2015年以来、イーサネットアライアンスは、イーサネット技術の進展に関する明確で包括的な概要を提供するために、ロードマップを一貫して更新してきました。これらの更新は、さまざまな業界の専門家にとって貴重なリソースとなり、イーサネット技術における新たなトレンドや革新についての情報を得る手助けをします。
以下に示す2024年の新しいイーサネットロードマップは、建物や産業オートメーション、車載ネットワーキング、企業およびキャンパスアプリケーション、通信およびモバイルサービス、ハイパースケールデータセンターを含む主要な分野における進化するイーサネット速度要件を概説しています。2024年のロードマップにおける重要な更新は、AIと機械学習に焦点を当てた専用セクションの導入です。この新しいセクションは、AIをイーサネット技術の進歩の中心に置き、その将来のイーサネット標準の発展に対する影響の高まりを強調しています。

出典：https://ethernetalliance.org


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上記の「2024年イーサネットロードマップ」では、更新されたインターフェースと名称を紹介し、伝送媒体を主に2つのタイプ、すなわち銅ケーブルと光ファイバーに分類し、WiFiは除外されています。この分類は、現代のネットワーキング技術におけるイーサネットの進化する役割を理解するためのより明確な枠組みを提供します。10Mから10Gまでのイーサネットアプリケーションでは、銅ケーブルが引き続き優先されるソリューションです。これらのケーブルは、多数のネットワークデバイスを接続できる能力から広く採用されており、多くの接続ポイントを扱うのに理想的です。銅ケーブルは通常、100メートル以内の短い伝送距離を持ちますが、10Base-T1L規格は最大1000メートルの長距離に対応した低速10Mアプリケーションをサポートしています。

銅ケーブルの大きな利点は、Power over Ethernet (PoE)をサポートしていることです。この機能により、銅ケーブルは接続されたデバイスにデータと電力の両方を同時に供給できるため、非常に実用的でコスト効果が高くなります。この機能は、IPカメラ、アクセスポイント、電話などのデバイスにデータ伝送と電源供給の両方が必要な環境で特に便利です。
結論として、銅ケーブルインターフェースは、イーサネット接続のための低コストで高性能なソリューションを提供します。
10Gを超えるイーサネットアプリケーション、特に40G、100G、400G、さらには800Gや1.6Tのような超高速ネットワーク接続においては、光ファイバーのみが要求を満たすことができます。300メートル以内のデータセンターアプリケーションには、マルチモードファイバーがコストとパフォーマンスの理想的なバランスを提供します。しかし、長距離のファイバー伝送には、シングルモードファイバーのみが必要な範囲と安定性を提供し、長距離にわたる信頼性のあるデータ転送を実現できます。
マルチモードファイバーは通常、マルチコアの並列伝送を備えたMPOコネクタを使用し、高密度アプリケーションに適しています。シングルモードファイバーは、伝送のために波長分割多重化（WDM）技術を使用したデュアルコアLCコネクタを利用することが多く、長距離データ転送を効率的にサポートします。(注: この議論には、PONシステムに見られる単一コア双方向または三重経路伝送技術は含まれていません。)

2024年のイーサネットロードマップおよび最新のインターフェースと命名ガイドによると、400Gbpsは現在の人工知能データセンター（AIDC）の主流の速度要件となっています。より大規模で高度なAIDCは、すでに800Gbpsや1.6Tbpsのネットワーク伝送能力を展開する方法を模索しています。では、これらの高まる需要に応えるために光伝送速度を効果的に向上させる戦略は何ですか？

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上記の光モジュールレートの組み合わせ図は、100Gbpsの伝送レートを達成するための3つの方法を示しています。まず、4つの25Gレーン（4x25G）を使用します；次に、各50Gのビットレートを増加させた2つのレーンを使用します（2x50G）；そして第三に、単一の100Gチャネルを利用します。これらの方法は、多様なネットワークニーズに合わせた柔軟で高速なソリューションを提供し、現代のインフラストラクチャに最適化されたデータ伝送を保証します。
超高速イーサネット伝送を実現するためには、単一のレーンのデータレートを増加させるか、追加の伝送レーンを追加するという2つの主要なアプローチがあります。具体的な実装方法は以下の通りです：

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1. 単一チャネル信号の伝送速度を向上させるためには、光変調方法の改善が重要です。現在、いくつかの成熟したコスト効果の高い光変調技術が利用可能であり、これには次のものが含まれます:

• NRZ（ノンリターン・トゥ・ゼロ、PAM-2とも呼ばれる、2レベルのパルス振幅変調）：この技術は、チャネルあたり最大25Gの伝送速度をサポートし、その信頼性と幅広い適用性から既存の機器で広く使用されています。

• PAM-4（4レベルのパルス振幅変調）: NRZと比較して、PAM-4はより高い変調レベルを提供し、チャネルあたり50Gの伝送速度を可能にします。これは、コストの大幅な増加なしにより大きな帯域幅を必要とするアプリケーションに最適な選択肢です。

• 16-QAM（16レベル直交振幅変調）：超高速伝送のために、16-QAMは通常、コヒーレントチャネルシステムで使用され、チャネルあたり最大100Gの伝送速度をサポートし、要求の厳しい高容量ネットワークに適しています。

2、光伝送速度は、複数のレーンを集約することで、効率とパフォーマンスを向上させる2つの方法で強化できます。

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A.1つの方法は、物理チャネルの数を増やすことです。これは主に、さまざまなフォームファクターの光モジュールのパッケージに依存します。以下は、最も一般的な光モジュールのフォームファクターのいくつかです。

• SFP（小型フォームファクタプラガブル）

  GBICのアップグレードで、SFPはデュアルチャネルパッケージを使用し、最大1Gの伝送速度をサポートします。これはネットワークのアップグレードに広く使用されているソリューションです。

• SFP+

  SFPフォームファクタを基に、SFP+は最大10Gのより高い伝送速度をサポートし、より高速なデータ伝送のための高度なソリューションを提供します。

• QSFP（クアッド小型フォームファクタープラガブル）

  QSFPは4チャンネルパッケージを特徴としており、4つのSFPチャンネルに相当します。これによりデータスループットが大幅に向上し、高速アプリケーションに最適です。

• QSFP-DD（ダブルデンシティ）

  QSFPの強化版として、QSFP-DDは8つのチャネルを備えており、標準のQSFPと比較してチャネル数が倍増しています。これにより、さらに高いデータ伝送速度が可能になります。

• OSFP（オクタル小型フォームファクタープラガブル）

  QSFP-DDと同様に、OSFPも8チャンネルをサポートしています。それは高密度の伝送能力を提供し、現代のネットワークにおけるより高い帯域幅の需要の増加に対応しています。

パッケージ技術の進歩は、光ファイバーチャンネルの数と全体的なコストの両方を増加させる可能性があることに注意することが重要です。したがって、コスト効果の高い高速ネットワーク設計のためには、性能とコストのバランスを取ることが不可欠です。

別の方法は、単一モードファイバーで波長分割多重化（WDM）技術を使用して、仮想チャネルの数を拡張することです。 WDMは、追加のレーザーを追加することでチャンネル数を増やし、より高い伝送速度を実現します。 しかし、これにより電力消費が増加し、システムの複雑さが増すため、コストが高くなります。 その結果、WDM技術は通常、長距離、高帯域幅、高速伝送の要件に対して通信事業者によって使用されます。

要約すると、私たちは現在、超高速イーサネット伝送の需要とそれを達成するための方法について包括的な理解を持っており、これはAIDCのプレターミネート光ファイバーソリューションをさらに理解するための基盤も築いています。