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40 ギガビット イーサネット( 40GbE ) と100 ギガビット イーサネット( 100GbE ) は、それぞれ40ギガビット/秒(Gbit/s)と 100 ギガビット イーサネット (100GbE) の速度でイーサネット フレームを送信するコンピュータ ネットワーク技術のグループです。これらの技術は、 10 ギガビット イーサネットよりも大幅に高速です。この技術は、最初にIEEE 802.3ba-2010標準[1]で定義され、その後、802.3bg-2011、802.3bj-2014、[2] 802.3bm-2015、[3]および 802.3cd-2018 標準で定義されました。後継となる最初のテラビット イーサネット仕様は、2017 年に承認されました。[4]
標準規格では、さまざまな光および電気インターフェイスと、ポートあたりの光ファイバーストランド数を持つ多数のポート タイプが定義されています。 2 軸ケーブルによる短距離 (例: 7 m)がサポートされていますが、ファイバーの標準規格は最大 80 km に達します。
標準の開発
2006年7月18日、サンディエゴで開催されたIEEE 802.3総会において、高速イーサネットの新しい標準を調査するための高速研究グループ（HSSG）への参加呼びかけが行われた。[5]
最初の802.3 HSSG研究グループ会議は2006年9月に開催されました。[6] 2007年6月、シカゴでのNXTcommトレードショーの後、「Road to 100G」と呼ばれる業界団体が結成されました。[7]
2007年12月5日、P802.3ba 40 Gbit/sおよび100 Gbit/sイーサネットタスクフォースのプロジェクト承認要求（PAR）が、以下のプロジェクト範囲で承認されました。[8]
このプロジェクトの目的は、802.3 プロトコルを 40 Gbit/s および 100 Gbit/s の動作速度に拡張し、802.3 インターフェイスのインストール ベース、これまでの研究開発への投資、およびネットワークの運用と管理の原則との互換性を最大限に維持しながら、帯域幅を大幅に増加させることです。このプロジェクトは、対象アプリケーションの距離要件を満たす機器の相互接続を実現することを目的としています。
802.3baタスクフォースは2008年1月に初めて会合を開きました。[9]この標準規格は、2010年6月のIEEE標準委員会でIEEE Std 802.3ba-2010という名称で承認されました。[10]
最初の 40 Gbit/s イーサネット シングルモード ファイバー PMD 研究グループ会議は 2010 年 1 月に開催され、2010 年 3 月 25 日に、P802.3bg シングルモード ファイバー PMD タスク フォースが 40 Gbit/s シリアル SMF PMD に対して承認されました。
このプロジェクトの範囲は、IEEE P802.3ba プロジェクトによって修正された IEEE Std 802.3-2008 (およびその他の承認された修正または訂正) への追加と適切な変更を指定することにより、シリアル 40 Gbit/s 操作用のシングルモード ファイバー物理媒体依存 (PMD) オプションを追加することです。
2010年6月17日、IEEE 802.3ba規格が承認されました。[1] [11] 2011年3月、IEEE 802.3bg規格が承認されました。[12] 2011年9月10日、P802.3bj 100 Gbit/sバックプレーンおよび銅ケーブルタスクフォースが承認されました。[2]
このプロジェクトの範囲は、IEEE Std 802.3 への追加事項と適切な変更事項を指定して、バックプレーンおよびツイナックス銅ケーブルでの動作用に 100 Gbit/s 4 レーン物理層 (PHY) 仕様と管理パラメータを追加し、バックプレーンおよび銅ケーブルを介した 40 Gbit/s および 100 Gbit/s 動作用にオプションの Energy Efficient Ethernet (EEE) を指定することです。
2013年5月10日、P802.3bm 40Gbit/sおよび100Gbit/s光ファイバータスクフォースが承認されました。[3]
このプロジェクトは、IEEE Std 802.3 への追加事項および適切な変更事項を指定して、マルチモードおよびシングルモード光ファイバーケーブルでの動作に 4 レーンの電気インターフェイスを使用して 100 Gbit/s 物理層 (PHY) 仕様および管理パラメータを追加し、光ファイバーケーブル上で 40 Gbit/s および 100 Gbit/s で動作するためのオプションの Energy Efficient Ethernet (EEE) を指定します。さらに、長距離 (>10 km) シングルモード光ファイバーケーブルでの動作用に 40 Gbit/s 物理層 (PHY) 仕様および管理パラメータを追加します。
