するための4波長400Gbit/s PHYを定義する（400GBASE-LR4-6）^[35]

• DWDMシステム（400GBASE-ZR）を介して少なくとも80kmの単一波長で400Gbit/sの動作をサポートする物理層仕様を提供する^[36]コヒーレント検出を備えたデュアル偏波16状態直交振幅変調（DP-16QAM）が提案されている。^[37]

• 200 Gbit/s イーサネット
  • 少なくとも50mの長さの2対のMMFで200Gbit/sの動作をサポートする物理層仕様を定義する（200GBASE-VR2）
  • 少なくとも100mの長さの2対のMMFで200Gbit/sの動作をサポートする物理層仕様を定義する（200GBASE-SR2）
• 400 Gbit/s イーサネット
  • 少なくとも50mの長さの4ペアのMMFで400Gbit/sの動作をサポートする物理層仕様を定義します（400GBASE-VR4）。
  • 少なくとも100mの長さの4ペアのMMFで400Gbit/sの動作をサポートする物理層仕様を定義します（400GBASE-SR4）。

「IEEE P802.3db 100 Gb/s、200 Gb/s、400 Gb/s 短距離ファイバータスクフォース」

• 800Gイーサネットレートを追加し、既存のレーンあたり100Gテクノロジーを使用してポートタイプを指定します。

IEEE P802.3df 800 Gbit/s イーサネットおよび 100 Gbit/s レーンを使用する 400G および 800G PHY の目標

• 1.6Tイーサネットレートを追加し、レーンあたり200Gの新しい技術を使用してポートタイプを指定します。

IEEE P802.3dj の目標: 1.6 Tbit/s イーサネットおよび 200 Gbit/s レーンを使用する 200G、400G 800 Gb/s、1.6 Tb/s PHY

• Ethernet Alliance
• Interconnect bottleneck
• Fiber-optic cable
• Optical communication
• Parallel optical interface

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