400Gbps ステータスアップデートと800Gbpsへの道
Shishio Tsuchiya
shtsuchi@arista.com

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クラウドネットワークでの100Gから400Gへの移行

Source: Brad Booth and Tom Issenhuth Microsoft, IEEE 802.3bs 400G

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100G-DCO

400G-ZR

100G-LR4400G-LR4

100G-CWDM4100G-PSM4400G-FR4
400G-DR4100G-AOC

400G-AOC

100G-CR4
4x25G-CR

400G-CR8
8x50G-CRSoC(Silicon On Chip)の容量変化
Lane(SerDes)のスピード
シリコンチップ

オプティクス

サポートできるLane数• SerDesスピードおよび1チップでサポートできるLane数によりSoC容量が決まる• ムーアの法則(2年間に2倍)をネットワークに
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Lane速度の変化
Lane速度

10Gbps

25Gbps50Gbps100Gbps

1X

10G

25G

50G

100G

2X

-50G

100G

200G

4X

40G

100G

200G

400G

8X

--400G

800G

時期

2011/20122015/20162018/20192020/2021

4年

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3年

2年

サーバー
インターフェース

Leaf-Spine
インターフェース

ブロードコム XGS/Tomahawk収容効率の変化
2015

2017

2018

Tomahawk2

Tomahawk3

Tomahawk

256x25G SerDes
6.4Tbps

128x25G SerDes
3.2Tbps7060X
32x100Gbps

x2

7260X364x100Gbps

x2• 収容効率が向上するにつれてフロントポートも増える• 1年間で2倍の向上が見られた
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256x50G SerDes
12.8Tbps
7260X332x400Gbps

ブロードコム DNX/Jericho収容効率の変化
2014

2016

2017
x1.12x4
Arad

Jericho

400Gbps

7280SE-68
1.36 Tbps
Aradx3

1.6Tbps

7280SR-48C6
2.16Tbps
Jericho

2018
x5.56

Jericho+

1.8Tbps

7280SR2K-48C6
2.88Tbps
Jericho+

Jeriho2

10Tbps

7280CR3-32P4
4.8Tbps
Jericho2• VoQ/ラージルーティングテーブル/MPLSの対応のJerichoシリースはストレージ/サービスプロバイダー領域で多く使用される• 5年間で20倍強の成長をしている
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ブロードコム DNX/Jericho収容効率の変化
2014

2016

2017

x2.66

x2.25
AradFE1600

Jericho

7500E30Tbps

2018

FE3600Jericho+

7500R
7500R2
115Tbps 150Tbps

Jeriho2

FE96007500R3
230Tbps• DNXでは同時にFabricチップもリリースされる/Jericho2に対応したFE9600がリリース• これを用いて、モジュラー型のシステムを構成できる
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PAM4(Pulse Amplitude Modulation:4パルス振幅変調)• 400G転送では従来のNRZ(Non Return to Zero)からPAM4に移行• 01,10,11,00の4つの電圧レベルのパルス信号として伝送
NRZ waveform for data: 0 1 1 0 1 1 0 0111

PAM-4 waveform for data: 0 1 1 0 1 1 0 0Amplitude

Amplitude0000Time
Eye diagram for NRZ data

81111Public. Copyright © Arista 2018. All rights reserved.

01110100100
Time
Eye diagram for PAM-4 data

0100

PAM4のインターフェース
400Gオプティクス

既存100Gオプティクス
電気信号: 4 x 25G NRZ

SwitchASIC

光波長: 4 x 25G NRZ

電気信号: 8 x 50G PAM-4

光波長: 8 x 50G PAM-4
OSFP or QSFP-DD

QSFPSwitchASIC

400G-SR8400G-2FR4DACs

または
光波長:4x 100G PAM-4
OSFP or QSFP-DD
SwitchASIC

8 x 50G->
4 x 100G
Gearbox
400G-DR4400G-FR49Public. Copyright © Arista 2018. All rights reserved.

オプティカルトランシーバー
1.
2.
3.

電気信号部分IEEEで定義される
SFP/SFP+/QSFPなど
MTP/LC/LR/SRなど
1.電気信号:IEEEで定義

3.光学インターフェース
コネクタタイプ

2.メカニカルフォームファクター
アライアンスやMSA(Multi-Source Agreements)で定義
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400Gのフォームファクター

CFP8

QSFP-DD

OSFP

サイズ(HxLxT)

40x102x9.5

18.35x89.4x8.5

22.58x107.8x13.0*

MSA

http://www.cfp-msa.org/

http://www.qsfp-dd.com/

http://osfpmsa.org/

1Uでの最大パフォーマンス

8xCFP8
3.2Tbps

36 x QSFP-DD
14.4Tbps

36 x OSFP
14.4Tbps• 1U最大14.4Tbpsに収容可能なフォームファクターはOSFPとQSFP-DD*ヒートシンクを内蔵
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OSFPとQSFP-DDの比較

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メディア

OSFP

QSPF-DD

800G/ZRに必要な20Wに耐えうるか◎

X

800Gbpsへの上位互換◎X

100Gbpsへの下位互換◎アダプタを使用◎DAC最大長3m

2.5m

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7060X4 〜2つの400GEインタフェースの選択肢〜
Tomahawk3• 32 x 400G OSFP

• 32 x 400G QSFP-DD- 128 x 100G (パラレルオプティクス&ケーブル)- 128 x 100G (パラレルオプティクス&ケーブル)- 32 x 100G (OSFP-QSFP アダプタ)- 32 x 100G (QSFP28オプティクス)- QSFP28オプティクスと完全コンパチブル- QSFP28オプティクスと完全コンパチブル