また、2013年5月10日には、P802.3bq 40GBASE-Tタスクフォースが承認されました。[13]
既存のメディア アクセス制御を使用し、適切な物理層管理パラメータを拡張して、バランス ツイストペア銅ケーブルで 40 Gbit/s で動作するように物理層 (PHY) を指定します。
2014年6月12日にIEEE 802.3bj規格が承認されました。[2]
2015年2月16日にIEEE 802.3bm規格が承認されました。[14]
2016年5月12日、IEEE P802.3cdタスクフォースは次世代の2レーン100Gbit/s PHYの定義に着手した。[15]
2018年5月14日、IEEE P802.3ckタスクフォースのPARが承認されました。このプロジェクトの範囲は、100Gbit/sシグナリングに基づく100Gbit/s、200Gbit/s、400Gbit/s電気インターフェースの物理層仕様と管理パラメータを追加するために、IEEE Std 802.3への追加と適切な変更を指定することです。[16]
2018 年 12 月 5 日、IEEE-SA 理事会は IEEE 802.3cd 規格を承認しました。
2018年11月12日、IEEE P802.3ctタスクフォースは、 DWDMシステム（位相変調と振幅変調とコヒーレント検出の組み合わせを使用）を介して少なくとも80kmの単一波長で100Gbit/sの動作をサポートするPHYを定義する作業を開始しました。 [17]
2019年5月、IEEE P802.3cuタスクフォースは、少なくとも2km（100GBASE-FR1）および10km（100GBASE-LR1）までの長さのSMF（シングルモードファイバー）上で動作する単一波長100Gbit/s PHYを定義する作業を開始しました。[18]
2020年6月、IEEE P802.3dbタスクフォースは、少なくとも50メートルの長さの1ペアのMMFで100Gbit/sの動作をサポートする物理層仕様を定義する作業を開始しました。[19]
2021年2月11日、IEEE-SA理事会はIEEE 802.3cu規格を承認した。[20]
2021年6月16日、IEEE-SA理事会はIEEE 802.3ct規格を承認した。[21]
2022年9月21日、IEEE-SA理事会はIEEE 802.3ckおよび802.3db規格を承認した。[22]
初期の製品
非線形媒体を介した光信号伝送は、主にアナログ設計の問題です。そのため、デジタル回路リソグラフィー（一般的にはムーアの法則に沿って進歩）よりも進化が遅くなっています。これが、10 Gbit/s の伝送システムが 1990 年代半ばから存在していたのに対し、100 Gbit/s 伝送への最初の進出が約 15 年後に起こった理由です。15 年間で 10 倍の速度向上は、ムーアの法則で一般的に引用される 1.5 年ごとに 2 倍の速度向上よりもはるかに遅いものです。
それにもかかわらず、少なくとも5つの企業（Ciena、Alcatel-Lucent、MRV、ADVA Optical、Huawei）が、2011年8月までに、さまざまなレベルの機能を備えた100Gbit/sトランスポートシステムの顧客発表を行いました。[23]ベンダーは、100Gbit/sの光パスは既存のアナログ光インフラストラクチャを使用できると主張しましたが、高速技術の導入は厳しく管理されており、サービスに移行する前に広範な相互運用性テストが必要でした。
100 Gbit/s インターフェースをサポートするルーターやスイッチの設計は困難です。IP/MPLS マイクロフロー内で順序を変更せずに、100 Gbit/s のパケット ストリームをライン レートで処理する必要があることが、その理由の 1 つです。
2011 年時点では[アップデート]、100 Gbit/s パケット処理パスのほとんどのコンポーネント (PHY チップ、NPU、メモリ) は既製品としてすぐに入手できないか、広範囲にわたる認定と共同設計が必要でした。もう 1 つの問題は、100 Gbit/s 光コンポーネントの生産量が少ないことと関係しており、特にプラグ可能、長距離、または調整可能なレーザーの種類では、これも簡単に入手できませんでした。
バックプレーン
NetLogic Microsystemsは2010年10月にバックプレーンモジュールを発表しました。[24]
マルチモードファイバー
2009年にメラノックス[25]とリフレックスフォトニクス[26]はCFP協定に基づいたモジュールを発表しました。
シングルモードファイバー
フィニサー[27]、 住友電気工業[ 28]、オプネクスト[29]は、2009年の欧州光通信会議および展示会でCフォームファクタプラガブル（CFP）合意に基づくシングルモード40または100Gbit/sイーサネットモジュールをデモしました。100GBE用の最初のレーザーは2008年にデモされました。[30]
互換性
