テラビット・イーサネット

テラビット・イーサネット(Terabit Ethernet, TbE)は、イーサネットで100 Gbit/sを超える通信速度を持つネットワーク規格の総称。 1 Tbps (1000 Gbps)の通信速度を目指して開発が進められており、2024年現在 200Gbps・400Gbps・800Gbpsの通信速度を持つプロトコルが標準化されている。 100GbEが標準化された2010年代初頭から、FacebookやGoogleが早くもTbEの必要性を表明している。同時期にカリフォルニア大学サンタバーバラ校（UCSB）は、アジレント・テクノロジー、Google、インテル、ロックウェル・コリンズ、ベライゾン・コミュニケーションズから助成を受けて次世代イーサネット研究支援を開始した。 2012年後半から2013年初頭にかけて、IEEE IC (Industry Connections)プロジェクトのHigher Speed Ethernet Consensusグループでは、次世代の目標として400GbEの実現を掲げることにした。1000 Gbps動作するTbEの実現には課題が多く新機軸の技術が必要になる可能性があるが、400 Gbpsであれば既存技術の応用で実現可能と見込まれたためである。さらに、2016年1月には200GbEの追加目標が掲げられた。 2014年3月27日、IEEEは200/400Gbpsの標準化プロジェクトP802.3bsを設置し、100GbEとほぼ同じ技術を流用して策定作業を進めた。以降、200GbE/400GbE規格が相次いで承認されている。 2017年12月6日、IEEE 802.3bs 承認。200GBASE-DR4/FR4/LR4, 400GBASE-SR16/FR8/LR8/DR4 など実現可能な各種方式。 2018年12月5日、IEEE 802.3cd 承認。 200GBASE-SR4/CR4 など50GbEベースの短距離。 2019年12月20日、IEEE 802.3cn 承認。 200GBASE-ER4, 400GBASE-ER8 など50GbEベースの長距離。 2020年1月30日、IEEE 802.3cm 承認。 400GBASE-SR8/SR4.2 など50GbEベースの短距離。 2021年2月11日、IEEE 802.3cu 承認。 400GBASE-FR4/LR4-6 など100GbEベースの中距離。 2022年9月21日、IEEE 802.3ck 承認。 200GBASE-CR2/KR2, 400GBASE-CR4/KR4 など100GbEベースの銅線短距離。 2022年9月21日、IEEE 802.3db 承認。 200GBASE-VR2/SR2, 400GBASE-VR4/SR4 など100GbEベースのMMF短距離。 2020年以降、800Gbpsおよび1.6Tbpsの通信速度もIEEEのロードマップで示され、これらの実現には1レーン112GbpsのSERDES動作が要求される見通しが立てられた。その後、800GbE規格は以下のものが承認されている。 2024年2月16日、IEEE 802.3df 承認。 800GBASE-DR8/SR8/CR8 など100GbEベースの短中距離。 2016年にはすでに200Gと400G用のベンダ独自のソリューションが提供されている。シスコシステムズやジュニパーネットワークスなどが発売しているシャーシ・モジュール構成のコアルータ製品は400Gbps全二重通信をサポートしており、ラインカード（英語版）(スロット挿抜モジュール)は100GbEを1〜4ポート、400GbEを1ポート装備したものが利用できる。802.3cd承認後の2019年には200GbEのラインカードもアルカテル・ルーセントから発売された。 2022年にシスコシステムズが800GbEスイッチを、2024年にノキアが800GbE対応ルータをリリースしている。 2024年現在までにIEEE 802.3で標準化が策定されているTbE関連規格について媒体ごとに概説する。 光ファイバーケーブルによる接続では、短距離用にマルチモードファイバー(OM3, OM4, OM5)を、長距離用にシングルモードファイバー(OS1, OS2)を用いた接続が規定されている。 データセンター内サーバなどのLAN短距離接続として、Twinaxケーブルを用いた接続が規定されている。 1メートルの基板上配線で通信するための物理層仕様が規定されている。 PCS・PMD間接続インタフェイスとして以下のAUIが規定されている。 ^ a b c d e f g h i j k l m n 50Gbps = 26.5625 Gbaud × 256b/257b × 514/544 (RS-FEC) × 2bit/baud (PAM4) ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u 100Gbps = 53.125 Gbaud × 256b/257b × 514/544 (RS-FEC) × 2bit/baud (PAM4) ^ 25Gbps = 25.78125 Gbaud × 64b/66b × 1bit/baud (NRZ) ^ a b c ここで用いる波長は、以下のように2つの波長帯にわかれている。 1273.5449, 1277.8877, 1282.2603, 1286.6629 nm (229.0, 229.8, 230.6, 231.4 THz) 1295.5595, 1300.0540, 1304.5799, 1309.1374 nm (233.0, 233.8, 234.6, 235.4 THz) ^ a b 25Gbps = 25.78125 Gbaud × 256b/257b × 528/544 (RS-FEC) × 1bit/baud (NRZ) ^ Feldman, Michael (2010年2月3日). “Facebook Dreams of Terabit Ethernet”. HPCwire. Tabor Communications, Inc.. 2024年4月30日閲覧。 ^ Craig Matsumoto (October 26, 2010). “The Terabit Ethernet Chase Begins”. Light Reading. 2024年4月30日閲覧。 ^ “Network boffins say Terabit Ethernet is TOO FAST: Sticking to 400Gb for now”. 2024年4月30日閲覧。 ^ Craig Matsumoto (2010年3月5日). “Dare We Aim for Terabit Ethernet?”. Light Reading. UBM TechWeb. 2024年4月30日閲覧。 ^ “The 2016 Ethernet Roadmap”. ethernetalliance.org. 2024年4月30日閲覧。 ^ “IEEE P802.3bs 200Gb/s and 400Gb/s Ethernet Task Force” (2014年3月27日). 2024年4月30日閲覧。 ^ “High-Speed Transmission Update: 200G/400G”. 2024年4月30日閲覧。 ^ “On-board optics: beyond pluggables”. 2024年4月30日閲覧。 ^ IEEE 802.3bs. IEEE Standards Association. (2017-12-06). https://standards.ieee.org/standard/802_3bs-2017.html  ^ “[STDS-802-3-400G] IEEE P802.3bs Approved!”. IEEE 802.3bs Task Force. 2024年4月30日閲覧。 ^ IEEE 802.3cd. IEEE Standards Association. (2018-12-05). https://standards.ieee.org/standard/802_3cd-2018.html  ^ IEEE 802.3cn. IEEE Standards Association. (2019-12-20). https://standards.ieee.org/standard/802_3cn-2019.html  ^ IEEE 802.3cm. IEEE Standards Association. (2020-01-30). https://standards.ieee.org/standard/802_3cm-2020.html  ^ IEEE 802.3cu. IEEE Standards Association. (2021-02-26). https://standards.ieee.org/standard/802_3cu-2021.html  ^ a b IEEE 802.3ck. IEEE Standards Association. (2022-09-21). https://standards.ieee.org/standard/802_3ck-2022.html  ^ “IEEE P802.3ck Task Force” (2018年9月14日). 2024年4月30日閲覧。 ^ a b IEEE 802.3db. IEEE Standards Association. (2022-09-21). https://standards.ieee.org/standard/802_3db-2022.html  ^ “IEEE P802.3db Task Force” (2022年9月11日). 2024年4月30日閲覧。 ^ “The 2020 Ethernet Roadmap”. Ethernet Alliance. 2024年4月30日閲覧。 ^ “25 Gigabit Ethernet Consortium Rebrands to Ethernet Technology Consortium; Announces 800 Gigabit Ethernet (GbE) Specification - Ethernet Technology Consortium” (英語). 2024年4月30日閲覧。 ^ “Recent trends in next generation terabit Ethernet and gigabit wireless local area network”. IEEE. 2024年4月30日閲覧。 ^ a b IEEE 802.3df. IEEE Standards Association. (2024-02-15). https://standards.ieee.org/standard/802_3df-2024.html  ^ “IEEE P802.3df Task Force” (2024年2月11日). 2024年4月30日閲覧。 ^ “Alcatel-Lucent boosts operator capacity to deliver big data and video over existing networks with launch of 400G IP router interface”. 2024年4月30日閲覧。 ^ “Cisco powers up Nexus switch, offers 800GB optic modules”. 2024年4月30日閲覧。 ^ “NL-ix deploys a range of Nokia service routers” (2024年1月16日). 2024年4月30日閲覧。 ^ IEEE 802.3-2022. IEEE Standards Association. (2022-05-13). https://standards.ieee.org/ieee/802.3/10422/  ^ a b “Exploring The IEEE 802 Ethernet Ecosystem”. IEEE (2017年6月4日). 2024年4月30日閲覧。 ^ a b “Multi-Port Implementations of 50/100/200GbE”. Brocade (2016年5月22日). 2024年4月30日閲覧。 ^ a b “100Gb/s Electrical Signaling”. ieee802.org. IEEE 802.3 NEA Ad hoc. 2024年4月30日閲覧。 ^ “400G-FR4 Technical Specification”. 100glambda.com. 100G Lambda MSA Group. 2024年4月30日閲覧。 ^ “IEEE P802.3cw 400 Gb/s over DWDM Systems Task Force” (2020年2月12日). 2024年4月30日閲覧。 IEEE 802.3 （英語） IEEE P802.3bs 200Gb/s and 400Gb/s Ethernet Task Force （英語） Ethernet Alliance （英語）