400G-SR4.2と400G-SR8の違い、IEEE 802.3cmによる規格標準化

2022年06月07日 Sheldon より更新

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クラウド・コンピューティングや人工知能の利活用が活発になるにつれて、100Gイーサネットから超高速・低消費電力を備えた400Gネットワークへの移行は途切れなく突き進んでいる。WDMによる送受信の多重などに頼らず、IEEE P802.3cmは「400GBASE-SR8」と「400GBASE-SR4.2」の規格標準化を進めようとしている。

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「400GBASE-SR4.2」とは

400GBASE-SR4.2は、実質上400G BiDi MSA策定の「400G-BD4.2」と同じく、４ペア８本の光ファイバーを利用して850nmと910nmの2波長で伝送する。最大通信距離は70m（OM3）、100m（OM4）、150m（OM5）までである。 100GBASE-SR4 BiDiと同様に1芯で50Gbpsの双方向通信（BiDi方式）を行い、8芯使って400G伝送を実現した400GBASE-SR4.2は、IEEE 802.3標準規格の中で最初に複数本の光ファイバー・波長を採用したと見られる。
下記の図に示すとおり、左側はTR（送信-受信）で表記され、850nm波長での送信（Tx）と910nm波長での受信（Rx）をサポートする。その反対側はRT（受信-送信）で表記され、850nm波長での受信（Rx）と910nm波長での送信（Tx）をサポートする。
「400GBASE-SR4.2」の仕組み

400GBASE-SR4.2は40GBASE-SR4、100GBASE-SR4、200GBASE-SR4との上位互換性を持ち、8本の光ファイバーは全てTR（送信-受信）/RT（受信-送信）という双方向通信機能を備え持っている。つまり、双方向通信の400GBASE-SR4.2は同時に8つの受信機（Rx）と8つの発信機（Tx）を持つということである。

「400GBASE-SR8」とは

400GBASE-SR8は８ペア16本の光ファイバーを利用して840～860nm波長で伝送する。到達距離はOM3で70m、OM4/5で100mである。ただ、400GBASE-SR4.2とは違い、400GBASE-SR8は１ペア2本の光ファイバーが送信と受信を行い、850nm波長で50Gbpsを通すという通信規格である。さらに、8対16本の400GBASE-SR8の場合は12ピンのMPOではカバーできないため、下記の図に示すような１レーンで16ピンと２レーンで24ピンのMPOコネクタを使うことになっている。
優れた上位互換性を持つ400GBASE-SR8は、50GBASE-SR、100GBASE-SR2、200GBASE-SR4と共通する点がたくさん存在し、個々のレーンについては特性や対応規格の変更がないため、8本の50GBASE-SRから、4本の100GBASE-SR2、2本の200GBASE-SR4までカバーできる。
400GBASE-SR8：16ピンと24ピン

400GBASE-SR4.2 と 400GBASE-SR8、その違いとは

16本の光ファイバーを使用した400GBASE-SR8に比べると、400GBASE-SR4.2のほうが遠くまで届けられる。新技術を組み込まれると同時に、それなりに400GBASE-SR4.2の導入に時間・コストがかかると考えられる。日々急増しているにニーズに応じて、ネットワークインフラの技術と拡張が求められている。IoT、5G、メタバースなどといったアプリケーションの実用に向けた超高速・低遅延・広帯域幅を兼ね備える400Gないしは800Gネットワークへの移行・新導入は今後のトレンドとなるだろう。

項目	400GBASE-SR4.2	400GBASE-SR8
IEEE規格	IEEE 802.3cm	IEEE 802.3cm (802.3cd)
最大伝送距離	70m（OM3） 100m（OM4） 150m（OM5）	70m（OM3） 100m（OM4/5）
光ファイバー	8本	16本
送受信波長	850nmと910nm	850nm
通信方式	BiDi方式（双方向）	片方向通信
変調方式	PAM-4	PAM-4
光源	VCSEL	VCSEL
フォームファクタ	QSFP-DD、OSFP	QSFP-DD、OSFP