100 Gigabit Ethernet

40 Gigabit Ethernet або 40GbE, а також 100 Gigabit Ethernet^[1], або 100GbE — стандарти Ethernet, що розроблялися IEEE P802.3ba Ethernet Task Force^[2] з початку листопада 2007 року^[3] та були остаточно прийняті в червні 2010.^[4] Ці стандарти підтримують передачу Ethernet пакетів на швидкості 40 та 100 Гбіт/с крізь декілька окремих 10 Гбіт/с або 25 Гбіт/с ліній. До цього моменту найбільш швидкісним стандартом був 10 Gigabit Ethernet.

Робота над проектом була започаткована IEEE 802.3 Higher Speed Study Group^[5]. 5 грудня 2007 р. P802.3ba Ethernet Task Force розпочала роботу над проєктом з такої пропозиції:

Пропонуємо розширення протокола 802.3 до робочих швидкостей 40 Гбіт/с та 100 Гбіт/с для того щоб досягти значного збільшення пропускної здатності та максимально зберегти сумісність з існуючим обладнанням, що використовує стандарт 802.3, попередні інвестиції в дослідження та розробку, а також принципи роботи та керування мережами. Проект має за мету забезпечити зв'язок між обладнанням, враховуючи існуючі вимоги до дальності.

Зверніть увагу, що стандарт IEEE 802.3ba, про який йдеться, не є сумісним з багатьма 40G та 100G транспортними рішеннями. Вони мають відмінний оптичний діапазон та спосіб модуляції. 40 Гбіт/с Ethernet не є сумісним з існуючим 40 Гбіт/с транспортним рішенням, що використовує сигнали 10 Gigabit в одному оптичному носії та застосовує використанням спектральне ущільнення каналів (dense wavelength-division multiplexing — CWDM). На оптичному рівні 100 Гбіт/с and 40 Гбіт/с Ethernet використовують або з чотири 25 Гбіт/с або 10 Гбіт/с WDM канала в 1310 нм діапазоні, або паралельні оптичні волокна на чотири або десять оптичних волокон на кожен напрямок у стрічковому кабелі.

Фізичні стандарти

40/100 Gigabit Ethernet містить в собі багато різних стандартів фізичного рівня (PHY). Мережеві пристрої можуть підтримувати багато різних типів PHY за допомогою замінюваних модулів PHY. Оптичні модулі на стандартизовані у 802.3, але мають дотримуватись певних специфікацій (MSAs). Одним зі стандартизованих модулей 40 та 100 Gigabit Ethernet є CFP MSA^[6], що призначений для відстаней від 100 метрів. QSFP та CXP модулі працюють на коротші відстані^[7].

Відповідно до стандарту підтримується тільки двонаправлений (full-duplex) режим роботи^[8]. Інші вимоги:

• Збереження формату кадрів Ethernet відповідно до 802.3 та використання 802.3 MAC-адрес
• Збереження мінімального та максимального розміру кадру (FrameSize) згідно з існуючим стандартом 802.3
• Допустимий рівень bit error ratio (BER) не має перевищувати ${\displaystyle 10^{-12}}$ на інтерфейсі MAC/PLS
• Підтримка Оптичного транспорту (OTN)
• Підтримка MAC на швидкості 40 та 100 Гбіт/с
• Забезпечити на фізичному рівні (PHY) роботу з одномодовим оптичним волокном^[en] (SMF), OM3 багатомодовим оптичним волокном (MMF), мідним з'єднувальним або backplane кабелем.

Стандартизовані наступні PHY:

PHY	40 Gigabit Ethernet	100 Gigabit Ethernet
до 1 м, стек	40GBASE-KR4
до 10 м мідний з_эднувальний кабель	40GBASE-CR4	100GBASE-CR10
до 100 м, OM3 MMF	40GBASE-SR4	100GBASE-SR10
до 125 ,r OM4 MMF[7]	40GBASE-SR4	100GBASE-SR10
до 10 км, SMF	40GBASE-LR4	100GBASE-LR4
до 40 км, SMF		100GBASE-ER4

Обмеження 100 м OM3 стосується стандартів з використанням паралельного стрічкового оптичного кабелю та довжини хвилі 850 нм, що базуються на 10GBASE-SR 40GBASE-SR4 та 100GBASE-SR10). 4 лінії 10GBASE-KR довжиною до 10 м лінії використовуються в 40GBASE-KR4. При використанні мідного кабелю довжина обмежена до 10 м, а в самому кабелі містяться 4 або 10 диференціальні лінії SFF-8642 з SFF-8436 з'єднувачами. Стандарти 10 та 40 км 100G використовують 4 довжини хвилі (в районі 1310 нм) з ємністю 25G кожна (100GBASE-LR4 та 100GBASE-ER4), 10 км 40G використовують 4 довжини хвилі (в районі 1310 нм) з ємністю 10G кожна (40GBASE-LR4)^[9].

Хронологія

• Історія проекту:
  • З'ясування інтересів на зустрічі IEEE 802.3 в Сан-Дієго 18 липня 2006 р.
  • Перше засідання дослідницької групи HSSG — вересень 2006 р.
  • Останнє засідання групи — листопад 2007 р.
  • Група Task Force затверджена P802.3ba IEEE LMSC — 5 грудня 2007 р.
  • Перша зустріч P802.3ba task force — січень 2008 р.
  • Обрання робочої групи IEEE 802.3 — березень 2009 р.
  • Обрання спонсорів IEEE LMSC — листопад 2009 р.
  • Перша зустріч з приводу 40 Gbit/s Ethernet з використанням одномодового волокна — січень 2010 р.^[10]
  • P802.3bg task force затвердила 40 Gbit/s serial SMF PMD— 25 березня 2010 р.
  • Затвердження стандарту IEEE 802.3ba — 17 червня 2010 р.^[11]

• Дати проміжних робочих документів P802.3ba Task Force:
  • Draft 1.0 — 1 жовтня 2008 р.
  • Draft 1.1 — 9 грудня 2008 р.
  • Draft 1.2 — 10 лютого 2009 р.
  • Draft 2.0 — 12 березня 2009 р.
  • Draft 2.1 — 29 травня 2009 р.
  • Draft 2.2 — 15 серпня 2009 р.
  • Draft 2.3 — 14 жовтня 2009 р.
  • Draft 3.0 — 18 листопада 2009 р.^[12]
  • Draft 3.1 — 10 лютого 2010 р.
  • Draft 3.2 — 24 березня 2010 р.
  • Final — 17 червня 2010 р.^[11]

Фізичні стандарти

Далі наведені різні фізичні стандарти та посилання на модулі, що їх реалізують.

Наявні модулі для стекування

Не анонсовані

Мідні модулі

Quellan анонсувала тестові плати^[13], але поки що немає серійних модулів.

Багатомодові модулі

Mellanox^[14] and Reflex Photonics^[15] анонсувала CFP модулі.

Одномодові модулі

Finisar^[16], Sumitomo Electric Industries^[17], and OpNext^[18] продемонстрували 40 або 100 Gigabit Ethernet модулі у форм-факторі CFP MSA за стандартом ECOC 2009.

Див. також

• CFP MSA module^[en]
• Ethernet Alliance^[en]
• Road to 100G^[en]
• 10 Gigabit Ethernet
• Terabit Ethernet
• Energy Efficient Ethernet
• Optical interconnect^[en]
• Interconnect bottleneck^[en]
• Оптоволоконний кабель
• Optical communication^[en]
• Parallel optical interface^[en]
• Ethernet
• Fast Ethernet
• Gigabit Ethernet
• 10 Gigabit Ethernet