10ギガビット・イーサネット
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/05/03 08:28 UTC 版)
光ファイバーケーブル
| 名称 | 規格(項番) | ファイバ・距離長 | 波長 | ラインレート [GBaud] |
符号化 |
|---|---|---|---|---|---|
| 10GBASE-SR | 802.3ae-2002 (Clause49/52) |
OM1: 33m OM2: 82m OM3: 300m OM4: 400m |
850 nm | 10.3125 | 64b/66b |
| 10GBASE-LR | 802.3ae-2002 (Clause49/52) |
OS2: 10km | 1310 nm | 10.3125 | 64b/66b |
| 10GBASE-ER (10GBASE-ZR) |
802.3ae-2002 (Clause49/52) |
OS2: 40km (80km) |
1550 nm | 10.3125 | 64b/66b |
| 10GBASE-LRM | 802.3aq-2006 (Clause49/68) |
OM2: 220m OM3: 220m |
1310 nm | 10.3125 | 64b/66b |
| 10GBASE-LX4 | 802.3ae-2002 (Clause48/53) |
OM2: 300m OS2: 10km |
4波長WDM: 1275.7, 1300.2, 1324.7, 1349.2 (± 6.7) nm |
3.125 | 8b/10b |
| 10GBASE-SW | 802.3ae-2002 (Clause50/52) |
OM1: 33m OM2: 82m OM3: 300m OM4: 400m |
850 nm | 9.95328 | 64b/66b × SONET STS-192c |
| 10GBASE-LW | 802.3ae-2002 (Clause50/52) |
OS2: 10km | 1310 nm | 9.95328 | 64b/66b × SONET STS-192c |
| 10GBASE-EW (10GBASE-ZW) |
802.3ae-2002 (Clause50/52) |
OS2: 40km (80km) |
1550 nm | 9.95328 | 64b/66b × SONET STS-192c |
| 10GBASE-PR | 802.3av-2009 (Clause75-77) |
OS2: 20km | PON: 上り 1270 nm, 下り 1577 nm |
10.3125 | 64b/66b × RS/FEC(255,223) |
光ファイバー規格に共通する仕様・実装について、以下にまとめる。
- ファイバー種別
- ファイバーは以下の2種類を用いる。
- SMF (シングル・モード・ファイバー): 長距離用。ISO/IEC 11801では、OS1, OS2の種類がある。
- MMF (マルチ・モード・ファイバー): 短距離用。ISO/IEC 11801では、OM1, OM2, OM3, OM4などの種類がある。
- 64b/66b符号化
- 10GbE光ファイバ規格の多くで採用される符号化方式[36]。
- 送信側のPCSは、MACからXGMIIで受け取った送信データを64ビットずつ取り出し、スクランブル処理を行うことで0/1の連続が少ない形式のデータに変換する。これに先頭2ビット「01」「10」いずれかの同期ヘッダを加えて66ビットにする[37]。PMAはこれをシリアル伝送(NRZ)する。
- 受信側のPCSは受信データの妥当性の検証のため、66ビットおきに同期ヘッダを見て「00」「11」のパターンであればエラーを通知する。異常がなければ、64ビット分のデータをスクランブル復号してMACに引き渡す。
- スクランブル処理では多項式
XFP(上)とSFP+(下) - 光トランシーバー
- 各ファイバ規格の物理層の一部は、一般に挿抜可能なモジュールによって実装される。代表的なモジュールを以下に挙げる。10GbEでは、主にSFP+が用いられる[38]。これらには公的な標準化はないが、マルチソースアグリーメント(MSA)に準拠している。
10GbEの主な光トランシーバ 名称 MSA 電気インタフェイス サイズ[mm] XENPAK INF-8474 XAUI, 70ピンコネクタ 121 × 38 × 17.4 X2 INF-8476 XAUI, 70ピンコネクタ 91 × 36 × 12.00 〜 28.86 XPAK INF-8475 XAUI, 70ピンコネクタ 75.69 × 39.62 × 11.84 〜 24.28 XFP INF-8077 XFI (10Gbpsシリアル), 30ピンコネクタ 71.1 × 18.35 × 8.5 SFP+ SFF-8431 SFI (10Gbpsシリアル), 20ピンコネクタ 56.5 × 13.7 × 8.5
10GBASE-SR
10GBASE-SR/SW 通信におけるMMF仕様と距離長 コア径 モード帯域幅
(850nm波長)名称など 距離長 62.5μm 160 MHz·km FDDIグレード 26 m 62.5μm 200 MHz·km OM1 33 m 50μm 400 MHz·km - 66 m 50μm 500 MHz·km OM2 82 m 50μm 2000 MHz·km OM3 (1500MHz・km) 相当 300 m 50μm 4700 MHz·km OM4 (3500MHz・km) 相当 400 m 2002年に802.3aeで標準化。MMFを使った850(±10)nm波長の短距離通信(Short Reach)を行う。距離長はコア径・モード帯域幅などファイバ特性によって変わる[39]。1000BASE-SXではOM1やOM2が広く使われていたが、10GBASE-SR/SWではOM3相当のものが要求される。
