期待のネット新技術
400・200Gb/sのサポートなど、2021年7月ミーティングへの投票は可決が多数
【光Ethernetの歴史と発展】
2021年10月12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、25/64GBASE-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。
「光Ethernetの歴史と発展」記事一覧
- 10BASE-Tと同じ仕組みの光ファイバーで最大2kmを実現「10BASE-F」
- 屈折率で伝送距離が異なる「光ファイバー」の材質と構造
- 最大100Mbpsながら伝送距離の異なる「100BASE-FX」「100BASE-SX」などの各規格
- 実効1Gbpsに到達した「1000BASE-SX/1000BASE-LX/1000BASE-CX」
- 拠点間接続に用いる「1000BASE-X」の各種関連規格
- 低価格な光ファイバーで1Gbpsを実現する車載向けがメインの「GEPOF」
- 10Mbpsの「MII」から1000MbpsのCisco独自規格「SGMII」まで
- 1波長で10Gbps、光源と到達距離の異なる「10GBASE-W/R」の各規格
- 10Gbpsのフレッツ光で使われる「10GBASE-PR」、既存ケーブルを流用できる「10GBASE-LRM」
- XENPAK→X2→XFP→SFP+と移った10GBASEのトランシーバーモジュール規格
- 10Gbpsのシリアル通信規格「XFP」、これを置き換えた「SFP+」
- 10GbEの次は40GbEと100GbE、HSSGによってともに標準化の開始へ
- 最大100Gbps、「IEEE 802.3ba」として標準化された8つの規格
- IEEE 802.3baで定義されたInterconnectとトランシーバー規格
- 100Gbpsで100mを目指す「P802.3bm」、IEEE 802.3baをブラッシュアップ
- 最大100Gbps・100mの「100GBASE-SR4」と40Gbps・40kmの「40GBASE-ER4」
- CFPのサイズ半分、最大200Gbpsの「CFP2」、さらに小型化された「CFP4」
- 40Gbpsの「QSPF+」、50Gbpsの「QSFP56」、112Gbpsの「SFP-DD」「QSFP28」
- 25Gbps×4で100Gbps、光Ethernet第2世代「IEEE 802.3bm-2015」の各規格が標準化
- 50Gbpsに対応する5つの規格「50GBASE-KR/CR/SR/FR/LR」
- 「25G PAM-4」で100/200Gbpsを実現する7規格と、SMF1対で100Gbpsの「100G PAM-4」
- 25Gbps×8の「200GBASE-R」では4つのモジュール規格が乱立
- 最大400Gbpsを実現する2つのモジュール規格「OSFP」「CDFP」
- 1レーン50Gbpsで最大400Gbpsを実現する「P802.3bs」
- レーンあたり50/25Gbpsで400Gbpsを実現する「IEEE 802.3bs」の各規格
- 53.125Gの「PAM-4」を4対束ねた「PSM4」で最大400Gbps「400GBASE-DR4」
- アクセス回線向けの光ファイバー規格「IEEE P802.3cp/P802.3cs/P802.3ct」
- 位相変調した光信号を復号するコヒーレント光、波長分離多重の「DWDM」併用の「400ZR」
- 「100GBASE-ZR」を残し「IEEE P802.3ct」から「400GBASE-ZR」を分割
- 1対のMMFで100Gbpsを目指す「IEEE P802.3db」
- IEEE標準ではない光Ethernetの各規格、100G/400G/800Gですでに登場
- SWDMを用いた100/40Gbpsの「100G-SWDM4-MSA」と「40G-SWDM4-MSA」
- 「100GBASE-LR4」と「100GBASE-SR10」の間を埋める最大100Gbpsの「100G PSM4 MSA」
- SMF1本で25Gbps×4の100Gbpsを実現、到達距離2kmの「CWDM4 MSA」、40kmの「4WDM MSA」
- 100Gbpsで10/20/40kmの到達距離を狙った「100G 4WDM-10/20/40」
- 「100G PAM-4」で最大100Gbps、到達距離2kmの「100G-FR」と10kmの「100G-LR」
- SMF1対で100Gbpsの「100G LR1-20/ER1-30/ER1-40」、4本束ねて400Gbpsの「400G-FR」
- 最大400Gbps、到達距離2kmの「400G-FR4」と到達距離10kmの「400G-LR4-10」
- 最大100Gbpsで250kmを伝送可能な「MSA-100GLH」、巨大なサイズと消費電力で採用進まず
- 最大400Gbps、到達距離10kmの「CWDM8」、8×50G NRZの採用で低コストと低電力を実現
- 400Gbpsで到達距離2kmと10kmの「CWDM8 2km/10km」、低OH濃度SMFの採用で損失を抑える
- 400Gを光ファイバー1本で双方向通信する「400G BiDi MSA」、「400GBASE-SR8」を先行規格化
- 50Gが8対で400Gbpsの「400G-BD4.2」、消費電力増や高コストが課題に
