最大100Mbpsながら伝送距離の異なる「100BASE-FX」「100BASE-SX」などの各規格

「IEEE 802.3u-1995」として定義された「100BASE-TX」「100BASE-FX」

　前回は光ファイバーの話で終始したが、再び光Ethernetに戻そう。10Mbpsの普及に伴い、より高速なネットワークへの要望が高まるのは、当然のことだろう。

　IEEEは1992年11月、「HSSG（High Speed Study Group）」という名称で、まず100Mbps Ethernetの検討を開始。翌1993年9月に、これはIEEE P802.3u 100Mb/s Ethernet Task Forceへと昇格し、1994年5月にDraft 1.0が完成した。

　ここからTask Force Review、Working Group ballot、Sponsor ballotを経て、1995年6月に「IEEE 802.3u-1995」として標準化が完了した。ここで定義されたのが、以下の2種類である。

• 100BASE-TX（CAT5ケーブルを利用し、4対のツイストペア全部を利用する通信方式）
• 100BASE-FX（光ファイバー2本と波長1310nmの光源を組み合わせ、100Mbpsの双方向通信を行う。最長到達距離は2km）

　もっとも、IEEE 802.3uが決まるまでも一筋縄ではいかなかった。Study Groupの時点で存在した競合規格は、FDDI/FDDI II/FiberChannel/HIPPI/TCNS/ISO-Ethernetなどさまざまあったが、いずれも難ありということで候補から落ちていった。だが、Task Forceでやや揉めたのが、「100VG-AnyLAN」を推す声があったことだ。これは当時、HPとAT&Tの半導体部門が共同で策定したもので、以下のような特徴があった。

• Demand Priorityベースの送信制御
• CDMA/CDではなくToken Passing方式の排他制御
• 配線そのものはCAT3で利用できる（ただし4対の信号線が必要なので、1,2pinと3,6pinのみ配線されている2対の10BASE-T用ケーブルは使えない）

　ただ、そもそもCDMA/CDではない時点でEthernetなのか？という議論もあり、最終的にTask Forceでは100VG-AnyLAN推進派に対し、これをFast Ethernetではなく、別の規格として標準化を進めるように勧告。これを受け、最終的に「IEEE 802.12-1995」として標準化されたが、Statusが“Inactive-Withdrawn”となっていることからも分かるように、普及には程遠い状況で終わってしまっている。

1310nmのレーザー光源で全二重のリングを構成する「100BASE-FX」

　「100BASE-FX」の方は、これに比べてまだ順調だったと言える。競合にあたる規格はほとんどなく、10BASE-Fの延長というかたちで仕様策定が完了している。

　ただ、レーザー光源は850nmから1310nmに切り替わった。この理由としては、当時の半導体レーザーでは、850nmだと100Mbpsの速度を出すのが難しかった（レーザーの送信側は間に合ったらしいが、受信側が結構大変だったという話を聞いたことがある）。

　一方、先ほどもちらっと出てきたFDDIでは、既に100Mbpsの速度を1310nmのレーザー光源で実現していた。これをそのまま転用すれば確実に実現できる、という目途が立ったことが、採用の大きな理由だったそうだ。

　ちなみにFDDIというのはFiber Distributed Data Interfaceの略で、ANSIのX3-T9が標準化を主導した。構成としては、トークンリングと同じリングバスの形式で、以下の図のように、全二重を実現するために信号の向きを逆転させたファイバー同士でリングを構成する。

　ちなみにFDDIと言いつつ、実際には同軸ケーブルでの構成も可能で、その場合は厳密にはCDDI（Cable Distributed Data Interface）という名称であるが、現場ではFDDIで通っていた。

850nmのレーザー光源とマルチモードファイバーを組み合わせた「100BASE-SX」

　ただし、ここからいろいろと問題が出てくる。FDDIはそもそもホスト向けというか、バックボーンのサーバー同士の接続に用いることが多かったので、ある意味コストは多少高くても問題なかった。しかし、100BASE-FXが普及を始めるにつれ、「そうは言っても高い」という声が次第に出始めた。大まかに言って、当時の1310nm関連機器は、850nm機器と比較して2倍（レーザー光源も受光素子に加えて、ファイバーもシングルモードだと当然高くなる）という話であった。

