IEEE802.3bsとして400Gイーサネットの規格が2017年12月に承認されました。2019年には対応する機器を実際に導入する事例が登場するでしょう。敷設する光ファイバーが400Gに対応できるかは気になる所です。IEEE以外のMSAにて提案されている物も含めて表にしてみました。

  ファイバー 距離 lane構成 color
400GBASE-SR16 MMF 32C 100m 25G x 16C  
400GBASE-DR4
4x100G FR
SMF 8C 500m 50G x 2(PAM4) X 4C yellow
400GBASE-FR8 SMF 2C 2Km 25G x 2(PAM4) x 8(WDM) green
400GBASE-LR8 SMF 2C 10Km 25G x 2(PAM4) x 8(WDM) blue
400GBASE-eLR8 SMF 2C 30Km 25G x 2(PAM4) x 8(WDM)  
400GBASE-CWDM8 SMF 2C 2km 50G x 8(CWDM)  
400GBASE-CWDM8-10 SMF 2C 10km 50G x 8(CWDM)  
400GBASE-FR4(MSA) SMF 2C 2Km 50G x 2(PAM4) x 4(CWDM) green
400GBASE-eFR4/LR4 SMF 2C 10Km 50G x 2(PAM4) x 4(CWDM) blue
400GBASE-SR8 AOC(MMF) 100m 25G x 2(PAM4) x 8C beige
400GBASE-SRBD4?
400GBASE-SR4.2?
MMF 8C 100m 25G x 2(PAM4) x 8C(BiDi) beigi
400GBASE-ER4 Lite SMF 2C 30Km 50G x 2(PAM4) x 4(WDM)  
400GBASE-ER8 SMF 2C 40Km 25G x 2(PAM4) x 8(WDM) red

SR16はなんとMMFのファイバーを16x2芯使います。コネクターは100G SR10用12芯二列の24Cでは無く、新しく16芯二列を定義することになります。しかし、32芯は多い。光ファイバーでもそこそこの太さになりそうですし、100mと言う距離も使いにくい。MMFを使うのは諦めた方が良いとも思えます。2018年末の段階でQSFP-DD仕様のSR16をリリース予定なベンダーはどこも無いので実質消えた仕様です。

SMFのFR8/LR8はもはや大規模なDWDM伝送装置の機能を詰め込んだような仕様ですので、トランシーバーのコストもかなり高価な物になるでしょう。100GBASE-LR4の200万円前後より高くなるのは確実です。40Kmまで使えるER8であればコストに見合う価値があるかもしれません。

それに対しCWDMグリッドで4波のFR4は大幅に有利で注目されています。

トランシーバーのコストではDR4が有利です。100G PSM4と同じMPO-12Cコネクターを使用し8芯のシングルモードファイバーです。100G DRへのブレイクアウト接続も使われそうです。

PSM4は40Gで2km、100Gで500mと距離は比較的稼げるのですが、SMFを多芯消費するのは抵抗感があり使いにくい仕様でした。しかし、400Gでの使いまわしを考えると注目すべきです。

400Gを考慮して、100GもPSM4を使用しMPO-12C SMFファイバーで配線するデザインは考慮する価値があります。

-21.2dBmに対応したAPD PAM4 ROSA

計算上LR8で30kmまで拡張可能

http://www.ntt.co.jp/journal/1607/files/jn20160718.pdf

ケーブル一体型のAOCはコネクター形状に束縛されないので、MMF 8芯を使うSR8の伝送形式の様です。

その先

減衰は多いが分散のゼロ最小点である1310nmの一波長であれば64G baudで80Kmは実現できる見込みです。伝送特性よりも回路性能の限界の様ですのでもう少し高速な変調速度も登場するかも知れません。しかし、波長多重を行うとゼロ点から外れていきます。

2Km以下の短距離ではCWDM 56Gの変調速度が使わるでしょうがこちらも多値変調が必要でしょう。減衰が重要な100kmを超える距離では1550nm前後のC bandを使用することになりコヒーレント方式が必要でしょう。25GでDP-64QAMを使えば一波で25 x 8 = 200Gbpsの伝送容量が得られる。DP-16QAMを使用する400G ZRが検討されています。別項に記述します。

Links

http://www.ieee802.org/3/bs/

IEEE 802.3cm

16ペアのMMFより少ない芯数で400Gの実現を目指す。やはりSR16は不評なのでしょう。2018年7月のクロージングレポートによると、400G-SR8とBiDi方式の400G-SR4.2が検討されています。

SR8はinterop2018でのOSFPの製品を参考出品しました、25Gbaud PAM5を8lane/8 pairのMMFで接続する方式でSR16よりもPAM4の分だけ技術レベルは難しくなりますが、レーザーの数は半分だしファイバー芯数も半分なのでケーブル一体型のAOCであれば優位性があると考えています。

