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。

 歴史 
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。

 市場動向 
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、(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。

 規格一覧 
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<ref
name="3ck" />。

 光ファイバーケーブル 
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。

+ 200GbE 光ファイバーケーブル規格 名称  規格(項番)  ケーブル・  距離長  ケーブル  本数  波長  符号化  802.3bs-2017  (Clause121) OS2: 500 m  8 1311 ± 6.5 nm 4レーン × 50GbEベース  802.3bs-2017  (Clause122) OS2: 2 km  2 1271 – 1331 nm  (4波長WDM) 4レーン × 50GbEベース  802.3bs-2017  (Clause122) OS2: 10 km  2 1295.56 – 1309.14 nm  (4波長WDM) 4レーン × 50GbEベース  802.3cd-2018  (Clause138) OM3: 70 m  OM4: 100 m  8 850 nm 4レーン × 50GbEベース  802.3cn-2019  (Clause122) OS2: 40 km  2 1295.56 – 1309.14 nm  (4波長WDM) 4レーン × 50GbEベース  802.3db-2022  (Clause167) OM3: 30 m  OM4: 50 m  4 850 nm 2レーン × 100GbEベース  802.3db-2022  (Clause167) OM3: 60 m  OM4: 100 m  4 850 nm 2レーン × 100GbEベース

+ 400GbE 光ファイバーケーブル規格 名称  規格(項番)  ケーブル・  距離長  ケーブル  本数  波長  符号化  802.3bs-2017  (Clause123) OM3: 70 m  OM4: 100 m  OM5: 100 m  32 850 nm 16レーン × 25GbEベース  802.3bs-2017  (Clause122) OS2: 2 km  2 1273−1309 nm  (8波長WDM) 8レーン × 50GbEベース  802.3bs-2017  (Clause122) OS2: 10 km  2 1273−1309 nm  (8波長WDM) 8レーン × 50GbEベース  802.3bs-2017  (Clause124) OS2: 500 m  8 1311 ± 6.5 nm 4レーン × 100GbEベース  802.3cn-2019  (Clause122) OS2: 40 km  2 1273−1309 nm  (8波長WDM) 8レーン × 50GbEベース  802.3cm-2020  (Clause138) OM3: 70 m  OM4: 100 m  OM5: 100 m  16 850 nm 8レーン × 50GbEベース  802.3cm-2020  (Clause150) OM3: 70 m  OM4: 100 m  OM5: 150 m  8 850 nm, 912 nm  (2波長1芯双方向) 8レーン × 50GbEベース  802.3cu-2021  (Clause151) OS2: 2 km  2 1271−1331 nm  (4波長WDM) 4レーン × 100GbEベース  ベンダ間合意規格に基づく。  802.3cu-2021  (Clause151) OS2: 6 km  2 1271−1331 nm  (4波長WDM) 4レーン × 100GbEベース  802.3db-2022  (Clause167) OM3: 30 m  OM4: 50 m  OM5: 50 m  8 850 nm 4レーン × 100GbEベース  802.3db-2022  (Clause167) OM3: 60 m  OM4: 100 m  OM5: 100 m  8 850 nm 4レーン × 100GbEベース  802.3df-2024  (Clause124) OS2: 2 km  8 1311 ± 6.5 nm 4レーン × 100GbEベース   (策定中) 802.3cw  (Clause155/156) OSx: 80 km  2 (未定) 59.84375 Gbaud, DP-16QAM

+ 800GbE 光ファイバーケーブル規格 名称  規格(項番)  ケーブル・  距離長  ケーブル  本数  波長  符号化  802.3df-2024  (Clause167) OM3: 30 m  OM4: 50 m  OM5: 50 m  16 850 nm 8レーン × 100GbEベース  802.3df-2024  (Clause167) OM3: 60 m  OM4: 100 m  OM5: 100 m  16 850 nm 8レーン × 100GbEベース  802.3df-2024  (Clause124) OS2: 500 m  16 1311 ± 6.5 nm 8レーン × 100GbEベース  802.3df-2024  (Clause124) OS2: 2 km  16 1311 ± 6.5 nm 8レーン × 100GbEベース

 ダイレクトアタッチケーブル 
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。

 名称  規格(項番)  コネクタ・  トランシーバ  距離長  符号化  802.3cd-2018  (Clause136) QSFP56,  microQSFP,  QSFP-DD,  OSFP  3 m 4レーン × 50GbEベース  802.3ck-2022  (Clause162) QSFP112  2 m 2レーン × 100GbEベース  802.3ck-2022  (Clause162) QSFP-DD  2 m 4レーン × 100GbEベース  802.3df-2024  (Clause162) QSFP-DD800,  OSFP  2 m 8レーン × 100GbEベース

 バックプレーンイーサネット 
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。

 名称  規格(項番)  距離長  配線本数  符号化  802.3cd-2018  (Clause137)  1 m  8 4レーン × 50GbEベース  挿入損失: 30 dB以下(at 13.28125 GHz)  802.3ck-2022  (Clause163)  1 m  4 2レーン × 100GbEベース  挿入損失: 28 dB以下(at 26.56 GHz)  802.3ck-2022  (Clause163)  1 m  8 4レーン × 100GbEベース  挿入損失: 28 dB以下(at 26.56 GHz)  802.3df-2024  (Clause163)  1 m  16 8レーン × 100GbEベース  挿入損失: 28 dB以下(at 26.56 GHz)

 チップ間インタフェイス 
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。

 名称  規格(項番)  距離長  配線本数  符号化  802.3bs-2017  (Annex120B/C)  25 cm  16 8レーン × 25GbEベース(FEC付加)  802.3bs-2017  (Annex120D/E)  25 cm  8 4 レーン × 50GbEベース  802.3ck-2022  (Annex120F/G)  25 cm  4 2レーン × 100GbEベース  802.3bs-2017  (Annex120B/C)  25 cm  32 16レーン × 25GbEベース(FEC付加)  802.3bs-2017  (Annex120D/E)  25 cm  16 8 レーン × 50GbEベース  802.3ck-2022  (Annex120F/G)  25 cm  8 4レーン × 100GbEベース  802.3df-2024  (Annex120F/G)  25 cm  16 8レーン × 100GbEベース

 注釈 

 参考文献 

 外部リンク 
 IEEE 802.3 
 IEEE P802.3bs 200Gb/s and 400Gb/s Ethernet Task Force 
 Ethernet Alliance 

Category:イーサネット