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 | IEEE | 距離 | lane構成 | color | |
| MMF 32C | bs | 100m | 25G x 16C | ||
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400GBASE-DR4
|
SMF 8C | bs | 500m | 50G x 2(PAM4) X 4C | yellow |
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400GBASE-DR4+
4x100G FR
|
SMF 8C | 2Km | |||
| 400GBASE-FR8 | SMF 2C | bs | 2Km | 25G x 2(PAM4) x 8(WDM) | green |
| 400GBASE-LR8 | SMF 2C | bs | 10Km | 25G x 2(PAM4) x 8(WDM) | blue |
| 400GBASE-eLR8 | SMF 2C | 30Km | 25G x 2(PAM4) x 8(WDM) | ||
| SMF 2C | 2km | 50G x 8(CWDM) | |||
| SMF 2C | 10km | 50G x 8(CWDM) | |||
| 400GBASE-FR4 | SMF 2C | cu | 2Km | 50G x 2(PAM4) x 4(CWDM) | green |
| 400GBASE-eFR4/LR4 | SMF 2C | cu | 10Km | 50G x 2(PAM4) x 4(CWDM) | blue |
| 400GBASE-SR8 | AOC(MMF) | cm | 100m | 25G x 2(PAM4) x 8C | beige |
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400GBASE-SR4.2
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MMF 8C | cm | 100m | 25G x 2(PAM4) x 8C(BiDi) | beige |
| 400GBASE-ER4 Lite | SMF 2C | 30Km | 50G x 2(PAM4) x 4(WDM) | ||
| 400GBASE-ER8 | SMF 2C | cn | 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。代わりにSR8が定められ。40/100G SR4用の8芯MMF MPOで使える400G SR4.2が登場。
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。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。
http://www.ieee802.org/3/bs/
IEEE 802.3cm(2020/01 close)
16ペアのＭＭＦより少ない芯数で400Gの実現を目指す。400G-SR8とBiDi方式の400G-SR4.2の二方式。
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4本束ねる構成なので実現性は高そうです。
- 400GBASE-SR8 option A 2x12 MPO, option B 16 MPO.
- 400GBASE-SR4.2 844/863nm BiDix4
https://www.400gbidi-msa.org/
https://www.400gbidi-msa.org/files/400G_BiDi_MSA_Technical_Specification_rev1p0.pdf
IEEE802.3cu
http://grouper.ieee.org/groups/802/3/cu/public/May19/lewis_3cu_02a_0519.pdf
| 400GBASE-FR4 | 400GBASE-LR4 | |
|---|---|---|
| tx | -3.3 dBm | -2.8 dBm |
| rx | -7.3 dBm | -9.1 dBm |
| 2.0Km | 10km | |
| power budget | 7.8 | 10.8 |
| channel insertion loss | 4.0 | 6.0 |
- 400GBASE-LR4-6: 6km CWDM4
- 400GBASE-LR4-15: 15km LWDM4
| 100GBASE-DR | 100GBASE-FR1 | 100GBASE-LR1 | |
|---|---|---|---|
| tx | -2.0 | -2.4 dBm | -1.1 dBm |
| rx | -5.9 | -6.4 dBm | -7.7 dBm |
| distance | 500m | 2.0Km | 10km |
| power budget | 6.5 | 7.8 | 10.8 |
| channel insertion loss | 4.0 | 6.3 |
IEEE802.3cn
- 400GBASE-ER8-30: 30km LWDM8
- 400GBASE-ZR 75GHz 64ch
| 400GBASE-ER8 | 400GBASE-ER4 | |
|---|---|---|
| tx | 0.9 dBm | |
| rx | ||
| 30Km | 40Km | |
| power budget | 21.9 | 21.9 |
| channel insertion loss | 15.0 | 18.0 |
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。
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
CWDM GRIDで400Gbps 20km
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
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 |