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。対応する機器を実際に導入するのはまだ数年先になりますが、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
400GBASE-SR16 MMF 32C 100m 25G x 16C
400GBASE-DR4 SMF 8C 500m 50G x 2(PAM4) X 4C
400GBASE-FR8 SMF 2C 2Km 25G x 2(PAM4) x 8(WDM)
400GBASE-LR8 SMF 2C 10Km 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)
400GBASE-SR8 AOC(MMF) 100m 25G x 1(PAM4) x 8C

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。

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。

となると、DR4が残ります。データセンター内の配線の主役になりそうです。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。この仕様はPSM4と同じです。

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/

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/

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 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


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