業界標準インターフェースを選択可能な一貫したアーキテクチャー
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シリコン成長による収容能力の変化
256x25G SerDes
6.4TbpsTomahawk2

128x25G SerDes
Tomahawk
3.2Tbps7060X
32x100Gbps

x2

7260X364x100Gbps
900Gbpsx4
Jericho+

Jericho+

Jericho+

Jericho+

7500R2-36Q• キャパシティの拡大により大きなシステムの構築• フロント構成を変えずに、チップ数を減らし、省電力化していく
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7360X4128x100Gbps

x2600Gbps
x6
7500R-36Q

Tomahawk3

256x50G SerDes
12.8Tbps

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4.8TbpsJeriho2

7500R3-36Q

シリコンスイッチSerDesの予想されるスピードの組み合わせ年

2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024

10G-NRZ

40%

20%

15%

10%

5%

3%

2%

1%

25G-NRZ

60%

80%

65%

40%

20%

12%

8%4%50G-PAM4

0%0%

20%

50%

60%

42%

30%

20%

100G-PAM40%0%0%0%

15%

43%

60%75%• 50G-PAM4は2019年に増加して、2020年中に25G-NRZを超える• 100G-PAM4は2021年に増加して、2022年に50G-PAM4を超える

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PAM4のインターフェース
400Gオプティクス
電気信号: 8 x 50G PAM-4

光波長: 8 x 50G PAM-4

電気信号: 4 x 100G PAM-4

OSFP or QSFP-DD
SwitchASIC
with50GPAM4400G-SR8400G-2FR4DACs

OSFP or QSFP-DD
SwitchASIC
with100GPAM4400G-DR4400G-FR4400G-LR4または
光波長:4x 100G PAM-4Switch
ASIC
with50GPAM4OSFP or QSFP-DD
8 x 50G->
4 x 100GGearbox
400G-DR4400G-FR4Public. Copyright © Arista 2018. All rights reserved.

光波長: 4 x 100G PAM-4

http://100glambda.com/

IEEEスタンダード/100G Lambda MSA

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名称

スタンダード

200GBASE-CR4

IEEE802.3cd

400GBASE-SR8

IEEE802.3cm
Breakout 8x 50G-SRはIEEE802.3bs

400GBASE-DR4

IEEE802.3bs
Breakout 100G-DR(IEEE802.3cd)

400GBASE-FR4

100G Lambda MSA
http://100glambda.com/

200GBASE-FR4

2FR4は 2x 200GBASE-FR4100GBASE-DR

IEEE802.3cd

100GBASE-FR

100G Lambda MSA
http://100glambda.com/

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400G-ZRおよび400G-ZR+• 業界最初のマルチベンダーDWDMスタンダード• デジタルコヒーレントオプティクスによる着脱可能• 400G/300G/200G/100Gスピード対応- 400G-16QAM- 300G-8QAM- 200G-QPSK- 100G-QPSK• 400G-ZR :100km/15W• 400G-ZR+: 1000km/ 20W
40ポートSFP+
2ポートCFP2-DCO
48ポートSFP+
6ポートQSFP
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32ポートQSFP
4ポート OSFP

800Gモジュール
名称仕様

想定電力

Dual 400G-FR4

8x112G-PAM4電気インタフェース
Dual CS Duplexファイバー

18-20W

800G-FR8/LR8/CWDM88x112G-PAM4電気インターフェースDual LCファイバー

18-20W

800G-OSFP-ZR(100km)

800G-16QAM
8x100G SerDes電気インターフェース
ファイバー毎に52Tbps(C+L Band)

20W

800G-CR8
8x100G-CR

800G-SR8400G-AOC

2m

100m

2x400G-DR4
2x400G-FR4

800G-LR8800G-CWDM8800G-ZR(100km)

1km

10km

100km

• OCP2018などで112G-PAM4のデモンストレーションを実施• 800G/Dual 400Gでは20Wに耐えうるフォームファクターが必要• OSPFはDACから800G-ZRすべてのシナリオでサポートが可能
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OSFPとQSFP-DDのSパラメーター比較

https://multilaneinc.com/s-parameter-data-osfp/

https://multilaneinc.com/s-parameter-data-qsfp-dd/• 26GHzでのQSFP-DDの挿入損失はOSFPに比較して6dbほど悪い
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まとめ100GSerDes時期予想• 2020年:最初の100G SERDESスイッチチップとオプティクスモジュールが到着• 2021年:最初の100G SERDESシステムの製品が出荷• 2022年:100G SERDESが主要になる

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関連ニュース• Cisco Announces Intent to Acquire Acacia
Communications, Inc.
- https://www.cisco.com/c/en/us/about/corporate-strategy-office/acquisitions/acacia.html• EIGHT INDUSTRY LEADERS COLLABORATE TO
INCREASE PLUGGABLE TRANSCEIVER SPEEDS
TO 800 GBPS
- http://www.qsfp-dd800.com/index.php/2019/09/17/eight-industry-leaders-collaborate-to-increasepluggable-transceiver-speeds-to-800-gbps/

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参照URL• 12.8 Tbps StrataXGS® Tomahawk® 3 Ethernet Switch Series- https://jp.broadcom.com/products/ethernet-connectivity/switching/strataxgs/bcm56980-series• 10 Tb/s StrataDNX™ Jericho2 Ethernet Switch Series- https://jp.broadcom.com/products/ethernet-connectivity/switching/stratadnx/bcm88690#overview• Arista 400G Transceivers and Cables: Q&A- https://www.arista.com/assets/data/pdf/Datasheets/Arista-400G_Optics_FAQ.pdf

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Thank You
www.arista.com
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