トランシーバによっては距離長を1/3程度に抑えた省電力・低価格のものがあり、メーカ独自の名称として 10GBASE-SRL (SR lite) と呼ばれている[10]。
10GBASE-LR
2002年に802.3aeで標準化。 SMFを使った1310(±45)nm波長の中距離通信(Long Reach)を行う。最長10kmをサポートする。
10GBASE-ER
2002年に802.3aeで標準化。SMFを使った波長1550(±15)nm波長の長距離通信(Extended Reach)を行う。最長40kmをサポートする。
トランシーバによっては最大80kmまでサポートするものがあり、メーカ独自の名称として広く 10GBASE-ZR と呼ばれている[40][10]。
10GBASE-LRM
2006年に802.3aqで標準化[41]。 1990年代初頭にFDDIや100BASE-FX用に敷設されたMMFでの接続を目的としたもので、1310(±45)nm波長で最長220mをサポートする。 受信側イコライザに分散補償(EDC)を用いており、これにより62.5μmコアのモード帯域幅が160/500MHz・kmしかないMMFでも通信が可能になった。
10GBASE-LX4
2002年に802.3aeで標準化。10Gbpsのデータを4分割し、8b/10b変換してWDMで4信号を同時に送受する[42]。MMF/SMFの両方で使える。
1000BASE-Xで採用している8b/10b変換をそのまま拡張したもので、1信号の伝送速度が2.5Gbps、回線速度は 3.125 GBaudとなる。広帯域幅のMMFや半導体素子など10Gbps回線動作環境が安価になり、WDMのほうが割高となったため廃れた[43]。
10GBASE-W
10GBASE-WのOC-192/STM-64フレーム構造 オーバヘッド部 ペイロード部 (16704列) 576列 1列 63列 16640列 3行 SOH POH 定型要素
(全ゼロ)ペイロード
(64b/66b符号)6行 LOH - SOH: セクション(Section)オーバヘッド
- LOH: ライン(Line)オーバヘッド
- POH: パス(Path)オーバヘッド
2002年に802.3aeで標準化。距離長によって10GBASE-SW/LW/EWの3種(および規格外の距離長をサポートする10GBASE-ZW)があり、ファイバの伝送特性・距離長などは10GBASE-Rのものと共通する。
符号化処理は、既存のWAN標準であるSONET/SDHへの接続を意図した仕様になっており、イーサネットフレームのデータをSONET/SDHフレームの一部として割り付ける。この処理を行うPCS-PMA間の処理ブロックをWIS (WAN Interface Sublayer)と呼び[44]、これを含む物理層デバイス(PHY)をWAN PHYと呼ぶ[3]。
回線速度は 9.95328 Gbps、 伝送速度は 9.58464 Gbps となり、いずれも他の10GbEよりやや小さい。この回線速度をサポートするOC-192/STM-64 (STS-192c)では、フレームが17280列 × 9行のオクテット配列で構成される。10GBASE-WのWISでは、このうち16640列のサイズを持つペイロードの領域に64b/66b符号を配置し、これを125マイクロ秒おきに送信する[45]。回線速度と伝送速度の比率は、このフレーム全体とペイロードのサイズ比に相当する。さらにデータ転送速度はこの64/66にあたる9.294 Gbps程度となる[46]。
10GBASE-W対応機器をSONET/SDHと接続するには、10GBASE-Wポートを持ったSONET/SDH用の光クロスコネクト(OXC)装置などに収容する必要がある。
10GBASE-PR
2009年に802.3avで標準化、2013年に802.3bkで一部拡張。10G-EPONとして、プロバイダ設備からのポイント・ツー・マルチポイント通信を意図した仕様になっている。SMF1本で下りに1577 nm、上りに1270 nmの波長を使う。
1G-EPON (802.3ah)との下位互換性が考慮されており、上り下りの両方で10G動作する対称モード(10GBASE-PR)と、下り10G・上り1Gの非対称モード(10/1GBASE-PRX)がある[47]。さらに、同一拠点で1Gと10GのEPON設備を同時に共存させることも可能である。下りでは、 1Gで1490 nm、 10Gで1577 nmを使い波長分割する。上りでは波長分散の小さい波長帯をともに使うため1Gで1260〜1360 nm、 10Gで1270 nmと重なっておりTDMAで時分割する[48]。
符号化には、64b/66bに加え、RS-FEC(255,223)を追加している。10G・10G対称モードでは両方向に、10G・1G非対称モードでは下りのみFEC付加が必須となる[49]。なお、非対称の上り1Gは、別途1G-EPONのオプションとしてRS-FEC(255,239)が用意されている[50]。
パワーバジェットは4クラス規定されており、10GBASE-PR10, 10GBASE-PR20, 10GBASE-PR30, 10GBASE-PR40 の名称でそれぞれ 20・24・29・33 dB の伝送損失をサポートする[51]。
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- ^ 世界最速光回線インターネット接続サービスNURO 光 10G
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10ギガビット・イーサネットと同じ種類の言葉
| イーサネットに関連する言葉 | 広域イーサネット(こういきイーサネット) イーサネット(いーさねっと) 10ギガビットイーサネット パワーオーバイーサネット 10メガビットイーサネット |
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