- IEEE「400GBASE-SR4.2」は先行した「400G-BD4.2」と相互互換性を確保
- 高コストで普及に至らない「400GBASE-SR8」と、さらに高価な「400GBASE-SR4.2」
- 最大800Gbpsの100G PAM-4 PHY、ベンダー各社がサポート、受発光素子普及のカギは940nm？
- ETCがリリースした「800G Ethernet」の仕様は400Gを2つ並べる構造に
- 「QSFP-DD MSA」を発展させる「QSFP-DD800」、供給電源など今後に課題も
- 最大800Gbpsを目指す「800G Pluggable MSA」、3つの変調方式を採用
- 高帯域と低レイテンシーの一方で到達距離は限界へ、800Gへ想定される4つのシナリオ
- PSM4とCWDM4で1.6Tb/secを実現し、到達距離も延長「800G Pluggable MSA」
- 800G Ethernetに関連、OSFP MSAと2つのIEEEの動向
- 800Gの本命「IEEE 802.3 Beyond 400 Gb/s Ethernet」、100/200Gの信号で800G/1.6Tを実現
- 200G×8の1.6Tbps、×4の800Gbpsでの転送実現は2023年？
- 100Gが8対の「800GBASE-VR8/SR8」が仕様に追加、BERの目標値決定にはさらなる情報が必須
- 200GにおけるElectricalインターフェースを検討、通信に必要な消費電力は半減へ
- Beyond 400 Gb/s EthernetにおけるOTNサポートは4月の投票でいったん否決
- 1.0E10年のMTTFPAを維持、1.0E-14のBER Targetには高コストなFECが必要に
- FacebookやMicrosoftのDC事業者が先行、Beyond 400G Study Groupは800Gと同時に1.6Tの標準化を主張
- 200Gの光伝送は技術的に実現可能、一定の損失を前提にすれば現実的なPAM6の検討も？
- 800Gb/sと同時に1.6Tb/s Ethernet仕様も策定へ 200Gb/sレーンの製品出荷は2027年頃？
- 到達距離10kmの「800G-LR」に向け、Coherent-Lite方式を検討を求めるGoogle
- 200Gのシリアルと800GのWDM、どっちが先に100万ポート出荷を実現できるのか？
- 400・200Gb/sのサポートなど、2021年7月ミーティングへの投票は可決が多数
- 800Gで10kmの到達距離を実現する「800Gbps/10km Reach SMF」の4案
- 800Gで到達距離40kmを目指す「ER8」、MZMを採用し、400G向けDSPを2つ並列
- 銅配線での8レーン800Gが規格化、レーンあたり200Gも実現へ？
- 「IEEE P802.3df」のPAR分割に向けた動き、作業効率化の一方で異論も？
- 800G実現に向け、PDM-32QAMで96G/192GBaudとPDM-16QAMで120G/240GBaudをリストアップ
- これまでの光Ethernet規格振り返りと、「40GBASE-FR」をめぐる議論の経緯
- 「IEEE 802.3cn-2019」は若干のパラメーター変更のみ、「100GBASE-AR/400GBASE-AR」は現時点で幻に
- 「100GBASE-AR」と「400GBASE-AR」は「IEEE P802.3cw」に、PMDの仕様を定義して2023年中ごろに標準化？
- 到達距離500mの「CWDM4-OCP-100G」、低価格な100G Ethernet規格として広く流通し始める
可決が多数を占めた2021年7月ミーティングへの投票結果
2021年7月のミーティングでは、ほかにも「200GEL（200G Electrical Lane）」のCopper Cableや、200G per LaneのKR/CRの電気的特性などの提案も行われたが、こちらは光Ethernetとは関係ないので今回は割愛したい。
そこで、8月のミーティングに話を移す前に、7月ミーティングの投票結果について紹介していきたい。
【Straw Poll #1】以下の各項目を支持するか？
- 200Gb/sのMAC層をサポート
- Chip-to-ChipおよびChip-to-Module向けに1レーンで200Gbのアタッチメントユニットをオプションでサポート
- 1対のSMFで到達距離500m以上の、200Gb/sの物理層をサポート
- 1対のSMFで到達距離2km以上の、200Gb/sの物理層をサポート
- Yes：98票
- No：3票
- もっと情報が必要：5票
- 棄権：10票
【Straw Poll #2】以下の各項目を支持するか？
- 400Gb/sのMAC層をサポート
- Chip-to-ChipおよびChip-to-Module向けに2レーンで200Gbのアタッチメントユニットをオプションでサポート
- 1対のSMFで到達距離500m以上の、200Gb/sの物理層をサポート
- Yes：88票
- No：4票
- もっと情報が必要：7票
- 棄権：7票
【Straw Poll #3】Chip-to-ChipおよびChip-to-Module向けに、16レーンで1.6Tb/sのオプションを追加すべきか
- Yes：83票
- No：4票
- もっと情報が必要：8票
- 棄権：16票
【Straw Poll #4】800Gb/sのCRについて
1）8対の2軸ケーブルで2mの到達距離をサポートすべきか
