Ethernet の世代、レーン速度と電気インターフェース

10G 以降のイーサネットの各速度はすべて、少数のレーン速度（10G、25G、50G、100G、そして現在はレーンあたり200G）を並列に組み合わせて作られています。ある速度がどのレーンで構成されているかを知れば、モジュールの電気インターフェース、ブレークアウトが機能する理由・機能しない理由、100G モジュールが 4 × 25G にも 1 × 100G にもなり得る理由、そして光信号が意味を持つようになる前にホストとモジュールが合意しておくべき事柄が分かります。

IEEE 802.3 プロジェクトの年表

年	改訂	速度	レーン信号方式	備考
1998	802.3z	1000BASE-SX/LX/CX	1.25 GBd 8B/10B	GBIC → SFP の時代
1999	802.3ab	1000BASE-T	4対、PAM5	銅線 1G
2002	802.3ae	10GBASE-SR/LR/ER/LX4	10.3125 GBd 64B/66B	XENPAK/X2/XFP → SFP+
2006	802.3an / aq	10GBASE-T / LRM	—	銅線 10G、EDC 付き MMF 220 m
2010	802.3ba	40GBASE-SR4/LR4/CR4, 100GBASE-SR10/LR4/ER4	4 × 10G / 10 × 10G / 4 × 25G	QSFP+, CFP
2014	802.3bj	100GBASE-CR4/KR4	4 × 25G NRZ	RS-FEC (528,514) を導入
2015	802.3bm	100GBASE-SR4, CAUI-4, 40GBASE-ER4	4 × 25G	QSFP28 が可能になる
2016	802.3by	25GBASE-SR/LR/CR	1 × 25G	SFP28、CA-25G-L/S/N ケーブルクラス
2017	802.3bs	200GBASE-FR4/LR4/DR4, 400GBASE-SR16/DR4/FR8/LR8	50G PAM4（電気 8 × 50G）	RS-FEC (544,514) KP4
2018	802.3cd	50GBASE-SR/FR/LR/CR, 100GBASE-SR2/DR/CR2, 200GBASE-SR4/CR4	50G PAM4 レーン	SFP56, QSFP56
2019–21	802.3cn / cu	50/200/400G 40 km ER、100GBASE-FR1/LR1, 400GBASE-FR4/LR4-6	100G PAM4 光レーン	100G Lambda MSA を採用
2022	802.3ck / db	100G/レーン電気（100GAUI-1、400GAUI-4、800GAUI-8）、100G/レーン VCSEL（SR1, SR4, VR）	106.25 GBd PAM4	QSFP112, OSFP 800G
2024	802.3df	800GBASE-DR8/SR8/VR8, -DR4（200G/レーン光）	8 × 100G 電気	OSFP / QSFP-DD800 の 800G
~2026	802.3dj	200G/レーン電気および光、800GBASE-DR2, 1.6TBASE-DR8	212.5 GBd PAM4	1.6T OSFP-XD, OSFP

MSA インターフェース（CWDM4、PSM4、ZR…）は、これらの間隙を埋めてきました：光インターフェース MSA。

レーンから速度を構成する仕組み

速度	電気レーン（ホスト ↔ モジュール）	光レーン（代表例）	モジュール
10G	1 × 10G (XFI/SFI)	1 × 10G	SFP+
25G	1 × 25G (25GAUI)	1 × 25G	SFP28
40G	4 × 10G (XLAUI/XLPPI)	4 × 10G (SR4, LR4)	QSFP+
50G	1 × 50G PAM4 or 2 × 25G	1 × 50G PAM4	SFP56
100G	4 × 25G (CAUI-4)	4 × 25G (SR4, LR4, CWDM4, PSM4)	QSFP28
100G	2 × 50G (100GAUI-2) or 1 × 100G (100GAUI-1)	1 × 100G PAM4 (DR, FR1, LR1)	QSFP28/QSFP56/QSFP112, SFP112
200G	4 × 50G (200GAUI-4) or 8 × 25G	4 × 50G (FR4, SR4, DR4)	QSFP56
400G	8 × 50G (400GAUI-8) or 4 × 100G (400GAUI-4)	4 × 100G (DR4, FR4, LR4) or 8 × 50G (SR8, FR8)	QSFP-DD, OSFP
800G	8 × 100G (800GAUI-8)	8 × 100G (DR8, 2×FR4) or 4 × 200G (DR4)	OSFP, QSFP-DD800
1.6T	8 × 200G	8 × 200G (DR8)	OSFP-XD, OSFP

