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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^[1]。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^[2]。

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^[3]^[4]。さらに、2016年1月には200GbEの追加目標が掲げられた^[5]。

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^[6]し、100GbEとほぼ同じ技術を流用して策定作業を進めた^[7]^[8]。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^[9]^[10]。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^[11]。 200GBASE-SR4/CR4 など50GbEベースの短距離。
2019年12月20日、IEEE 802.3cn 承認^[12]。 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^[13]。 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^[14]。 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^[15]^[16]。 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^[17]^[18]。 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^[19]、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^[20]^[21]。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^[22]^[23]。 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、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^[24]。

2022年にシスコシステムズが800GbEスイッチ^[25]を、2024年にノキアが800GbE対応ルータ^[26]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^[27]^[15]^[17]^[22]。

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^[28]^[29]^[30]
200GBASE-DR4	802.3bs-2017 (Clause121)	OS2: 500 m	8	1311 ± 6.5 nm	4レーン × 50GbEベース^{[注 1]}
200GBASE-FR4	802.3bs-2017 (Clause122)	OS2: 2 km	2	1271 – 1331 nm (4波長WDM)	4レーン × 50GbEベース^{[注 1]}
200GBASE-LR4	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^{[注 1]}
200GBASE-SR4	802.3cd-2018 (Clause138)	OM3: 70 m OM4: 100 m	8	850 nm	4レーン × 50GbEベース^{[注 1]}
200GBASE-ER4	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^{[注 1]}
200GBASE-VR2	802.3db-2022 (Clause167)	OM3: 30 m OM4: 50 m	4	850 nm	2レーン × 100GbEベース^{[注 2]}
200GBASE-SR2	802.3db-2022 (Clause167)	OM3: 60 m OM4: 100 m	4	850 nm	2レーン × 100GbEベース^{[注 2]}

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^[28]^[29]^[30]
400GBASE-SR16	802.3bs-2017 (Clause123)	OM3: 70 m OM4: 100 m OM5: 100 m	32	850 nm	16レーン × 25GbEベース^{[注 3]}
400GBASE-FR8	802.3bs-2017 (Clause122)	OS2: 2 km	2	1273−1309 nm (8波長WDM^{[注 4]})	8レーン × 50GbEベース^{[注 1]}
400GBASE-LR8	802.3bs-2017 (Clause122)	OS2: 10 km	2	1273−1309 nm (8波長WDM^{[注 4]})	8レーン × 50GbEベース^{[注 1]}
400GBASE-DR4	802.3bs-2017 (Clause124)	OS2: 500 m	8	1311 ± 6.5 nm	4レーン × 100GbEベース^{[注 2]}
400GBASE-ER8	802.3cn-2019 (Clause122)	OS2: 40 km	2	1273−1309 nm (8波長WDM^{[注 4]})	8レーン × 50GbEベース^{[注 1]}
400GBASE-SR8	802.3cm-2020 (Clause138)	OM3: 70 m OM4: 100 m OM5: 100 m	16	850 nm	8レーン × 50GbEベース^{[注 1]}
400GBASE-SR4.2	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^{[注 1]}
400GBASE-FR4	802.3cu-2021 (Clause151)	OS2: 2 km	2	1271−1331 nm (4波長WDM)	4レーン × 100GbEベース^{[注 2]} ベンダ間合意規格に基づく^[31]。
400GBASE-LR4-6	802.3cu-2021 (Clause151)	OS2: 6 km	2	1271−1331 nm (4波長WDM)	4レーン × 100GbEベース^{[注 2]}
400GBASE-VR4	802.3db-2022 (Clause167)	OM3: 30 m OM4: 50 m OM5: 50 m	8	850 nm	4レーン × 100GbEベース^{[注 2]}
400GBASE-SR4	802.3db-2022 (Clause167)	OM3: 60 m OM4: 100 m OM5: 100 m	8	850 nm	4レーン × 100GbEベース^{[注 2]}
400GBASE-DR4-2	802.3df-2024 (Clause124)	OS2: 2 km	8	1311 ± 6.5 nm	4レーン × 100GbEベース^{[注 2]}
400GBASE-ZR (策定中)	802.3cw^[32] (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
800GBASE-VR8	802.3df-2024 (Clause167)	OM3: 30 m OM4: 50 m OM5: 50 m	16	850 nm	8レーン × 100GbEベース^{[注 2]}
800GBASE-SR8	802.3df-2024 (Clause167)	OM3: 60 m OM4: 100 m OM5: 100 m	16	850 nm	8レーン × 100GbEベース^{[注 2]}
800GBASE-DR8	802.3df-2024 (Clause124)	OS2: 500 m	16	1311 ± 6.5 nm	8レーン × 100GbEベース^{[注 2]}
800GBASE-DR8-2	802.3df-2024 (Clause124)	OS2: 2 km	16	1311 ± 6.5 nm	8レーン × 100GbEベース^{[注 2]}