光ファイバーIEEE 802.3ba実装は、IEEE 802.3ba インターフェイス タイプが示すように、光レイヤーと変調フォーマットが異なっていたため、多数の 40 および 100 Gbit/s ライン レート トランスポート システムと互換性がありませんでした。特に、高密度波長分割多重化を使用して 4 つの 10 Gbit/s 信号を 1 つの光媒体に詰め込んだ既存の 40 Gbit/s トランスポート ソリューションは、 4 つの 25 Gbit/s チャネルまたは 10 の 10 Gbit/s チャネルを使用した 1310 nm 波長領域の粗い WDM、または方向ごとに 4 本または 10 本の光ファイバーを使用した並列光学系を使用する IEEE 802.3ba 標準と互換性がありませんでした。
テストと測定
- クエランは2009年にテストボードを発表しました。[31]
- イクシアは物理コーディングサブレイヤーレーン[32]を開発し、2008年6月にNXTcommでテストセットアップを通じて100GbEリンクの動作を実証しました。[33]イクシアは2008年11月にテスト機器を発表しました。[34] [35]
- ディスカバリーセミコンダクターズは、2009年2月に10kmおよび40kmイーサネット規格の100Gbit/sテスト用の光電子コンバーターを発表しました。[36]
- JDS Uniphase（現VIAVI Solutions）は、2009年8月に40および100Gbit/sイーサネット用のテストおよび測定製品を発表しました。[37]
- Spirent Communicationsは2009年9月にテストおよび測定製品を導入しました。[38]
- EXFOは2010年1月に相互運用性を実証した。[39]
- Xena Networksは2011年1月にデンマーク工科大学でテスト機器のデモンストレーションを行った。[40] [41]
- Calnex Solutionsは2014年11月に100GbE同期イーサネット同期テスト装置を導入した。[42]
- Spirent Communicationsは2015年4月に100GbEおよび40GbEの障害エミュレーション用のAttero-100Gを発表しました。[43] [44]
- VeEX [45]は2012年にCFPベースのUX400-100GEおよび40GEテストおよび測定プラットフォームを導入し、[46] 2015年にはCFP2、CFP4、QSFP28、QSFP+バージョンを導入しました。[47] [48]
メラノックステクノロジーズ
メラノックステクノロジーズは、 2014年11月にConnectX-4 100GbEシングルおよびデュアルポートアダプタを発表しました。 [49]同時期に、メラノックスは100GbE銅線および光ファイバーケーブルの提供を開始しました。[50] 2015年6月、メラノックスはSpectrum 10、25、40、50、100GbEスイッチモデルを発表しました。[51]
アイティア
Aitia Internationalは2013年2月にC-GEP FPGAベースのスイッチングプラットフォームを発表しました。 [52] AitiaはFPGA開発者や学術研究者向けに100G/40GイーサネットPCS/PMA+MAC IPコアも製造しています。[53]
アリスタ
アリスタネットワークスは、2013年4月に7500Eスイッチ（最大96個の100GbEポートを搭載）を発表しました。 [54] 2014年7月、アリスタは7280Eスイッチ（100Gアップリンクポートを搭載した世界初のトップオブラックスイッチ）を発表しました。[55]
エクストリームネットワーク
エクストリームネットワークスは、 2012年11月にBlackDiamond X8コアスイッチ用の4ポート100GbEモジュールを発表しました。[56]
デル
DellのForce10スイッチは40Gbit/sのインターフェースをサポートしています。QSFP+トランシーバーを使用したこれらの40Gbit/s光ファイバーインターフェースは、Z9000分散コアスイッチ、S4810およびS4820 [57] 、ブレードスイッチMXLおよびIO-Aggregatorに搭載されています。Dell PowerConnect 8100シリーズスイッチも40Gbit/s QSFP+インターフェースを提供しています。[58]
チェルシオ
チェルシオコミュニケーションズは2013年6月に40Gbit/sイーサネットネットワークアダプタ（同社の第5世代ターミネーターアーキテクチャに基づく）を発表しました。[59]
テレソフトテクノロジーズ株式会社
テレソフトテクノロジーズは、MPAC-IPシリーズの一部であるデュアル100G PCIeアクセラレータカードを発表しました。[60]テレソフトは、STR 400G（セグメント化トラフィックルーター）[61]と100G MCE（メディアコンバータおよび拡張機能）[62]も発表しました。
商用試験と導入
1990年代後半のインターネットの成長痛に対処する必要性が差し迫っていた「10Gbit/sへの競争」とは異なり、100Gbit/s技術に対する顧客の関心は主に経済的な要因によって推進された。より高速な速度を採用する一般的な理由は以下の通りである。[63]