SR4.2 BiDiは、ciscoの100G SRBDで採用している波長多重による双方向25Gbaud PAM4を100G SR4で採用している4 pairのMPO付MMFファイバーで8lane実現し400Gを得るものです。既存のMPO-12タイプのMMFが使える意味は大きいでしょう。技術的にもコスト面では不利ですが100G SRBDは既に製品化されており、それを8本束ねる構成なので実現性は高そうです。

2019年3月の状況ではBiDi方式でほぼ決まり。SR8はAOC用のモードとして使われる見込みです。

400G CWDM8 MSA

2017/09/17にCWDM8がアナウンスされました。50G NRZ x 8 CWDM gridなので1271から20nmステップで1411nmまで使います。10km仕様もそのうち出すとのことですがこの波長で行けるのでしょうか?分散が大きく余裕が無さそうです。

2017/12/20には10km版もアナウンスされました。分散の対応範囲を大きく広げて分散ゼロからかなり離れた波長を使うCWDM8でも50G変調を可能にしています。

https://www.cwdm8-msa.org/

2019年3月のOFC2019では完全に姿を消しました。400G FR4に置き換わったと考えられます。

100G Lambda MSA

100G x 4 CWDMの 400G FR4。PAM4の回路のコスト上昇ととレーザーを4本に減らすコスト削減のバランス。長期的にはコストが下がる見込み。

http://100glambda.com/

  FR8 LR8 CWDM8 CWDM8-10 FR4
baud 25G+PAM4 25G+PAM4 53.125G 53.125G 53.125G+PAM4
wave length WWDM WWDM CWDM CWDM CWDM
Positive dispersion(max)     19.3 96.4 6.7
Negative dispersion(min)     -11.9 -59.3 -11.9

OCP2018 archive

400G CWDM8 Optics for Next Generation Data Center Networks:

https://t.co/6KlfXBU0gc

400G-SRx.x

SRm.n m = # fiber pairs n = # wavelengths

個人的には400Gでマルチモードファイバーを使う事は無いだろうと思っているのですが、IEEEのstudyグループでは色々な組合せが検討されています。

  baud 変調方式 波長数 ファイバー数 レーザー数
400G SR16 28G NRZ 1 16 16
400G SR8 56G NRZ 1 8 8
400G SR8 28G PAM4 1 8 8
400G SR4 56G PAM4 1 4 4
400G SR4.2 BD 28G PAM4 BiDi 8 8
400G SR4.2 28G PAM4 2 4 8
400G SR4.4 28G NRZ 4 4 16
400G SR2.4 28G PAM4 4 2 8
400G SR1.4 56G PAM4 4 1 4
400G SR1.8 28G PAM4 8 1 8

100G-SR4と同じ MMF MPO-12の8芯が使える仕様(SR4.x)は需要がありそうです。SR4.4は100G SWDM4を四本束ねれば良いので部品の共通性も高そうです。850nm波長でのVCSELによるPAM4もデータが揃ってきたようなのでSR4.2も可能性があります。レーザーの数が節約できるのとPAM4回路のコスト兼ね合いでしょう。

56G baudでは距離に無理がありそうなのでSR4.0は無いかなぁ。

finisarがSR1.4の構成でOM5 105mとの研究発表をしています。コネクターによるロスなども含めた実用距離は不明です。

https://www.finisar.com/sites/default/files/resources/100gbps_vcsel_pam-4_transmission_over_105m_of_wide_band_multimode_fiber_ofc2017_0.pdf

400G BiDi MSA

https://www.400gbidi-msa.org/

100G SRBDを4pairに拡張しただけ。技術的には単純な拡張。OM4で100m

IEEE 802.3cn

400GBASE-ER8

400GBASE-ZR

Tx_Power connectors Add Mux Cable Drop DeMux connectors Budget Rx_In Margin Notes

-5 -0.75 -5 -10 -5 -0.75 -15 -26.5 -6.5 40 km

-5 -0.75 -5 -20 -5 -0.75 -15 -36.5 -16.5 80 km

 

多重方式による違い

  SR DR FR LR ER ZR
parallel fiber 850/950 BiDi 4 lane SR4.2          
parallel fiber C band 4 lane   DR4 DR4+      
CWDM C band 4wave     FR4 LR4    
LAN WDM C band 8 wave       LR8 ER8  
DWDM(C band single)           ZR

 

color code (from OSFP Specification)

Product Type Example PMD Color
Color Pantone Code
(Recommended)
OSFP copper cables 400G-CR8 Black N/A
OSFP AOC Cables 400G-AOC Grey 422U
OSFP 850nm solutions 400G-SR8,SR4 Beige 475U
OSFP 1310nm solutions for up to 500m 400G DR4 Yellow 107U
OSFP 1310nm solutions for up to 2km 400G FR4, FR8 Green 354C
OSFP 1310nm solutions for up to 10km 400G LR8 Blue 300U
OSFP 1310nm solutions for up to 40km 400G ER8 Red 1797U
OSFP 1550nm solutions for up to 80km 400G ZR8 White N/A

 


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