第45回 イーサネット：前田真一の最新実装技術あれこれ塾（2/4 ページ）

実装分野の最新技術を分かりやすく紹介する前田真一氏の連載「最新実装技術あれこれ塾」。第45回はLANで中心的に使われている基幹技術であるイーサネットについて解説する。

[前田真一，実装技術／MONOist]

2．イーサネット規格

　これまでイーサネットの転送速度は、バージョンごとに10倍になっていましたが、10Gbps以降は間に4倍の速度が入るようになってきました。10Gbpsの次は40Gbpsで、現在、最先端は100Gbpsです。

　次の世代として、400Gbpsでさらに1000Gbps（1Tbps）がスケジューリングされています（図1）。

図1：イーサネットのロードマップ（出典：The Ethernet Alliance：Roadmap Subcommittee）

　現在は一般的には10Gbpsが使われますが、ネットワークサーバなどのHPC（High Performance Computing）を使ったデータセンターでは40Gbpsや100Gbpsが使われています。

　長距離では光伝送が使われていますが、100Gbps規格でも短距離であれば、銅ケーブルが使われますし、基板配線のバックプレーンでも100Gbps伝送が使われます。ただし、40Gbpsや100Gbpsといっても1配線で40Gbpsや100Gbpsを達成するのではなく、いくつかの対による並列転送で40Gbpsや100Gbpsを達成する規格になっています。

　具体的には 10Gbps4対で40Gbpsを達成しています。また100Gbpsは10Gbps10対か、25Gbps4対の構成になっています（図2）。さらに次世代の400Gでは、25Gbps16対か、50Gbps8対の構成になります。

図2：イーサネットのチャネル数と転送速度（出典：“The Dawn of Channelized Ethener” by Narrington at Hot Interconnect 22, August, 2014）

　1レーン当たり10Gbpsであれば、USB 3.1やThunderbolt 1.0と同じ速度で銅線や基板配線でもどうにかなります。

　また、光を使う場合でも、光はトランシーバとレシーバ部は光になりますが、信号処理や、レーザダイオードのドライバ、フォトダイオードで受けた信号を処理する回路は電気信号です。

　25Gbpsの信号を処理する回路は、基板上で25Gbpsの信号を作るためにそれ以上の信号処理を行う必要があります。

　OIF（Optical Internetworking Forum）と呼ばれるコンソーシアムでは100Gイーサネットのために基板上の信号処理として、28Gbpsのチップ間規格（CEI＝Common Electrical Interface）を作成しています（OIF/CEI 28G-SR/VSR）。

　このように、現在、HPCサーバでは、多くの基板やバックプレーンでは、次世代PCI Express Gen4の16Gbpsより高速な、25G〜28Gbpsの信号伝送が行われています。さらに、次世代の400Gイーサネット時代では、基板上で、56Gbpsの信号を伝送する必要があります。