- 使用される光波長（「ラムダ」）の数を減らし、新しいファイバーを点灯させる必要性を減らす
- 10 Gbit/sリンクアグリゲートグループよりも効率的に帯域幅を活用する
- より安価な卸売、インターネットピアリング、データセンター接続を提供する
- 比較的高価な40Gbit/s技術をスキップし、10Gbit/sから100Gbit/sに直接移行する
アルカテル・ルーセント
2007年11月、アルカテル・ルーセントは100ギガビット/秒の光伝送の初のフィールド試験を実施しました。これは、ベライゾンネットワークの稼働中の504キロメートル区間で完了し、フロリダ州のタンパ市とマイアミ市を接続しました。[64]
7450 ESS/7750 SRサービスルーティングプラットフォームの100GbEインターフェースは2009年6月に初めて発表され、2010年6月から9月にかけてVerizon、[65] T-Systems、Portugal Telecomとのフィールドトライアルが行われました。2009年9月、アルカテル・ルーセントは、IPルーティングと光トランスポートポートフォリオの100G機能を統合ソリューション「コンバージドバックボーントランスフォーメーション」に統合しました。[66]
2011年6月、アルカテル・ルーセントは400Gbit/sの速度を実現すると宣伝されているFP3と呼ばれるパケット処理アーキテクチャを導入した。[67]アルカテル・ルーセントは2012年5月にXRS 7950コアルータ（FP3ベース）を発表した。[68] [69]
ブロケード
ブロケードコミュニケーションズシステムズは、2010年9月に最初の100GbE製品（旧ファウンドリーネットワークスMLXeハードウェアベース）を発表しました。[70] 2011年6月、この新製品はアムステルダムのAMS-IXトラフィック交換ポイントで稼働を開始しました。[71]
シスコ
シスコシステムズとコムキャストは、 2008年6月に100GbEのトライアルを発表しました。[72]しかし、パケット処理にスロットあたり40Gbit/sのCRS-1プラットフォームを使用した場合、この伝送が100Gbit/sの速度に近づくことができるかどうかは疑わしいです。シスコがAT&Tとコムキャストに100GbEを初めて導入したのは2011年4月でした。[73]同年、シスコはCRS-3と新世代のASR9Kエッジルータモデル間の100GbEインターフェイスをテストしました。[74] 2017年にシスコは32ポートの100GbE Cisco Catalyst 9500シリーズスイッチ[75]を発表し、2019年には100GbEラインカードを備えたモジュラーCatalyst 9600シリーズスイッチを発表しました[76]
ファーウェイ
2008年10月、HuaweiはNE5000eルーター向けに初の100GbEインターフェースを発表しました。[77] 2009年9月、Huaweiはエンドツーエンドの100Gbit/sリンクも実演しました。[78] Huaweiの製品には自社開発のNPU「Solar 2.0 PFE2A」が搭載されており、CFPのプラグ可能な光学系を使用していると言及されました。
2010年半ばの製品概要では、NE5000eラインカードにはLPUF-100という商用名が付けられ、100GbEポートごとに2つのSolar-2.0 NPUを反対構成（入力/出力）で使用すると説明されていた。[79]それにもかかわらず、2010年10月に同社はロシアの携帯電話事業者「メガフォン」へのNE5000eの出荷について、「最大100Gbit/sの拡張性を備えた「40GBPS/スロット」ソリューション」と言及した。[80]
2011年4月、HuaweiはNE5000eがLPU-200ラインカードを使用してスロットあたり2x100GbEインターフェースを搭載するようにアップデートされたと発表した。[81]関連するソリューション概要では、Huaweiは顧客に12万個のSolar 1.0集積回路を出荷したと報告したが、Solar 2.0の数は示さなかった。[82] 2011年8月のロシアでの試験の後、Huaweiは100Gbit/s DWDMの顧客に支払いをしたと報告したが、NE5000eの100GbE出荷はなかった。[83]
ジュニパー
ジュニパーネットワークスは2009年6月にTシリーズルーター向けに100GbEを発表しました。 [84] 1x100GbEオプションは2010年11月に続き、学術バックボーンネットワークInternet2との共同プレスリリースで、実際のネットワークで稼働する最初の100GbEインターフェースが発表されました。[85]
同年、ジュニパーはコア（Tシリーズ）とエッジ（MX 3D）ルータ間の100GbE動作を実証しました。[86]ジュニパーは2011年3月に、北米の大手サービスプロバイダ（ベライゾン[87] ）に100GbEインターフェースの最初の出荷を発表しました。
