マルチギガビット・イーサネット

マルチギガビット・イーサネット(Multi-gigabit Ethernet)は、イーサネットのうち、2.5Gbps/5Gbps (2.5GbE/5GbE)の通信速度を持つネットワーク規格の総称。

IEEE 802.3(IEEE 802.3bz)では2.5GBASE-Tおよび5GBASE-Tとして標準化された。ベンダ独自の名称としてNBASE-T・MGBASE-Tとも表現される。

 歴史 
マルチギガビットイーサネットの需要が高まった背景は、IEEE 802.11acなどの高速無線規格の転送速度が向上し、既存の主流の有線接続である1000BASE-Tを上回る速度が実現しつつあったことによる。有線の上位規格である10GBASE-Tでは普及率の高いカテゴリ5eケーブルが使えないことが判明したため、既存のギガビット・イーサネットと10ギガビット・イーサネットの中間にあたる通信速度をツイストペアケーブルで安価に実現するための方法が検討されるようになった。

2014年10月に「NBASE-Tアライアンス」が設立され、シスコシステムズ・・フリースケール・ザイリンクスが参入した
。同様の目的で2014年12月には「MGBASE-Tアライアンス」が設立され、NBASE-Tとは対照的にMGBASE-Tの仕様を公開することを表明した。最終的にこの2つのアライアンスはIEEEでの標準化にあたり協同している。

IEEE 802.3の「2.5G/5GBASE-Tタスクフォース」では2015年3月に標準化作業が始まり、2016年9月23日にIEEE 802.3bzとして2.5GBASE-Tおよび5GBASE-Tの名称で承認された。

2020年6月、IEEE 802.3chとして標準化された2.5/5GBASE-T1では、主に車載組み込み機器の用途で最長15mのシングルペア通信の仕様がまとめられている。

 技術仕様 
ツイストペアケーブル#LAN規格も参照。

 媒体  名称  規格  信号帯域幅  ケーブル  ケーブル帯域幅  距離長  用途 ツイストペア 2.5GBASE-T  802.3bz-2016  100MHz  Cat.5e   100MHz  100m  ツイストペア 5GBASE-T  802.3bz-2016  200MHz  Cat.6  250MHz  100m  ツイストペア 2.5GBASE-T1  802.3ch-2020    撚対線1対    15m  車載用ツイストペア 5GBASE-T1  802.3ch-2020    撚対線1対    15m  車載用ツイストペア バックプレーン 2.5GBASE-KX  802.3cb-2018    基板上配線    1m  回路配線 5GBASE-KR  802.3cb-2018    基板上配線    1m  回路配線

 2.5G/5GBASE-T 
2016年にIEEE 802.3bzとして標準化された。伝送符号化は10GBASE-Tの方式をそのまま流用し、64b/65bのブロック変換・PAM-16・DSQ128変調を組み合わせている。この符号の動作レートを半分の400MBaud(パルス)に落とすことで5Gbpsを、さらに半分の200MBaudに落とすことで2.5Gbpsをそれぞれ実現している。これによりケーブルに要求される帯域幅が緩和されるため、2.5GBASE-T（信号帯域幅 100MHz）および5GBASE-T（同 200MHz）は、それぞれカテゴリ5e（ケーブル伝送帯域幅 100MHz）およびカテゴリ6（同 250MHz）のケーブルにおいて最長100mの接続ができるIEEE 802.3-2018, Clause 125, 126。

2.5G/5GBASE-Tでは、PoE (IEEE 802.3bt) もサポートされている。これはNBASE-Tアライアンスが特にこだわった仕様であり、Wi-Fi6対応アクセスポイントなどの高速無線LAN機器を1本のケーブル接続で給電しながら通信させることが可能となった。

 2.5G/5GBASE-T1 
2020年にIEEE 802.3chとして標準化。車載組み込み機器用途で、1対のツイストペア(シングルペア)で最大15m接続する。10GBASE-T1とともに MultiGBASE-T1 の総称で規定され、伝送符号化も共通の方式を採る。PAM4の動作レートを1406.25 Mbaud, 2812.5 MBaudにすることでそれぞれ2.5Gbps, 5Gbpsを実現しているIEEE 802.3ch, Clause 149.3.2, Figure 149-6.。

 端末側の要件 
PCやNASでマルチギガビット・イーサネットの速度を活かすには、PCのUSB端子とLanアダプタがともにUSB 3.2 Gen1(USB 3.1 Gen1,USB 3.0)に対応することや、記憶媒体とPC側の接続端子の転送速度にも注意が必要である。さらにメモリをより多く搭載することも推奨される。

 RDMAとSMBダイレクトに対応するオペレーティングシステム

5GBASE-T
 転送速度 5Gbps 以上の Lanカード や 「M.2 NVMe SSD」（PCI Express接続も参照）
 Serial ATA 3 の HDD や SSD（規格上）

2.5GBASE-T
 転送速度 2.5Gbps 以上の Lanカード
 Serial ATA 2 の HDD や SSD（規格上）

 適応・普及 
Wi-Fi5 Wave2 (802.11ac第2世代)やWi-Fi6 (802.11ax)などの広帯域な無線LANが登場すると、有線LANの1000BASE-Tがボトルネックとなった。これを10GBASE-Tに置き換えるにもカテゴリ6以上へのケーブル張り替えが必要となる。信号周波数は100BASE-TX → 1000BASE-Tの移行に際しては2倍だったのに対し、1000BASE-T → 10GBASE-Tの移行では6.4倍に上り、これは信号処理回路のコストアップに直結するため、当初は10GBASE-T機器も高価であった。

IEEE 802.3bzの標準化に先駆けて、2015年にNBASE-TアライアンスからいくつかのNBASE-T製品が先行発表されている。後方互換性も考慮され、100BASE-TX/1000BASE-T/10GBASE-T機器とのオートネゴシエーションにも対応したものがあり、NBASE-T対応製品間ではケーブル品質に応じて10G、5G、2.5Gの優先順位で通信速度が自動判別されるなお、非対応機器との接続では10G、1G、100Mの優先順位となる。また、非対応機器との接続で以下の互換性が問題となる可能性が同記事にて指摘されていた。
半二重通信（CSMA/CD）非サポート
オートネゴシエーション機能を持たない既存機器との不整合
10BASE-T非サポート。

2019年頃になり、10GbE対応機器の値下がりにより10GbE環境を個人レベルでも実現しやすくなってきたが、10GbEは一般向けとしてはオーバースペックな部分もあった。そこで、より個人向けに導入しやすい価格帯の製品として、マルチギガビット製品が多く発売されるようになった。

 参考文献 

 外部リンク 
 IEEE P802.3bz 2.5G/5GBASE-T タスクフォース 
 NBASE-T 

Category:イーサネット