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
200GBASE-CR4	802.3cd-2018 (Clause136)	QSFP56, microQSFP, QSFP-DD, OSFP	3 m	4レーン × 50GbEベース^{[注 1]}
200GBASE-CR2	802.3ck-2022 (Clause162)	QSFP112	2 m	2レーン × 100GbEベース^{[注 2]}
400GBASE-CR4	802.3ck-2022 (Clause162)	QSFP-DD	2 m	4レーン × 100GbEベース^{[注 2]}
800GBASE-CR8	802.3df-2024 (Clause162)	QSFP-DD800, OSFP	2 m	8レーン × 100GbEベース^{[注 2]}

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
200GBASE-KR4	802.3cd-2018 (Clause137)	1 m	8	4レーン × 50GbEベース^{[注 1]} 挿入損失: 30 dB以下(at 13.28125 GHz)
200GBASE-KR2	802.3ck-2022 (Clause163)	1 m	4	2レーン × 100GbEベース^{[注 2]} 挿入損失: 28 dB以下(at 26.56 GHz)
400GBASE-KR4	802.3ck-2022 (Clause163)	1 m	8	4レーン × 100GbEベース^{[注 2]} 挿入損失: 28 dB以下(at 26.56 GHz)
800GBASE-KR8	802.3df-2024 (Clause163)	1 m	16	8レーン × 100GbEベース^{[注 2]} 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
200GAUI-8	802.3bs-2017 (Annex120B/C)	25 cm	16	8レーン × 25GbEベース(FEC付加)^{[注 5]}
200GAUI-4	802.3bs-2017 (Annex120D/E)	25 cm	8	4 レーン × 50GbEベース^{[注 1]}
200GAUI-2	802.3ck-2022 (Annex120F/G)	25 cm	4	2レーン × 100GbEベース^{[注 2]}
400GAUI-16	802.3bs-2017 (Annex120B/C)	25 cm	32	16レーン × 25GbEベース(FEC付加)^{[注 5]}
400GAUI-8	802.3bs-2017 (Annex120D/E)	25 cm	16	8 レーン × 50GbEベース^{[注 1]}
400GAUI-4	802.3ck-2022 (Annex120F/G)	25 cm	8	4レーン × 100GbEベース^{[注 2]}
800GAUI-8	802.3df-2024 (Annex120F/G)	25 cm	16	8レーン × 100GbEベース^{[注 2]}

注釈

^ ^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)

参考文献

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外部リンク

IEEE 802.3 （英語）
IEEE P802.3bs 200Gb/s and 400Gb/s Ethernet Task Force （英語）
Ethernet Alliance （英語）

[50gbased-31] ^ ^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)

[100gbased-32] ^ ^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)

[25gbased-33] 25Gbps = 25.78125 Gbaud × 64b/66b × 1bit/baud (NRZ)

[wdm8-34] 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)

[5] 1273.5449, 1277.8877, 1282.2603, 1286.6629 nm (229.0, 229.8, 230.6, 231.4 THz)

[6] 1295.5595, 1300.0540, 1304.5799, 1309.1374 nm (233.0, 233.8, 234.6, 235.4 THz)

[25g+based-37] 25Gbps = 25.78125 Gbaud × 256b/257b × 528/544 (RS-FEC) × 1bit/baud (NRZ)

[1] 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。

[2] Craig Matsumoto (October 26, 2010). “The Terabit Ethernet Chase Begins”. Light Reading. 2024年4月30日閲覧。

[register2012-3] “Network boffins say Terabit Ethernet is TOO FAST: Sticking to 400Gb for now”. 2024年4月30日閲覧。

[4] 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。

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[p3bs-6] “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。

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[3bs_approval-10] “[STDS-802-3-400G] IEEE P802.3bs Approved!”. IEEE 802.3bs Task Force. 2024年4月30日閲覧。

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[29]

[30]

[注 1]

[注 2]

[注 3]

[注 4]

[31]

[32]

[注 5]