2011 年 4 月、ジュニパーは英国の教育ネットワークJANETに 100GbE システムを導入しました。[88] 2011 年 7 月、ジュニパーはオーストラリアの ISP iiNet の T1600 ルーティング プラットフォームで 100GbE を発表しました。[89]ジュニパーは 2012 年 3 月に MX ルーター用の MPC3E ライン カード、100GbE CFP MIC、および 100GbE LR4 CFP オプティクスの出荷を開始しました[要出典]。2013 年春、ジュニパーネットワークスは 2 つの 100GbE CFP スロットと 8 つの 10GbE SFP+ インターフェイスを含む MX ルーター用の MPC4E ライン カードの提供開始を発表しました[要出典]。
2015年6月、ジュニパーネットワークスは、MXおよびPTXベースのネットワークに80kmの100GbEをもたらすプラグアンドプレイソリューションであるCFP-100GBASE-ZRモジュールの提供を発表しました。[90] CFP-100GBASE-ZRモジュールは、最適化されたDSPとFEC実装を備えたDP-QPSK変調とコヒーレント受信機技術を使用しています。低電力モジュールは、MXおよびPTXルーターの既存のCFPソケットに直接後付けできます。
標準
IEEE 802.3ワーキンググループは、イーサネットデータ通信規格の保守と拡張を担当しています。802.3規格への追加作業[91]は、1文字または2文字で指定されるタスクフォースによって行われます。たとえば、802.3zタスクフォースは、オリジナルのギガビットイーサネット規格を起草しました。
802.3ba は、2010 年に 10 Gbit/s を超える速度をサポートするために 802.3 標準を変更する作業を完了した高速イーサネット タスク フォースに与えられた名称です。
802.3ba で選択された速度は、エンドポイントとリンク アグリゲーションの両方のニーズに対応するためにそれぞれ 40 ギガビット/秒と 100 ギガビット/秒でした。これは、2 つの異なるイーサネット速度が単一の標準で指定された初めてのケースでした。両方の速度を含めるという決定は、ローカル サーバー アプリケーション用に 40 ギガビット/秒の速度をサポートし、インターネット バックボーン用に 100 ギガビット/秒の速度をサポートするというプレッシャーから生まれました。この標準は 2007 年 7 月に発表され[92]、2010 年 6 月 17 日に承認されました。[10]
40/100 ギガビット イーサネット規格には、さまざまなイーサネット物理層(PHY) 仕様が含まれています。ネットワーク デバイスは、プラグ可能なモジュールを使用して、さまざまな PHY タイプをサポートできます。光モジュールは、公式の標準化団体によって標準化されていませんが、マルチソース アグリーメント(MSA) で標準化されています。40 ギガビット イーサネットと 100 ギガビット イーサネットをサポートするアグリーメントの 1 つは、100 メートル以上の距離に採用されたCFP MSA [ 93]です。QSFPおよびCXPコネクタ モジュールは、より短い距離をサポートします。[94]
この規格は 全二重動作のみをサポートしています。[95]その他の目的は次のとおりです。
- 802.3 MACを使用して802.3イーサネットフレームフォーマットを維持する
- 現在の802.3標準の最小および最大フレームサイズを維持する
- MAC/PLSサービスインターフェースで10 −12以上のビットエラー率（BER）をサポートする
- OTNに適切なサポートを提供する
- 40および100 Gbit/sのMACデータレートをサポート
- シングルモード光ファイバー(SMF)、レーザー最適化マルチモード光ファイバー(MMF) OM3 および OM4、銅ケーブルアセンブリ、およびバックプレーン上での動作のための物理層仕様 (PHY) を提供します。
物理層には以下の命名法が用いられる: [2] [3] [96]
100 m のレーザー最適化マルチモード ファイバー (OM3) の目標は、850 nm 波長の 10GBASE-SR のような光学系 (40GBASE-SR4 および 100GBASE-SR10) を備えたパラレル リボン ケーブルによって達成されました。バックプレーンの目標は、4 レーンの 10GBASE-KR タイプ PHY (40GBASE-KR4) によって達成されました。銅ケーブルの目標は、SFF-8642 および SFF-8436 コネクタを使用した 4 または 10 の差動レーンによって達成されました。10 および 40 km 100 Gbit/s の目標は、4 つの波長 (約 1310 nm) の 25 Gbit/s 光学系 (100GBASE-LR4 および 100GBASE-ER4) によって達成され、10 km 40 Gbit/s の目標は、4 つの波長 (約 1310 nm) の 10 Gbit/s 光学系 (40GBASE-LR4) によって達成されました。[97]