電気レーン数と光レーン数が異なる場合、モジュールの DSP 内のギアボックスがその間の変換を行います。400GAUI-8 から DR4 への変換が典型例です（変調と DSP）。両者が一致する場合（4 × 25G CAUI-4 から SR4 へ）、モジュールは単純なリタイマーであるか、あるいはリタイマーなしで済みます。

電気インターフェースの名称

名称	レーン数 × 速度	使用先
XAUI	4 × 3.125 GBd (8B/10B)	XENPAK, X2, 初期の 10G
XFI / SFI	1 × 10.3125 GBd	XFP / SFP+
25GAUI	1 × 25.78 GBd	SFP28
XLAUI / XLPPI	4 × 10.3125	QSFP+（リタイム型／パラレル物理インターフェース）
CAUI-10 / CAUI-4	10 × 10.3125 / 4 × 25.78	CFP / QSFP28, CFP4
50GAUI-2 / 50GAUI-1	2 × 25.78 / 1 × 26.5625 GBd PAM4	SFP56
100GAUI-4 / -2 / -1	4 × 25.78 / 2 × 26.56 PAM4 / 1 × 53.125 PAM4	QSFP28 → QSFP112
200GAUI-8 / -4 / -2	8 × 25.78 / 4 × 26.56 PAM4 / 2 × 53.125 PAM4	QSFP56 → QSFP112
400GAUI-16 / -8 / -4	16 × 25.78 / 8 × 26.56 PAM4 / 4 × 53.125 PAM4	CFP8 → QSFP-DD/OSFP
800GAUI-8	8 × 53.125 GBd PAM4	OSFP, QSFP-DD800

GBd の数値には FEC と 64B/66B のオーバーヘッドが含まれます：25.78 GBd は 25 Gb/s のペイロードを運び、53.125 GBd PAM4 は 100 Gb/s を運びます。これらの名称は、CMIS アプリケーション記述子のホストインターフェース側として現れます（SFF-8024）。

一致していなければならない項目

電気側のレーン速度とレーン数：4 × 25G のポートは、両方が「100G」と表示されていても 2 × 50G のモジュールを駆動できません。
変調方式：NRZ レーンと PAM4 レーンは異なる物理層です。
FEC：25G NRZ レーンには RS(528)、すべての PAM4 には RS(544)。PMD ごとに必須または任意です（FEC とリンクトレーニング）。
符号化方式：8B/10B（1G）対 64B/66B（10G 以上）。デュアルレートモジュールは両方を切り替えます。
両端の光 PMD：波長、光ファイバーおよび伝送距離は、光インターフェースとPMD リファレンスに記載されています。

モジュールは、これらすべてを自身の識別情報（公称速度、符号化方式、コンプライアンスコードまたはアプリケーションコード）として宣言し、ホストは駆動できない組み合わせを拒否します（速度とレート）。

CodingBox では

Check transceiver 画面には、公称レーン速度、符号化方式、そして CMIS モジュールの場合は各アプリケーションのホストインターフェース ID が表示されるため、モジュールがポートに接続される前に、4 × 25G か 2 × 50G かを一目で確認できます。

802.3dj レーンを収容する 1.6T のフォームファクター：OSFP224（8 × 200G）および OSFP-XD（16 × 100G）。

これらのレーン束のホスト側名称（CAUI-4、400GAUI-8、800GAUI-8）と、C2M コンプライアンスポイント、OIF CEI マッピング、電気-光レーン変換について：XGMII、XAUI と AUI ファミリー。

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