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40Gイーサネットの詳細

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Sheldon

2019年12月13日 に投稿された
2020-11-26 18:55:47
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「帯域幅が大きいほど良い」というのは、常に企業や個人の願いです。どうやら、10ギガビットイーサネットネットワークは爆発的なネットワークアプリケーションを満たすことができなくなりました。このような傾向の下で、40Gイーサネットと100Gイーサネットはほぼ同時に到着しました。100G市場は未だ不確実性に満ちているため、ほとんどの企業ネットワークでは、40Gイーサネットがレガシー10Gネットワークのアップグレードソリューションとして好まれています。この投稿では、40GbEネットワークを詳しく見て、その開発と実りある結果を明らかにします。

40Gイーサネットの概要

2007年に、40Gイーサネット(40GbE)は、IEEE 802.3baタスクフォースにより高速イーサネットのプロジェクトとして最初に提案されました。2010年後半、40GイーサネットはIEEE 802.3ba規格として正式に承認されました。この規格により、イーサネットフレームを40 Gbit/sのレートで送信できます。同時に、バックプレーン、銅線ケーブル、マルチモードファイバ、およびシングルモードファイバを介した通信の物理層仕様に対応しています。40Gイーサネットの開発に伴い、802.3bg-2011、802.3bj-2014、802.3bm-2015など、802.3ba標準を補完するために多くの新しい標準が実施されました。次の表に、参照可能な主な利用可能な40GbE関連のIEEE規格の仕様の詳細を示します。

IEEE標準 日付 説明
802.3ba 2010-06 1mバックプレーンで40Gbit/s、MMFで100m、MMFで100m、またはSMFで10km
802.3bg 2011-03 既存のキャリアSMF 40 Gbit/sクライアントインターフェイス(OTU3/STM-256/OC-768/40G POS)と光学的に互換性のある40 Gbit/s PMDを提供する
802.3bm 2015-02 光ファイバ用40Gイーサネット
802.3bq 2016-06 30mの距離で2つのコネクタを備えた4ペアの平衡ツイストペアケーブル用の40GBASE-T

40Gイーサネットベースのアプリケーション

ネットワーク層に40ギガビットイーサネットを適用すると、通常、OM4またはOM3ファイバーケーブルなどのケーブルで接続されたQSFP+光モジュールのペアが含まれます。次に、40GbE光モジュールは、ネットワークサーバーまたは40Gbスイッチなどのさまざまなコンポーネントに接続されます。すべての40Gアプリケーションの中で、40GbEケーブル、40Gb光モジュール、および40GbEスイッチは、上位3つの主要な40Gイーサネットベースのネットワークアプリケーションと見なされています。

40Gパッチケーブル

現在、40Gパッチケーブルは、40GイーサネットネットワークパッチケーブルとQSFP+光ケーブルで構成されています。40GbE銅線ネットワークに関しては、10GbE銅線ネットワークよりもコストが高く、スケーラビリティが低いため、多くの企業ユーザーに拒否されることがよくあります。40GBASE-Tネットワークをサポートするには、Cat8銅ケーブルのみを使用できます。40G光ネットワークに関しては、40Gパッチケーブルの選択は多様化しています。40G光ファイバブレークアウトケーブル(MTP-LCハーネスケーブルなど)、トランクケーブル(MPOトランクケーブルなど)、および光パッチケーブル(OM3/OM4/SMF)があります。ほとんどの場合、これらのケーブルは、40Gから40Gへの伝送、さらには10Gから40Gへの移行を実現するために、エンタープライズユーザーによって混用されています。

40G光モジュール

IEEEおよびMSA(マルチソース契約)によって作成された40GbE関連の標準に加えて、市場には2つの主要な40GbEモジュールタイプがあります:QSFP+(Quad Small Form-Factor Pluggable Plus)モジュールとCFP(C Form-Factor Pluggable)モジュール。 QSFP+モジュール は、4つの送信レーンと4つの受信レーンを提供して、マルチモードファイバーおよびシングルモードファイバ用の40Gイーサネットアプリケーションをサポートできます。CFPモジュールはQSFP+光モジュールよりも大きいサイズを示しますが、100Gイーサネットネットワークでよく使用されますが、40GbEもサポートします。2つのモジュールタイプには、さまざまなインターフェイスタイプが多数付属しています。ネットワークの開発に伴い、新しいインターフェイスと標準を備えた40Gモジュールが常に登場しています。ここでは、参照用に主要なインターフェイスタイプをリストしました。QSFP+およびCFP光モジュールとそれらのインターフェイスタイプの詳細については、「QSFP+モジュールとは:QSFP+光モジュールWikiおよびタイプ」の投稿に移動できます。

インターフェース 標準 コネクタ トランシーバモジュール 波長 最大距離
40GBASE-CR4 (DAC) 802.3ba QSFP+ QSFP+ N/A 10 m(ツイストペア銅ケーブル)
40GBASE-SR4 MTP/MPO CFP/QSFP+ 850 nm 300 m (OM3) 400 m (OM4)
40GBASE-eSR4 proprietary (non IEEE) QSFP+
40GBASE-SR-BiDi LC 832-918 nm 100 m (OM3) 150 m (OM4)
40GBASE-LR4 802.3ba CFP/QSFP+ 1310 nm 10 km (SMF)
40GBASE-ER4 802.3bm QSFP+ 40 km (SMF)
40GBASE-LX4/LM4 proprietary (non IEEE) 150 m (OM3/OM4) 2 km (SMF)
40GBASE-PLR4 MTP/MPO 10 km (SMF)

従来、40G光モジュールと40Gパッチケーブルを組み合わせて40G配信を実現するソリューションは、その柔軟性から一般的に使用されています。ただし、ネットワーク速度が向上する傾向にあるため、高密度ネットワークは、一端または両端でQSFP+光モジュールで事前終端されている40G DAC(ダイレクトアタッチケーブル)および40G AOC(アクティブオプティカルケーブル)の優先順位を示しています。特にこれらのデータセンターのユーザーにとっては、短距離伝送がデータセンターのネットワーク接続の大部分を占めています。40G DACおよび40G AOCは安定しており、費用対効果が高く、低消費電力でメンテナンスが容易な40Gまたは4x10G伝送も実現できます。

40Gイーサネットスイッチ

ほとんどのIT専門家が予測している10Gネットワークは、イーサネット市場で長い間支配的な役割を果たし続けますが、40Gまたはそれ以上の高速イーサネットネットワークへの移行は、エンタープライズユーザーが他のユーザーよりも競争力を保つためのものです。ほとんどのユーザーがまだ1Gまたは10Gネットワークを実行しているという事実により、スイッチはマルチスピードを処理できます。そのため、ほとんどのスイッチベンダーは、10/25/40/100GbEの速度を処理できるマルチスピードスイッチを提供しており、ユーザーの現在および将来のニーズを同時に満たしています。そのようにして、40Gスイッチ には通常、SFP+、SFP28、QSFP+、およびQSFP28ハイブリッドポートが多数付属しています。これらは一般的にコアまたはスパイン/アグリゲーションレイヤースイッチとしてデータセンターアプリケーションで使用されます。

結論

40Gイーサネットは上昇傾向にありますが、次世代のイーサネットネットワーク(25G/40G/100G)への道はまだ熱い議論が続いています。どのソリューションが生き残っても、より良いネットワークを提供するために使用されます。適者が最高です。