2010 年 1 月、別の IEEE プロジェクト承認により、40 Gbit/s シリアルシングルモード光ファイバー規格 (40GBASE-FR) を定義するタスクフォースが開始されました。これは 2011 年 3 月に 802.3bg 規格として承認されました。[12]この規格は 1550 nm の光学系を使用し、到達距離は 2 km で、1550 nm と 1310 nm の波長の光を受信できました。1310 nm の光を受信できるため、より長距離の 1310 nm PHY が開発された場合でも相互運用できます。802.3bg 伝送の波長として 1550 nm が選択された理由は、既存のテスト機器やインフラストラクチャと互換性を持たせるためです。[98]
2010年12月、10x10マルチソース契約（10x10 MSA）が開始され、光の物理媒体依存（PMD）サブレイヤーが定義され、10 Gbit/sの光レーン10本に基づく低コスト、低消費電力、プラグ可能な光トランシーバーの互換性のあるソースが確立されました。[99] 10x10 MSAは、2 kmを超えるリンク長を必要としないアプリケーション向けに、100GBASE-LR4の低コストの代替品として意図されていました。これは、1523〜1595 nmの10の波長を持つ標準シングルモードG.652.C/Dタイプの低水ピークケーブルで使用することを目的としていました。創設メンバーは、 Google、Brocade Communications、JDSU、Santurでした。 [100 ] 2011年3月に2km仕様が発表された時点で、 10x10 MSAの他の会員企業には、MRV、Enablence、Cyoptics、AFOP、oplink、Hitachi Cable America、AMS-IX、EXFO、Huawei 、Kotura、Facebook、Effdonが含まれていました。 [101] 10X10 MSAモジュールは、CFP仕様と同じサイズになる予定でした。
2014 年 6 月 12 日に、802.3bj 規格が承認されました。802.3bj 規格では、バックプレーンおよび Twin-ax ケーブル用の 100 Gbit/s 4x25G PHY (100GBASE-KR4、100GBASE-KP4、および 100GBASE-CR4) が指定されています。
2015 年 2 月 16 日に、802.3bm 規格が承認されました。802.3bm 規格では、MMF 用の低コストの光 100GBASE-SR4 PHY と、4 レーンのチップ間およびチップ間の電気仕様 (CAUI-4) が規定されています。802.3bm プロジェクトの詳細な目標については、802.3 Web サイトで確認できます。
2018年5月14日、802.3ckプロジェクトが承認されました。このプロジェクトの目的は次の通りです。[102]
- チップからモジュールへのアプリケーション用のシングルレーン 100 Gbit/s アタッチメント ユニット インターフェイス (AUI) を定義します。これは、レーンあたり 100 Gbit/s の光信号に基づく PMD と互換性があります (100GAUI-1 C2M)
- チップ間アプリケーション用のシングルレーン 100 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 (100GAUI-1 C2C)
- 26.56 GHz (100GBASE-KR1) で挿入損失 ≤ 28 dB をサポートする電気バックプレーン上で動作するためのシングルレーン 100 Gbit/s PHY を定義します。
- 長さが少なくとも 2 m の 2 軸銅ケーブル (100GBASE-CR1) で動作するためのシングルレーン 100 Gbit/s PHY を定義します。
2018 年 11 月 12 日、IEEE P802.3ct タスク フォースは、DWDM システム (100GBASE-ZR) を介して少なくとも 80 km の距離で単一波長で 100 Gbit/s の動作をサポートする PHY (位相変調と振幅変調とコヒーレント検出の組み合わせを使用) を定義する作業を開始しました。
2018 年 12 月 5 日に、802.3cd 規格が承認されました。802.3cd 規格では、50 Gbit/s レーンを使用する PHY (バックプレーンの場合は 100GBASE-KR2、twin-ax ケーブルの場合は 100GBASE-CR2、MMF の場合は 100GBASE-SR2) と、SMF の場合は 100 Gbit/s シグナリング 100GBASE-DR を使用します。
2020年6月、IEEE P802.3dbタスクフォースは、少なくとも50メートルの長さの1ペアのMMFで100Gbit/sの動作をサポートする物理層仕様を定義する作業を開始しました。[19]
2021 年 2 月 11 日に、IEEE 802.3cu 規格が承認されました。IEEE 802.3cu 規格は、少なくとも 2 km (100GBASE-FR1) および 10 km (100GBASE-LR1) までの長さの SMF (シングルモード ファイバー) 上で動作する単一波長 100 Gbit/s PHY を定義します。
