10ギガビットイーサネット

24個の10ギガビットイーサネットポートと3種類の物理層モジュールを備えたルーター

10ギガビットイーサネット（10GE、10GbE、または10 GigE ）は、10ギガビット/秒の速度でイーサネットフレームを伝送するコンピュータネットワーク技術のグループです。IEEE 802.3ae-2002規格で初めて定義されました。以前のイーサネット規格とは異なり、10GbEは、一般的にネットワークスイッチによって接続される全二重のポイントツーポイントリンクのみを定義します。共有メディアCSMA/CD動作は、以前の世代のイーサネット規格から引き継がれていません[ 1 ]。そのため、半二重動作とリピータハブは10GbEには存在しません[ 2 ] 。より高速な100ギガビットイーサネットリンクの最初の規格は、 2010年に承認されました[ 3 ]。

10GbE規格は、複数の異なる物理層（PHY）規格を包含しています。スイッチやネットワークインターフェースコントローラなどのネットワークデバイスは、 SFP+ベースのものなど、プラグ可能なPHYモジュールを介して、異なるPHYタイプを持つことができます。[ 4 ]以前のバージョンのイーサネットと同様に、10GbEでは銅線ケーブルまたは光ファイバーケーブルを使用できます。銅線ケーブルの最大伝送距離は100メートルですが、帯域幅の要件が高いため、より高品質なケーブルが必要です。[ a ]

10GbEの採用は、イーサネットの以前の改訂版よりも緩やかです。2007年には10GbEポートが100万個出荷され、2009年には200万個、2010年には300万個以上のポートが出荷され、[ 5 ] [ 6 ] 2011年には推定900万ポートが出荷されました。 [ 7 ] 2012年の時点で、10GbEのギガビット帯域幅あたりの価格はギガビットイーサネットと比較して約3分の1でしたが、10GbEのポートあたりの価格は、より広範な採用を妨げていました。[ 8 ] [ 9 ]

2022年までに、10GBase-Tのポートあたりの価格は規模に応じて50～100ドルに低下しました。[ 10 ] 2023年には、 10GbE WANポートを標準装備したWi-Fi 7ルーターが登場し始めました。

標準

長年にわたり、米国電気電子学会(IEEE) 802.3 ワーキング グループは 10GbE に関連するいくつかの標準を公開してきました。

標準出版年説明
802.3ae2002年[ 11 ]LAN (10GBASE-SR)、WAN (10GBASE-LR、10GBASE-ER、10GBASE-LX4)、およびSDH/SONET互換 WAN (10GBASE-SW、10GBASE-LW、10GBASE-EW) 向けの10 Gbit/sイーサネット オーバー ファイバー
802.3ak200410GBASE-CX4 10 Gbit/sイーサネット（ツインアクシャルケーブル経由）
802.3-20052005802.3ae、802.3ak、およびエラッタを組み込んだ基本規格の改訂
802.3an200610GBASE-T銅ツイストペアケーブル経由の 10 Gbit/sイーサネット
802.3ap2007バックプレーン イーサネット、プリント基板上の 1 および10 Gbit/s (10GBASE-KR および 10GBASE-KX4)
802.3aq200610GBASE-LRM強化されたイコライゼーションを備えたマルチモード光ファイバー経由の 10 Gbit/sイーサネット
802.3-20082008802.3an/ap/aq/asの修正、2つの訂正、およびエラッタを組み込んだ基本規格の改訂版。リンクアグリゲーションは802.1AXに移行しました。
802.3av200910GBASE-PR EPON用10ギガビット/秒イーサネットPHY
802.3-20152015ベース標準の以前のバージョン
802.3bz2016Cat-5 / Cat-6ツイストペア 経由の2.5ギガビットおよび5ギガビットイーサネット- 2.5GBASE-Tおよび5GBASE-T
802.3-20182018ベース標準の以前のバージョン
802.3ch20202.5、5、10 Gbit/s車載電気イーサネット (10GBASE-T1) の物理層仕様と管理パラメータ
802.3-2022 [ 12 ]2022 以前の修正を組み込んだ基本規格の最新バージョン

物理層モジュール

10ギガビットイーサネットXFPトランシーバーのクローズアップ

10GbE のさまざまな物理層標準を実装するために、多くのインタフェースは、さまざまな物理 (PHY) 層モジュールを差し込むことができる標準ソケットで構成されています。PHY モジュールは公式の標準化団体で指定されているのではなく、より迅速にネゴシエートできるマルチソース アグリーメント(MSA) によって指定されています。10GbE の関連 MSA には、 XENPAK [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] (および関連する X2 と XPAK)、XFP、SFP+ などがあります。[ 16 ] [ 17 ] PHY モジュールを選択する場合、設計者はコスト、到達範囲、メディア タイプ、消費電力、およびサイズ (フォーム ファクタ) を考慮します。単一のポイントツーポイント リンクでは、プラグ可能でサポートされている 10GbE 光または銅線ポート タイプ (10GBASE-SR など) が同一である限り、両端で異なる MSA プラグ可能フォーマット (XPAK および SFP+ など) を使用できます。

