インフラ＆ネット技術の今と未来 第6回

ギガビットを超え、次のレベルへ

ますます高速化する有線と無線の伝送技術

Ethernetに無線LAN、3Gの携帯電話ネットワークに、最近ではWiMAXまでもが登場してきた。さらに数年内には4Gと呼ばれるLTE（Long Term Evolution）の登場が見込まれ、ユーザーらの飽くなきブロードバンド通信への欲求を満たすことになるだろう。

次世代Ethernet技術「40GbE/100GbE」

　無線技術の目まぐるしい進化の影に隠れがちだが、ワイヤード（Wired）と呼ばれるEthernetのような有線技術も着実に進化を続けている。最新の無線LAN（IEEE802.11n）やWiMAX（IEEE802.16e）の最大速度（理論値）が50～100Mbps程度なのに対し、現状でEthernet最速の規格である10ギガビットEthernet、（以下10GbE）の最大速度が10Gbpsであることを考えれば、依然として両者には速度上の大きな開きがあることがわかる。

　Ethernetは10GbEを超える「40ギガビットEthernet（40GbE）」や「100ギガビットEthernet（100GbE）」の標準化作業を進めており、2010年6月には正式なIEEE標準として成立する見込みだ。2009年後半には最終のドラフトであるDraft 3.0が承認される予定で、標準化に先立つ形で各ネットワークベンダーからは最終ドラフトに準拠した40GbE/100GbE対応製品が続々と登場することになる。

　次世代Ethernetとなる40GbE/100GbEでは、従来とは異なる2つの特徴がある。1つは、これまでのEthernetがたどってきた毎世代ごとに10倍ずつ高速化するルールを外れたこと、そしてもう1つが目的ごとに異なる2つの規格「40GbE（LAN向け）」「100GbE（WAN向け）」の標準化が同時進行している点だ。シングルモードとマルチモードの2種類の光ファイバと銅線を伝送媒体としてサポートし、全二重通信のみの対応で従来のCSMA/CDを廃した点で、仕様上は10GbEの延長線上に位置することになる。

　40GbE/100GbEは2006年7月に「IEEE802.3 HSSG（Higher Speed Study Group）」としてスタートし、現在では正式なTF（Task Force）として「IEEE802.3ba」の名称で活動を行なっている（図1）。標準化策定のロードマップは現在、2009年3月にカナダのバンクーバーで開催されたミーティングでDraft 2.0が承認された段階で、今後夏までに最終的な調整が行なわれることになる。そして11月のDraft 3.0登場以降の投票期間を経て、2010年6月に標準化実現となる。

図1　40GbE／100GbE標準化までのロードマップ

　40GbE/100GbEの仕様について、もう少し詳しく見てみよう。表1は現在2つのEthernet規格で定義されているPHY（物理層）の種類だ。伝達距離ごとに5種類のカテゴリが用意され、両規格合わせて8つの伝送方式が用意されていることがわかる。このうちバックプレーンと銅線で定義される2つのカテゴリは、おもにデータセンター内の隣接するラックやラック内部の配線に使用されるもので、伝送距離が10m以下と非常に短い。「40GBASE-KR4」「40GBASE-CR4」「100GBASE-CR10」の3種類がある。なお、この3種類には10GbEで利用されるバックプレーン通信規格「10GBASE-KR」のメディアがそのまま利用されることになる。

表1　40GbE/100GbEで定義されるPHYの種類

　一方で100m以上と一般的なモジュール間通信を実現するのが光ファイバのMMF（マルチモードファイバ）とSMF（シングルモードファイバ）を使用するもので、短いほうで100m、長いほうで10～40kmの長距離をカバーする。構内配線のほか、MAN（Metro Area Network）のような中長距離での利用を想定している。「40GBASE-SR4」「100GBASE-SR10」「40GBASE-LR4」「100GBASE-LR4」「100GBASE-ER4」の5種類がある。短距離通信（Short）にはOM3（Optical Multimode 3）対応のMMF、長距離（Long）とさらに長距離（Extended Long）にはSMFが利用されることになる。なお、光ファイバにおける末尾の数字はレーン数（n×10Gbps）または波長数（n×25Gbps）を意味している。

　現在のところ、Ethernet接続でよく利用されるツイストペア線（UTPまたはSTP）の規格については定義されていない。だが10GbE登場から数年後にツイストペア線を利用する10GBASE-TがIEEE802.3anとして定義され、2008年になってモジュールを構成する対応チップが続々と登場してきたこれをみると、2010年からさらに4～5年をかけて40GBASE-Tや100GBASE-Tといった規格が登場する可能性もあるのかもしれない。

（次ページ、「さらに高速化する無線LAN802.11nはDraftから最終仕様へ」に続く）