100G インターフェースタイプ
コーディング方式
- 10.3125 Gbaud、NRZ（「PAM2」）および64b66b、1方向あたり10レーン
- 最も初期に使用されたコーディングの 1 つで、シングル レーン 10GE およびクアッド レーン 40G で使用されるコーディング スキームを 10 レーンに拡張します。シンボル レートが低いため、多くのケーブルを使用することになりますが、比較的長い範囲を実現できます。
- ハードウェアがポートの分割をサポートしている場合は、10×10GE へのブレークアウトも可能になります。
- 25.78125 Gbaud、NRZ（「PAM2」）および64b66b、各方向4レーン
- 上記の高速版は、2.5 倍の速度の 10GE/40GE シグナリングに直接対応します。シンボル レートが高くなると、リンクがエラーの影響を受けやすくなります。
- デバイスとトランシーバーがデュアルスピード操作をサポートしている場合は、100G ポートを再構成して 40G または 4×10G にダウンスピードすることができます。このための自動ネゴシエーション プロトコルはないため、手動で構成する必要があります。同様に、ハードウェアに実装されている場合は、ポートを 4×25G に分割できます。CWDM デマルチプレクサと CWDM 25G オプティクスが適切に使用されている場合は、CWDM4 にも適用できます。
- 25.78125 Gbaud、NRZ（「PAM2」）およびRS-FEC（528,514）で4レーン/方向
- これらのシンボル レートでエラーが発生しやすいことに対処するため、 IEEE 802.3bj / Clause 91 でリード ソロモン エラー訂正のアプリケーションが定義されています。これは、64b66b エンコーディングを 256b257b エンコーディングに置き換え、その後に RS-FEC アプリケーションを適用することで、64b66b とまったく同じオーバーヘッドになります。光トランシーバーまたはケーブルでは、これと 64b66b の間に区別はありません。一部のインターフェイス タイプ (CWDM4 など) は、「FEC ありまたはなし」で定義されています。
- 26.5625 Gbaud、PAM4、RS-FEC(544,514)、1方向2レーン
- これにより、4 つの異なるアナログ レベルによるパルス振幅変調を採用し、各シンボルが 2 ビットを伝送するようにすることで、レーンあたりの帯域幅がさらに 2 倍になります (レーン数を半分にするために使用されます)。エラー マージンを維持するために、FEC オーバーヘッドは 2.7% から 5.8% に倍増し、シンボル レートがわずかに上昇します。
- 1レーンあたり53.125 Gbaud、PAM4、RS-FEC(544,514)
- これはシリコンの限界をさらに押し広げ、以前のバージョンの 2 倍のレートのバリアントであり、1 つの中型レーンで完全な 100GE 操作を実現します。
- 1 方向あたり 1 レーンで DP-DQPSK および SD-FEC を使用した 30.14475 Gbaud
- OTN4 の開発を反映して、DP-DQPSK (デュアル偏波差動直交位相シフト キーイング) は偏波を使用してDP-QPSKコンステレーションの 1 つの軸を伝送します。さらに、新しいソフト決定 FEC アルゴリズムは、アナログ信号レベルの追加情報をエラー訂正手順への入力として受け取ります。
- 13.59375 Gbaud、PAM4、KP4 固有のコーディング、および RS-FEC(544,514)、4 レーン/方向
- RS-FEC を使用した 26.5625 Gbaud の半分の速度のバリエーションで、31320/31280 ステップでレーン番号を信号にエンコードし、さらに 92/90 フレーミングを行います。
40Gインターフェースタイプ
- 40GBASE-CR4/-KR4 に関する追加注意事項:
CL73 により、2 つの PHY 間の通信で技術機能ページを交換できるようになり、両方の PHY の速度とメディア タイプが共通になります。CL73 が完了すると、CL72 が開始されます。CL72 により、4 つのレーンの送信機のそれぞれが、リンク パートナーからのフィードバックを介してプリエンファシスを調整できます。
- 40GBASE-T
- 40GBASE-Tは、IEEE 802.3bqで定義されている、最長30mの4対平衡ツイストペアCat.8銅ケーブル用のポートタイプです。 [124] IEEE 802.3bq-2016規格は、2016年6月30日にIEEE-SA標準化委員会によって承認されました。[125]これは、 10GBASE-Tからスケールアップされた、4レーンでそれぞれ3,200MBdの16レベルPAMシグナリングを使用します。
チップ間/チップモジュール間インターフェース
- CAUI-10
- CAUI-10は802.3baで定義された100Gbit/s 10レーン電気インターフェースです。[1]
- CAUI-4