XENPAKは10GE対応の最初のMSAであり、最も大きなフォームファクタを誇りました。その後、X2とXPAKが競合する規格となり、より小型のフォームファクタを採用しました。しかし、X2とXPAKは市場でXENPAKほど成功しませんでした。XFPはX2とXPAKに続いて登場し、こちらも小型です。

10ギガビットモジュール規格は、拡張小型フォームファクタ・プラガブル・トランシーバで、一般にSFP+と呼ばれています。Small Form-factor Pluggable （SFP）トランシーバをベースにANSI T11ファイバーチャネルグループが開発したこのトランシーバは、XFPよりもさらに小型で消費電力も低くなっています。SFP+は10GEシステムで最も人気のあるソケットとなっています。[ 18 ] [ 16 ] SFP+モジュールは光から電気への変換のみを行い、クロックおよびデータリカバリを行わないため、ホストのチャネルイコライゼーションに高い負担がかかります。SFP+モジュールは従来のSFPモジュールと共通の物理フォームファクタを共有しているため、XFPよりも高いポート密度が可能になり、 19インチラック幅のブレードで24または48ポートの既存設計を再利用できます。

光モジュールは、 XAUI、XFI、またはSerDesフレーマインターフェース（SFI）のいずれかによってホストに接続されます。XENPAK、X2、およびXPAKモジュールは、XAUIを使用してホストに接続します。XAUI（XGXS）は4レーンのデータチャネルを使用し、IEEE 802.3 Clause 47で規定されています。XFPモジュールはXFIインターフェースを使用し、SFP+モジュールはSFIインターフェースを使用します。XFIとSFIは、IEEE 802.3 Clause 49で規定されている1レーンのデータチャネルと64b/66bエンコーディングを使用します。

SFP+モジュールは、さらに線形型と制限型の2種類のホストインターフェースに分類できます。10GBASE-LRMモジュールを使用する長距離アプリケーションを除き、制限型モジュールが推奨されます。[ 17 ]

