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
400GBASE-SR16	MMF 32C	bs	100m	25G x 16C
400GBASE-DR4	SMF 8C	bs	500m	50G x 2(PAM4) X 4C	yellow
400GBASE-DR4+ 4x100G FR	SMF 8C		2Km
400GBASE-FR8	SMF 2C	bs	2Km	25G x 2(PAM4) x 8(LWDM)	green
400GBASE-LR8	SMF 2C	bs	10Km	25G x 2(PAM4) x 8(LWDM)	blue
400GBASE-eLR8	SMF 2C		30Km	25G x 2(PAM4) x 8(LWDM)
400GBASE-CWDM8	SMF 2C		2km	50G x 8(CWDM)
400GBASE-CWDM8-10	SMF 2C		10km	50G x 8(CWDM)
400GBASE-FR4	SMF 2C	cu	2Km	50G x 2(PAM4) x 4(CWDM)	green
400GBASE-LR4-6	SMF 2C	cu	6Km	50G x 2(PAM4) x 4(CWDM)
400GBASE-eFR4/LR4	SMF 2C		10Km	50G x 2(PAM4) x 4(CWDM)	blue
400GBASE-LR4-15	SMF 2C	cu	15Km	50G x 2(PAM4) x 4(LWDM)
400GBASE-SR8	AOC(MMF)	cm	100m	25G x 2(PAM4) x 8C	beige
400GBASE-PSM8	SMF 16C		2km	25G x 2(PAM4) x 8C
400GBASE-SRBD4 400GBASE-SR4.2 400GBASE-BD4.2?	MMF 8C	cm	100m	25G x 2(PAM4) x 8C(BiDi)	beige
400GBASE-ER4 Lite	SMF 2C		30Km	50G x 2(PAM4) x 4(LWDM)
400GBASE-ER8	SMF 2C	cn	40Km	25G x 2(PAM4) x 8(LWDM)	red
400GBASE-SR4	MMF 8C	bd	30m	50G x 2(PAM4) x 4C
400GBASE-VR4	MMF 8C	bd	50m	50G x 2(PAM4) x 4C

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。AOCもSR8を採用。40/100G SR4用の8芯MMF MPOで使える400G SR4.2が登場。

100mを諦めてOM3で30mとしたSR4も検討されています。

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。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。MSAではCWDMグリッドのまま10Km LR4としていますが IEEEは6Kmとなりそう。

https://www.ieee802.org/3/cu/public/Sept19/yu_3cu_01a_0919.pdf

それを補う存在になるかがLR4-15でこちらは波長グリッドをLAN WDMにして伝送距離を改善したもの。IEEEは仕様の数を絞る方向性があるのでLR4-15はIEEE 802.3cuとしては見送られると思います。

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 802.3bd

100GBASE-SR

200GBASE-SR2

400GBASE-SR4/VSR4(OM4 50m)

 

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(2021/02/09 Approved)

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。

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

CWDM GRIDで400Gbps 20km

https://www.osapublishing.org/DirectPDFAccess/B63998D7-3A8A-4CC0-AE577403D93353D6_395545/oe-26-16-19742.pdf

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。30mまでの割り切り仕様が策定される可能性が出てきました。

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 850nm 4 lane	SR4
parallel fiber 850/950 BiDi 4 lane	SR4.2
parallel fiber O band 4 lane		DR4	DR4+
CWDM O band 4wave			FR4	LR4
LAN WDM O 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