テラビット・イーサネット

テラビット・イーサネット（TbE）とは

テラビット・イーサネット（Terabit Ethernet, TbE）は、イーサネットの通信規格で、100ギガビット毎秒（Gbps）を超える超高速通信を実現する技術の総称です。特に1テラビット毎秒（1 Tbps = 1000 Gbps）の速度を目指して開発が進められており、2024年現在では、200Gbps、400Gbps、800Gbpsの通信速度を持つプロトコルが標準化されています。これらの規格は、データセンターや通信インフラの高速化に不可欠な技術となっています。

TbEの歴史

100GbEが標準化された2010年代初頭には、すでにFacebookやGoogleなどの大手IT企業がTbEの必要性を提唱していました。同時期にカリフォルニア大学サンタバーバラ校（UCSB）は、大手テクノロジー企業からの助成を受け、次世代イーサネットの研究を開始しました。この動きが、TbEの開発を加速させる原動力となりました。

2012年から2013年にかけて、IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）のプロジェクトでは、次世代の目標として400GbEの実現を掲げました。1000Gbps（1Tbps）のTbE実現には多くの課題があり、新たな技術が必要となる可能性がありましたが、400Gbpsであれば既存技術の応用で実現可能と判断されたためです。さらに、2016年には200GbEの標準化目標も追加されました。

2014年3月には、IEEEが200/400Gbpsの標準化プロジェクト（P802.3bs）を立ち上げ、100GbEの技術をベースに策定作業が進められました。これにより、200GbEと400GbEの規格が相次いで承認されることになりました。

2017年から2022年にかけて、IEEEは様々な規格を承認しました。

2017年12月: IEEE 802.3bs承認。200GBASE-DR4/FR4/LR4、400GBASE-SR16/FR8/LR8/DR4など、多様な方式が実現可能になりました。
2018年12月: IEEE 802.3cd承認。200GBASE-SR4/CR4など、50GbEをベースとした短距離接続の規格が策定されました。
2019年12月: IEEE 802.3cn承認。200GBASE-ER4、400GBASE-ER8など、50GbEベースの長距離接続に関する規格が定められました。
2020年1月: IEEE 802.3cm承認。400GBASE-SR8/SR4.2など、50GbEベースの短距離接続が標準化されました。
2021年2月: IEEE 802.3cu承認。400GBASE-FR4/LR4-6など、100GbEベースの中距離接続の規格が策定されました。
2022年9月: IEEE 802.3ck承認。200GBASE-CR2/KR2、400GBASE-CR4/KR4など、100GbEベースの銅線短距離接続が標準化されました。
2022年9月: IEEE 802.3db承認。200GBASE-VR2/SR2、400GBASE-VR4/SR4など、100GbEベースのMMF（マルチモードファイバー）短距離接続が標準化されました。

2020年以降は、800Gbpsおよび1.6Tbpsの通信速度がIEEEのロードマップに示され、これらの実現には1レーンあたり112GbpsのSERDES動作が要求される見通しが立てられました。その後、800GbEの規格も承認されています。

2024年2月: IEEE 802.3df承認。800GBASE-DR8/SR8/CR8など、100GbEベースの短中距離接続が標準化されました。

TbEの市場動向

2016年には、すでに200Gと400Gに対応したベンダー独自のソリューションが登場しました。シスコシステムズやジュニパーネットワークスなどが、400Gbps全二重通信をサポートするコアルータ製品を発売しています。これらの製品では、ラインカード（スロット挿抜モジュール）が、100GbEを複数ポート、または400GbEを1ポート装備しています。2019年には、アルカテル・ルーセントから200GbEのラインカードも発売されました。

2022年にはシスコシステムズが800GbEスイッチを、2024年にはノキアが800GbE対応ルータをリリースしており、TbEの普及が進んでいます。

TbEの規格一覧

現在までにIEEE 802.3で標準化されたTbE関連の規格を、接続媒体別に概説します。

光ファイバーケーブル: 短距離用にはマルチモードファイバー（OM3, OM4, OM5）が、長距離用にはシングルモードファイバー（OS1, OS2）が用いられます。これらの光ファイバーケーブルは、高速かつ安定した通信を可能にします。
ダイレクトアタッチケーブル: データセンター内のサーバなど、短距離接続にはTwinaxケーブルが用いられます。Twinaxケーブルは、コスト効率に優れ、手軽に高速接続を実現できます。
バックプレーンイーサネット: 基板上の配線（1メートル以内）で通信するための物理層仕様が規定されています。これにより、機器内部での高速通信が可能になります。
チップ間インタフェイス: PCS（Physical Coding Sublayer）とPMD（Physical Medium Dependent）間の接続インタフェイスとして、AUI（Attachment Unit Interface）が規定されています。これにより、チップ間の高速データ転送が実現されます。

まとめ

テラビット・イーサネットは、高速通信を実現する上で不可欠な技術です。データセンターや通信インフラの進化を支え、今後もその重要性は増していくでしょう。技術の進歩により、より高速で効率的なネットワークが実現することが期待されます。

注釈

参考文献

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）

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