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IEEE標準ではない光Ethernetの各規格、100G/400G/800Gですでに登場

【光Ethernetの歴史と発展】

  • 大原 雄介

2020年11月17日 06:00

　Ethernetというか10GBASE-Tに関しては、2017年から【10GBASE-T、ついに普及？】と題し、全11回と番外編2回をお届けした。だが、ツイストペアによる銅配線のEthernetは10GBASE-Tまでで、25/40GBASE-Tはまだまだ実用化には至っていない。

　【アクセス回線10Gbpsへの道】とも一部は被るかもしれないが、ここでは光ファイバーを利用する“光Ethernet”を紹介していこう。

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IEEE標準ではない光Ethernet規格が増加帯域高速化への要求増が標準化に要する時間を上回る

　前回までで、IEEEで標準化が行われている光Ethernetの規格に関してほぼ網羅したが、実はこのようにはIEEEで標準化されていない光Ethernetの規格というものも存在する。

　存在するというより、昨今は急速に増え始めているという方が正しい。『アクセス回線向けの光ファイバー規格「IEEE P802.3cp/P802.3cs/P802.3ct」』や、『位相変調した光信号を復号するコヒーレント光と、波長分離多重「DWDM」を併用する「400ZR」』で解説した「400ZR」などがその好例で、OIF Forumが管理している規格だ。

　その理由は非常に簡単なもので、IEEEの標準化プロセスに、おそろしく時間が掛かり過ぎるためだ。例えば、「IEEE P802.3bs」のタイムラインは以下となるが、実際にはTask Force結成の前にStudy Groupがあるわけで、IEEE 802.3bsの場合は"IEEE 802.3 400 Gb/s Ethernet Study Group"が2013年5月17日に初のミーティングを開いている。

「IEEE 802.3bs-2017」は、ほぼこのタイムライン通りに標準化が進んだ珍しい（?）例で、数か月の遅れは珍しくなく、1年遅れるものも、ままある。出典は"IEEE P802.3bs 400GbE Adopted Timeline"

　その後、2014年5月にTask Forceが結成。同年9月にDraft 1.0が出て、そこから何度も投票を繰り返しつつ、2017年12月6日に「IEEE 802.3bs-2017」として標準化が完了しているわけで、Study Groupから数えると3年半余り、Task Force結成から数えても2年半ちょっと要している。

　これは、IEEEの標準化プロセスではごく一般的なもので、ここまで手間をかけることへの理由はちゃんとあるのだが、「そんなに待っていられるか」という声があるのも事実だ。

　特にバックボーン向けは、利用する帯域がほぼ毎年のように増えてゆき、これに伴って無理やりEthernetのポートを増やしていく対応を余儀なくされている。「3年待てば速度が2倍の規格が標準化される。それまで待て」と言われても、悠長には待っていられないわけだ。

　しかも運がいい（悪い？）ことに、トランシーバーモジュールの標準化が急速に進んだ。標準化といっても、以前こちらで触れたように多数の規格があるので、どれを選ぶかという話はある。だが、どれを選んでも規格はすでに定まっている。

　そもそもトランシーバーモジュールは、以下の図の赤枠で示した部分なので、上位層から見たときには、200GMIIなり400GMIIで接続されていさえすれば、中身がどうなっているかは原則無縁である。

赤枠は筆者が追加。もちろんこれは単純化した例で、実際にはここにGearboxが入るなど、いろいろと複雑だったりする。出典は「IEEE 802.3-2018」のFigure 119-1

　であれば「200GMIIや400GMIIをきちんとサポートしていれば、中身はIEEE標準でなくてもいいよね？」という機運が沸き起こることになる。かくして、IEEE標準ではないEthernetが登場することとなった。

100G/400G/800Gで登場しているIEEE標準ではない光Ethernet規格

　そしておそらく、こうしたものが最初に登場し始めたのは100Gbpsの時代だ。筆者が知っているだけで以下がある（ほかにもあるかもしれない）。やや毛色は違うが、ここに冒頭で名前が出た「OIF Forum」を追加してもいい気もする。