　また、シングルモードファイバーは、到達距離は2kmほどで長距離接続には向いているが、逆にもっと短距離でいい場合にはむしろ不向きだ。そこで登場したのが、850nmのレーザー光源とマルチモードファイバーを組み合わせた「100BASE-SX」だ。

　ただ、不幸だったのは、この短距離向け100Mbpsの規格策定がIEEEではなくTIA（Telecommunication Industries Association：米通信工業会）で行われたことだ。最終的に850nmの光源とマルチモード光ファイバーを組み合わせた100Mbpsの規格が「ANSI/TIA/EIA-785-2001」として2000年に標準化される。

　実は規格として10BASE-FXへの後方互換性も維持されており、到達距離は最大で550m（300mという数値もあって条件が異なるようだ）を確保。ただ、安価な部品を採用できる分、コストは100BASE-FXの半分とは言わないまでも、それなり安くなる見込みだった。

　本来ならこちらが先に出るべきだったのでは？という気もしなくはないのだが、IEEE 802.3には取り込まれることがなかった。それもあって結局広く普及したとは言い難く、現在では既に使われなくなっている。

「IEEE 802.3ah」として標準化された100BASE-LX10/BX10、ベンダー独自規格も……

　この頃のIEEEにとっては、短距離向けの規格はあまり眼中になかった。というのは短距離はそれこそ100BASE-TXを使えばいいという立場で、むしろもっと長距離の伝送が可能な方法を模索していた。これが2004年に「IEEE 802.3ah」として標準化された、100BASE-LX10と100BASE-BX10である。

　どちらも最長10kmの到達距離を実現するためのものだが、大きな違いは100BASE-LX10が送信と受信で2本の光ファイバーで1対になっているのに対し、100BASE-BX10では送信1310nm、受信1550nmというように利用する波長を変更し、以下の図2のように1本の光ファイバーで送受信とも可能にする仕組みだ。2種類の波長の光は、それぞれの波長を通す（それ以外は反射する）ハーフミラーを使って分解するかたちとなる。

　この方式でも、特に長距離になればケーブル代も馬鹿にならない。ケーブル代自体はざっくり半分になる一方で、新たにハーフミラーが必要になることや、この当時は1310nmと比べてもさらに高価な1550nm対応の部品を必要とするといった欠点もあり、コスト面でどちらが有利かと言われると。ちょっと判断が難しいところがある。

　さて、これ以外にも、「100BASE-LFX」や「100BASE-EX」、「1000BASE-ZX」といった規格も存在した。ただ、これらは100BASE-XXXの名前が付いてはいるものの、実際はIEEEもTIAも無関係な、ベンダーの独自規格である。

　100BASE-LFXは、OM1（コア径62.5μm／クラッド径125μmで、850nmの波長で200MHz・kmの伝達特性）ないしOM2（コア50μm／クラッド径125μmで、850nmの波長で500MHz・kmの伝達特性）の光ファイバーで最長2kmであるが、これを4kmまで広げたものである。

　一方、100BASE-EXは1310nmの光源とシングルモードファイバーで最長40km、100BASE-ZXは光源を1550nmに切り替えて、最長80kmまでの到達を実現するというものだ。どのみちこれらは、それこそデータセンター間の接続といった用途に向けたもので、配線の両側に同じベンダーの機器が入ることは珍しくない。

　そうなると、ベンダー独自であってもそのベンダーがサポートする限り問題はないという考え方は確かにあり、多少リスクがあっても（40kmなり80kmなりで届かない場合、間にリピーターを挟む必要があるが、この電源をどう取るかといった問題を含め、当然リピーターの数が少ないほど）安く済むことになる。

　リスクというのは、ベンダーを変更する必要が出たときに、配線のやり直しになる可能性が捨てられないところだ。こうした問題もあり、あまり広く使われたとは言い難い。