800G Ethernetに関連、OSFP MSAと2つのIEEEの動向

モジュール仕様を定めるOSFP MSA、Rev 4.0で800Gの規定が大幅増

　OSFPそのものは、2020年9月掲載の『最大400Gbpsを実現する2つのモジュール規格「OSFP」「CDFP」』で紹介している。

　OSFPは、あくまでモジュール規格の仕様を定めるMSAであり、要するにGAUIとのインターフェースと、電気／機械的特性を定めるのが主なところで、800Gをどう変調するのか、といった話には、当然ながらノータッチだ。

　当初から800Gまでスケールさせることが想定されていたが、仕様として正式にサポートされたのは2021年5月28日にリリースされた"OSFP OCTAL SMALL FORM FACTOR PLUGGABLE MODULE Rev 4.0"からだ。

　具体的には、Specificationの"Optical PMD Block Diagrams"へ800Gが追加された格好だ。この章で定義されているものは、一覧としては以下のように増加しており、Rev 1.12まではChapter 7までだった章番号も、Rev 2.0ではChapter 9へ、Rev 3.0～4.0ではChapter 10へと増えている。

　そして以下の各図がRev 4.0で追加された800G（ないし2x400G）の規定となる。

順列組み合わせといった感じになっているが、OSFPとしては「800GAUI-16」や「800GAUI-4」は想定しておらず、インターフェースは100Gbpsのみだ。出典は"OSFP OCTAL SMALL FORM FACTOR PLUGGABLE MODULE Rev 4.0"（OSFP MSA）

　基本的は、スイッチ側とのインターフェースは「800GAUI-8」（つまり100Gレーン×8）で、あとは変調方式に応じてCDR（Clock Data Recovery：クロックとデータを分離／重畳）した後で、それぞれの変調方式に応じたトランシーバーをつなぐ、というだけの話となる。

　ここに挙げられた規格は、標準化がすでに進んでいるようなものではなく、OSFPとして利用されそうな接続方法をあらかじめ列挙し、それを標準化した、というだけのようだ。Rev 3.0→Rev 4.0で追加・変更されたほかの項目には以下のようなものがある。

• フロントパネル部が大型化されたType 2/Type 3のモジュール形状を追加
• モジュールにおけるラッチ部分のリリースメカニズムを明確化
• コネクタの温度要件が追加
• Type 2/3モジュールのインピーダンス試験要件が追加
• モジュール格納用ケージの上に搭載されるヒートシンク「OSFP-RHS（Riding Heat Sink）」の位置を微調整
• Dual Mini-LC/Dual Duplex LC/Dual CS/Dual MPO/Dual MXC/8×MDC/8×SNの光ファイバーコネクタ利用規定を追加
• モジュールへの最大供給電力を10Aとし、最大33Wまで利用可能に（Rev 3.0は6.4Aで最大21.1W）
• 最大でも2Wまでの低電力モードを追加

従来モジュール（上段）から16mm延長したType 2（中段）と、さらに高さも3.6mm引き上げたType 3（下段）を追加

Dual Duplex LCの例。4点とも出典は"OSFP OCTAL SMALL FORM FACTOR PLUGGABLE MODULE Rev 4.0"（OSFP MSA）

MPOを縦にして2つ並べる格好となるDual MPOの例

8×MDCの例。8本のコネクタを無理やり突っ込んでいるかたちで、やや苦しい気が

　このうちType 2/3は、8対16本の光ファイバーをMPO以外で接続する（Dual MPOの例や、8×MDCの例が分かりやすい）場合に、フロント側の面積が足りないことに配慮しての対応であろうし、供給電力を最大33Wまで広げたのは（800Gで必要とされると考えられる）30Wモジュールへの対応ということになる。

　ただ、違いはその程度でしかない。個人的には、電源ピンの数が4本のままで10A（ということはピンあたり2.5A！）って大丈夫なのだろうか？　というあたりがちょっと心配ではあるが、その程度である。

800G Ethernetに関係する2つのIEEE、問題はその先の光変調か？

　さて、MSAの側の説明が終わったので、IEEEの動向について紹介しよう。IEEE 802.3 ETHERNET WORKING GROUPでは、現在もいくつかのTaskが走っているが、この中で800G Ethernetに関係しそうなのは以下の2つである。

• IEEE P802.3ck 100 Gb/s, 200 Gb/s, and 400 Gb/s Electrical Interfaces Task Force
• IEEE 802.3 Beyond 400 Gb/s Ethernet Study Group

　このうち前者は、『HDRは好スタート、InfiniBandのこの先は？』や、『ETCがリリースした「800G Ethernet」の仕様は400Gを2つ並べる構造に』で紹介していて、要するにPMDのSpecificationなのだが、タイトルからも分かるように、本来は100～400G向けである。

　実際、Objectiveそのものには800Gとの文字は出てこないが、レーンあたり100Gの、しかも低コストの方式が確立できれば、それを8対にするだけで800Gになるわけで、現状はまだStudy Group段階の800G Ethernetの検討において、それこそ「800GBASE-SR8」などはこの400Gレーンを前提にするだろうことは明白である。

MAC data rateが100G/200G/400Gなので、このままだと800Gは利用できないわけだが、800Gを400G×2として使う（「ETC」におけるこの図などは、モロにこの方式）という利用が可能だ

上から5つ目の項目を「four-lane」から「eight-lane」へ読み替えれば800Gとなるわけだ。出典は"IEEE 802.3CK100 Gb/s PER ELECTRICAL LANEOBJECTIVES"

　ちなみにこの「P802.3ck Task Force」、当初は2021年の3月に技術的な検討が終わり、これをDraft 1.5としたが、すぐにDraft 2.0に昇格。以後Working Group内での投票が行われている段階だ。

　大まかな仕様の変更は2022年1月までに完了予定で、そのあとはIEEE SAによるスポンサー投票の段階を経て、2022年7月に標準化が完了の予定となっている。

　もっとも、P802.3ckのうち800Gの光Ethernetで利用できる部分は、要するにPCSの部分だけであり、その先のPMAの部分に関しては、あまり役に立たない。

　そもそもP802.3ckは、「100GBASE-KR1」や「100GBASE-CR1」がメインの規格である。ただ、上記の図のコメントへ書いたとおり、Optical Ethernet向けとして「100GAUI-1 C2M」の規格も内包される予定で、これを8つ並べれば「800GAUI-8」になる、というだけの話だ。問題はその先、つまり光変調をどうするか、という話になるわけだ。