　同様に400G Ethernetに関してもがすでに以下の各規格が標準化されていて、モジュールも出ている。

　さらに言えば、まだIEEEが標準化を始めていない800G Ethernetについても以下の規格が存在しており、OSFPなどはすでに800G Capableのモジュール規格（100G×8、400G×2など）を用意している。このあたりのスピード感は、明らかにIEEEの標準規格よりも上だ。

IEEEでも800G Ethernetに関する議論を開始、標準化完了は2024年以降か

　ここで少し脇にそれるが、IEEEは800G Ethernetを無視しているわけではない。すでにIEEEの802.3は"Beyond 400 Gb/s Ethernet"というCall for interestを受け取っており、これに関する電話会議が2020年11月9日～19日（つまりまさに今）行われている最中である。

　最終的にどんな話になるかは、電話会議の結果がまとめられるまでは分からないが、Call for Interestのプレゼンテーションを見る限り、当初はレーンあたり100Gbpsだが、これに続いてレーンあたり200Gbpsも視野に入れ、トータルで800Gbps～1.6Tbpsを狙う規格の策定を狙っているようだ。

　ただ今からStudy Groupを結成するとして、そこからTask Forceへと移るのは2021年末～2022年初頭、標準化が完了するのは早くて2024年かそれ以降になると思われる。ところがユーザーが欲しいのは今すぐなのであり、このミスマッチを埋めるのが、独自規格のEthernetということになる。

　このあたりはEthernet Allianceのロードマップを見ても分かる内容だ。以降のスライドは2020年ロードマップからの抜粋であるが、Etheret Allianceは800G/1.6Tの標準化が完了するのは2023年頃を想定しているように思える。以下を見る限り、標準化された規格は2023年あたりまで出てこない、というのが現状の想定である。

こちらは全レーンをあわせた速度を示している。2023年あたりをターゲットに、2022～2024年あたりのどこかを示しているように思える
一番下はレーンあたり、一番上は全レーンあわせた速度を示す。現状はまだレーンあたり50Gbps止まりで、100Gを達成するのは2021年あたりとされる。レーンあたり200Gbpsは2020年台後半だろうか？
これは非常に分かりやすいというか、何というか。ただ、EPONとかCopperまで混じっているが……。出典は2020 Roadmap（Ethenet Alliance）

　その一方、現在標準化されている独自規格の一覧（左）を見ると、すでにさまざまな独自規格が登場していることが分かる。ここには800G/1600GBASEの規格の欄はまだないが、おそらく2021年あたりのロードマップには、まず800GBASEの欄が追加されるのではないかと思われる。

　ここで話を戻そう。こうした独自規格が広く利用されるようになると、相互接続性の保証などは、原則としてそのMSAなりAllianceなりが担保することになる。ただ、現実問題として、複数メーカーのトランシーバーモジュールを混在させるケースはあまりなかったりする。

　さらに言えば、こうした高速なEthernetを運用する場合、まず送受信を行うスイッチがこうした規格に対応している必要があって、逆に言えば、そのスイッチが対応している規格から選ぶということになる。

　そのスイッチにしても、例えばCiscoのようにスイッチとモジュールの両方を手掛けているベンダーであれば、結局そのベンダーのトランシーバーモジュールを選ぶということになりがちで、実際にはあまり問題は発生しなかったりする（さすがに自社の製品同士の相互接続性はメーカーが保証してくれるはずだ）。

　このため、こうしたあたりに気を付ければ問題ない、という割り切りがユーザーの側にもあるようで、IEEEの標準化を待たずにこうしたMSAのモジュールを導入・運用するケースがずいぶん増えてきたように思う。

　ということで、次回からは、こうした独自規格を紹介していきたい。

大原 雄介

フリーのテクニカルライター。CPUやメモリ、チップセットから通信関係、OS、データベース、医療関係まで得意分野は多岐に渡る。ホームページはhttp://www.yusuke-ohara.com/