超高速ネットワークが越えられない「400Gbpsの壁」：超高速ネットワークの挫折と復活【第3回】（3/3 ページ）

[大原雄介，著]

越えられない「400Gbpsの壁」

　100GbEはこうして普及期に入ったわけだが、これに先んじてIEEEは次のイーサネットの規格策定を始めていた。テラビットイーサネット（TbE）と呼ばれる次世代イーサネットは、2012年ころからGoogleやFacebookといった大手事業者からそのニーズが上がっており、これに応える形でIEEEもまず「IEEE 802.3 Industry Connections Ethernet Bandwidth Assessment Ad Hoc」という名称のインダストリーコネクション（業界連携委員会）で、ニーズを吸い上げるとともに簡単なケーススタディーを開始した。2013年3月にIEEEは、このニーズ調査やケーススタディーを基に400Gb/s Ethernet Study Groupというスタディーグループ（研究委員会）を立ち上げた（400Gb/s Ethernet Study Groupの公式サイト）。この段階で明らかにしたのは「400Gbpsまでは既存の技術の延長で実現できるが、その先はまったく新しい技術が必要」と判断したことだ。

　TbEについてはいったん棚上げとし、まずは200Gbpsと400Gbpsのギガビットイーサネット規格（以下、それぞれ200GbE、400GbE）の実現を急ぐことになる。このスタディーグループの成果を基に、2014年3月にはタスクフォース（プロジェクトチーム）の「IEEE 802.3bs Task Force」が構成される。現時点ではまだこの802.3bsは標準化作業中の段階であり、まだ審議が続いている（参考：IEEEのタスクフォースのWebページ）。ただし今はどちらかというと細部を詰めている段階で、基本的な部分はほぼ固まったと考えてよいだろう。規格としては以下の表4に示した7種類をまず用意する模様だ。

表4　400GbEの主要規格

規格名	ケーブル構成	最大伝送距離
200GBASE-DR4	50Gbps×4対（8芯）	500メートル
200GBASE-FR4	50Gbps（WDM）×4芯	2キロ
200GBASE-LR4		10キロ
400GBASE-SR16	25Gbps×16対（32芯）	OM3タイプの光ファイバーが70メートル、OM4タイプの光ファイバーが100メートル
400GBASE-DR4	100Gbps×4対（8芯）	500メートル
400GBASE-FR8	50Gbps（WDM）×8対（16芯）	2キロ
400GBASE-LR8		10キロ

　このうち400GBASE-SR16に関しては既存の100GbEの技術をそのまま利用した形だが、大きく仕組みが発展したのは400GBASE-DR4と200GBASE-DR4である。どちらも信号の変調方式としてPAM4（PAM：パルス振幅変調）を採用している。一般的な変調方式であるNRZは、信号レベル（光の振幅）をオンとオフの2段階で示す。PAM4はNRZとは異なり、信号レベルを2段階ではなく4段階に変更するので、信号1サイクル当たり2bitを送信できることになる。200GBASE-DR4で例えると信号周波数は25GHzで、25Gサイクル毎秒のペースで信号を発信するので、データ伝送速度は光ファイバー1芯当たり

• 25Gサイクル毎秒（信号周波数）×2bit毎サイクル（PAM4）＝50Gbps

となる仕組みだ。400GBASE-DR4なら50GHzで光ファイバー1芯当たり100Gbpsとなる。信号周波数が50GHzに達することになり、当初はかなりの価格になると考えられる。これは高い信号周波数を使うと信号がノイズに弱くなる特性があり、ノイズを抑えるために高い品質のケーブルを使う必要があるためだ。

　この802.3bsの標準化完了時期は2017年末が予定されているが、既にベンダーの中には製品投入を始めているところもある。例えばイスラエルのMellanox Technologiesは2017年7月に400GbEに準拠したイーサネットスイッチ「Spectrum-2」を発表した（Spectrum-2に関するMellanox Technologiesのプレスリリース）。米MACOM Technology Solutionsも400GBASE-DRに向けた、光ファイバー1本当たり100Gbpsを実現するコンポーネントを発表済みである（MACOM Announces Industry’s First and Only End-to-End 100G Single Lambda Solution Scalable to 400G for Cloud Data Centers）。本格的に市場が立ち上がるのは2018年以降になると考えられるが、100GbEのときよりも立ち上がりは早い可能性がある。

　さらにその先は、というとEthernet Allianceが発表した2016年度ロードマップでは、2020年以降にイーサネットのデータ伝送速度は800Gbps、1.6Tbps、3.2Tbps……と、最終的には10Tbpsを超えると説明する。

2016年度イーサネットのロードマップ（出典：Ethernet Alliance）

　10GbEから100GbEのような10倍はもう無理で、倍々ゲームでデータ伝送速度を高めてゆくのが基本方針のようだ。ただしIEEEで具体的に検討が始まっているわけではない。通例だと、802.3bsの標準化作業が終わる2018年あたりから、こうした作業が始まると推測する。