- Yes：44票
- No：3票
- もっと情報が必要：13票
- 棄権：9票
2）4対の2軸ケーブルで1mの到達距離をサポートすべきか
- Yes：33票
- No：7票
- もっと情報が必要：21票
- 棄権：8票
【Straw Poll #5】200Gb/s・400Gb/s・1.6Tb/sのCRについて
1）1.6Tb/sを8対の2軸ケーブルで1mの到達距離でサポートすべきか。
- Yes：33票
- No：10票
- もっと情報が必要：21票
- 棄権：9票
2）200Gb/sを1対の2軸ケーブルで1mの到達距離でサポートすべきか。
- Yes：33票
- No：8票
- もっと情報が必要：23票
- 棄権：9票
3）400Gb/sを1対の2軸ケーブルで1mの到達距離でサポートすべきか。
- Yes：33票
- No：10票
- もっと情報が必要：21票
- 棄権：9票
【Motion #1】IEEE 802.3 Working Group は、IEEE 802.3 Beyond 400 Gb/s Ethernet Study Groupの再結成を要請
- 参加者の返事で可決
【Motion #2】以下の項目を仕様として含める（75％）
- 200Gb/sのMAC層をサポート
- Chip-to-ChipおよびChip-to-Module向けに1レーンで200Gbのアタッチメントユニットをオプションでサポート
- 1対のSMFで到達距離500m以上の、200Gb/sの物理層をサポート
- 1対のSMFで到達距離2km以上の、200Gb/sの物理層をサポート
- 賛成：106票
- 反対：4票
- 棄権：5票
- →動議は可決
【Motion #3】以下の項目を仕様として含める（75％）
- 400Gb/sのMAC層をサポート
- Chip-to-ChipおよびChip-to-Module向けに2レーンで200Gbのアタッチメントユニットをオプションでサポート
- 1対のSMFで到達距離500m以上の、200Gb/sの物理層をサポート
- 賛成：92票
- 反対：2票
- 棄権：8票
- →動議は可決
【Motion #4】Chip-to-ChipおよびChip-to-Module向けに16レーンで1.6Tb/sのオプションを追加すべきか（75％）
- 全員参加で可決
【Motion #5】OIFおよびITU-T向けのIEEE P802.3cwの提示するドラフトに関してのコメントは、議長に編集権限を付けて一任することを決議
- 全員参加で可決
Motion #1と#5には少し説明が必要だろう。この2つは、Study Groupでの検討内容には直接には無関係な話である。
Motion #1は、OIFおよびITF-Uから1つずつリエゾンが来ており、これへの返答を議長らが作成、メンバーに開示している。これに異論があればメンバーから異議を申し立てられるがどうか？ という問いかけであり、全メンバーとも特に異論もなく、議長らの作成した返答を承認したという話である。
Motion #5は、IEEE P802.3cw 400 Gb/s over DWDM Systems Task Forceが、OIFおよびITU-T向けにリアゾン（or リアゾンの返事：どちらかは判別できず）を発行するにあたり、関連規格であるこのStudy Groupもコメントが必要になっているようで、そのコメントを行う権限を議長に一任する、という動議であり、こちらも全員賛成で可決している。
実を言えば、このIEEE P802.3cw Task ForceはIEEE P802.3ct Task Forceと統合しているのだが、これらの議長はBeyond 400G Study Groupと同じHuaweiのJohn D'Ambrosiaであり、その意味では図らずしも連動しているというべきか。ただ、一応両者は別の組織なので、一応きちんと分けることにしたという話である。
それにしても、Straw Poll #1→Motion #2、Straw Poll #2→Motion #3、Straw Poll #3→Motion #4がそのまま全部通過しているのが興味深い。さすがにStraw Pall #4/#5はまだ反対ないし様子見、というメンバーが多数ということもあって、Motionには至っていないようだ。これらは8月以降のミーティングでの課題となった格好だ。
「10GBASE-T、ついに普及へ？」記事一覧
【アクセス回線10Gbpsへの道】記事一覧
- 622Mbpsを32台のONUで分割、ATMがベースの「ITU G.983.1」仕様
- 「Bフレッツ」（100Mbps）に採用された最大622Mbpsの「B-PON」
- IEEE 802.3ahとして標準化された1Gbpsの「GE-PON」
- 2.488Gbpsの「G-PON」、B-PON後継のG.984.1/2/3/4として標準化
- 「10G-EPON」で10Gbpsに到達、IEEE 802.3avとして標準化
- NURO光 10Gに採用された10Gbpsの「XG-PON」、「G.987」として標準化
- XG-PON後継、上りも10Gbpsの「XGS-PON」と「NG-PON2」
- 25Gbpsの「NG-PON2+」、5G基地局向けバックボーン向け
- 最大100Gbpsの「100G-EPON」、2020年に標準化完了
- 【番外編】XG-PONを採用する「NURO 光 10G」インタビュー