- CAUI-4は、802.3bm Annex 83Eで定義された100Gbit/sの4レーン電気インターフェースであり、NRZ変調を使用した各レーンの公称信号速度は25.78125GBdです。[3]
- 100GAUI-4
- 100GAUI-4 は、802.3cd Annex 135D/E で定義された 100 Gbit/s 4 レーン電気インターフェイスであり、NRZ 変調と RS-FEC(544,514) を使用して各レーンの公称信号速度が 26.5625 GBd であるため、100GBASE-CR2、100GBASE-KR2、100GBASE-SR2、100GBASE-DR、100GBASE-FR1、100GBASE-LR1 PHY での使用に適しています。
- 100GAUI-2
- 100GAUI-2 は、802.3cd Annex 135F/G で定義された 100 Gbit/s 2 レーン電気インターフェイスで、PAM4 変調と RS-FEC(544,514) を使用して各レーンの公称信号速度が 26.5625 GBd であるため、100GBASE-CR2、100GBASE-KR2、100GBASE-SR2、100GBASE-DR、100GBASE-FR1、100GBASE-LR1 PHY での使用に適しています。
- 100GAUI-1
- 100GAUI-1 は、802.3ck Annex 120F/G で定義された 100 Gbit/s 1 レーン電気インターフェイスであり、PAM4 変調と RS-FEC(544,514) を使用して各レーンの公称信号速度が 53.125 GBd であるため、100GBASE-CR1、100GBASE-KR1、100GBASE-SR1、100GBASE-DR、100GBASE-FR1、100GBASE-LR1 PHY での使用に適しています。
プラグ可能な光学規格
- 40Gトランシーバーフォームファクター
- QSFP + フォームファクタは、40 ギガビット イーサネットで使用するために指定されています。銅線直接接続ケーブル (DAC) または光モジュールがサポートされています (802.3 仕様の図 85–20 を参照)。40 Gbit/s の QSFP+ モジュールを使用して、10 ギガビット イーサネットの 4 つの独立したポートを提供することもできます。[ 1]
- 100G トランシーバ フォーム ファクタ
- CFP モジュールは 10 レーンの CAUI-10 電気インターフェースを使用します。
- CFP2 モジュールは、10 レーンの CAUI-10 電気インターフェースまたは 4 レーンの CAUI-4 電気インターフェースを使用します。
- CFP4モジュールは4レーンのCAUI-4電気インターフェースを使用する。[126]
- QSFP 28 モジュールは CAUI-4 電気インターフェースを使用します。
- SFP-DDまたは Small Form-factor Pluggable – Double Density モジュールは、100GAUI-2 電気インターフェイスを使用します。
- シスコのCPAK光モジュールは4レーンのCEI-28G-VSR電気インターフェースを使用しています。[127] [128]
- CXPおよびHDモジュール規格もあります。 [129] CXPモジュールはCAUI-10電気インターフェースを使用します。
光コネクタ
短距離インターフェースでは、マルチファイバープッシュオン/プルオフ（MPO）光コネクタを使用します。[1] ：86.10.3.3 40GBASE-SR4と100GBASE-SR4はMPO-12を使用し、100GBASE-SR10はファイバーストランドごとに1つの光レーンを持つMPO-24を使用します。
長距離インターフェイスでは、すべての光レーンがWDMで多重化されたデュプレックスLC コネクタが使用されます。
参照
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さらに読む
- 40 ギガビット イーサネットおよび 100 ギガビット イーサネットの要件とアプリケーションの概要 テクノロジ概要ホワイト ペーパー (アーカイブ 2009-08-01) – Ethernet Alliance
- 40 ギガビット イーサネットおよび 100 ギガビット イーサネット技術概要ホワイト ペーパー – Ethernet Alliance
外部リンク
- イーサネットアライアンス
- 「100G イーサネット チートシート: 100G イーサネットに関する記事、スライドショー、マルチメディア コンテンツのコレクション」。Network World。2009 年 11 月 19 日。2016年 8月 24 日閲覧。
- IEEE P802.3ba 40 Gbit/s および 100 Gbit/s イーサネット タスク フォース
- IEEE P802.3ba 40 Gbit/s および 100 Gbit/s イーサネット タスク フォース パブリック エリア
- 高速化研究グループの文書