ファイバーベースPHYの凡例[ 19 ]
繊維の種類紹介されたパフォーマンス
MMF FDDI 62.5/125 µm1987 160 MHz·km @ 850 nm
MMF OM1 62.5/125 µm1989 200 MHz·km @ 850 nm
MMF OM2 50/125 µm1998 500 MHz·km @ 850 nm
MMF OM3 50/125 µm20031500 MHz·km @ 850 nm
MMF OM4 50/125 µm20083500 MHz·km @ 850 nm
MMF OM5 50/125 µm20163500 MHz·km @ 850 nm + 1850 MHz·km @ 950 nm
SMF OS1 9/125 µm19981.0 dB/km @ 1300/1550 nm
SMF OS2 9/125 µm20000.4 dB/km @ 1300/1550 nm
名前 標準 状態 メディア コネクタ トランシーバーモジュール リーチ（メートル） #メディア(⇆) #ラムダ ( →) レーン数( →) 注記
10ギガビットイーサネット（10GbE） - （データレート：10Gbit/s -ラインコード：64b/66b × NRZ - ラインレート：10.3125  GBd - 全二重) [ 20 ] [ 21 ] [ 13 ]
10GBASE-K × 4802.3ap-2007 (CL48/71)遺産 Cuバックプレーン 該当なし該当なし1 4 該当なし 4 PCB ;ラインコード: 8b/10b × NRZラインレート: 4× 3.125 GBd = 12.5 GBd
10GBASE-KR802.3ap-2007 (CL49/72)現在 Cuバックプレーン 該当なし該当なし1 1 1 1 PCB
10GPASS-XR8023億-2016年（CL100-102）現在 同軸ケーブル 該当なし該当なし?1 1 1 EPON Protocol over Coax (EPoC) –最大16384 QAMのパスバンドOFDMを使用したパッシブ光ポイントツーマルチポイントネットワークで、最大10 Gbit/sのダウンストリームと1.6 Gbit/sのアップストリームを実現
10GBASE-C × 4802.3ak-2004 (CL48/54)遺産 ツインアクシャルバランスCX4（SFF-8470）（IEC 61076-3-113）（IB）ゼンパック[ 14 ] X2XFP15 4 該当なし 4 データセンター;ラインコード: 8b/10b × NRZラインレート: 4× 3.125 GBd = 12.5 GBd
10GSFP+CuダイレクトアタッチSFF-8431 (2006)現在 ツインアクシャルバランス、ファイバー（AOC） SFP+ （SFF-8431）SFP+7 15 100 1 1 1 データセンター;ケーブルの種類: パッシブツインアキシャル(7 m)、アクティブ(15 m)、アクティブ オプティカル (AOC): (100 m)
10GBASE-SRL独自仕様（IEEE非準拠）現在 ファイバー850 nmSC LC SFP+ XENPAK X2 XFPOM1: 112 1 1
OM2: 27
OM3: 100
OM4: 150
10GBASE-SR802.3ae-2002 (CL49/52)現在 ファイバー850 nmSC LC SFP+ XENPAK X2 XPAK XFPOM1: 332 1 1 モード帯域幅（到達距離）：160 MHz·km（26 m）、200 MHz·km（33 m）、400 MHz·km（66 m）、500 MHz·km（82 m）、2000 MHz·km（300 m）、4700 MHz·km（400 m）
OM2: 82
OM3: 300
OM4: 400
10GBASE-LRM802.3aq-2006 (CL49/68)現在 ファイバー1300 nmSC LC SFP+ XENPAK X2OM2: 2202 1 1 [ 22 ]モード帯域幅: 500 MHz·km
OM3: 220
10GBASE-L × 4802.3ae-2002 (CL48/53)遺産 ファイバー1269.0 – 1282.4 nm 1293.5 – 1306.9 nm 1318.0 – 1331.4 nm 1342.5 – 1355.9 nmSC ゼンパックX2OM2: 3002 4 4 WDM ; [ 22 ]伝送符号: 8b/10b × NRZ伝送速度: 4× 3.125 GBd = 12.5 GBdモード帯域幅: 500 MHz·km
OS2: 10k
10GBASE-S W802.3ae-2002 (CL50/52)現在 ファイバー850 nmSC LC SFP+ XPAKOM1: 332 1 1 WAN ; WAN-PHY;回線速度:9.5846 GBdのOC-192 / STM-64 SONET / SDHストリームへの直接マッピング。 -ZW：より高性能な光学系を備えた-EW
OM2: 82
OM3: 300
OM4: 400
10GBASE-L W802.3ae-2002 (CL50/52)現在 ファイバー1310 nmSC LC SFP+ XENPAK XPAKOS2: 10k2 1 1
10GBASE-E W802.3ae-2002 (CL50/52)現在 ファイバー1550 nmSC LC SFP+OS2: 40k2 1 1
10GBASE-Z W独自仕様（IEEE非準拠）現在 OS2: 80k
10GBASE-LR802.3ae-2002 (CL49/52)現在 ファイバー1310 nmSC LC SFP+ XENPAK X2 XPAK XFPOS2: 10k2 1 1
10GBASE-PR802.3av-2009現在 ファイバーdn2up: 1270 nm up2dn: 1577 nmSC SFP+ XFPOS2: 20k1 1 1 10G EPON
10GBASE-ER802.3ae-2002 (CL49/52)現在 ファイバー1550 nmSC LC SFP+ XENPAK X2 XFPOS2: 40k2 1 1
10GBASE-ZR独自仕様（IEEE非準拠）現在 OS2: 80k高性能光学系を備えたER
ツイストペアベースのイーサネット物理トランスポート層（TP-PHY）の比較[ 23 ]
名前 標準 状態 速度（Mbit/s）ペアが必要です 方向ごとの車線数 スペクトル効率（（ビット/秒）/Hz）ラインコードレーンあたりの シンボルレート（MBd）帯域幅（MHz） 最大距離（m） ケーブル ケーブル定格（MHz） 使用法
10GBASE-T802.3an-2006（CL55） 現在 10,000 4 4 6.25 64B65B PAM-16 128-DSQ 800 400 100 カテゴリー6A500 LAN、データセンター
10GBASE-T1802.3ch-2020（CL149） 現在 10,000 1 1 3.5 564B/65B PAM-4 RS-FEC 5,625 2,812.5 15 4,000 自動車、IoT、M2M

光ファイバー

10ギガビットイーサネット光インターフェース（XFPトランシーバー）を備えたFoundry Networks ルーター。黄色のケーブルはシングルモードデュプレックス光ファイバー接続です。

10ギガビットイーサネットに使用される光ファイバーには、シングルモード（SMF）とマルチモード（MMF）の2つの基本的なタイプがあります。 [ 24 ] SMFでは光はファイバー内を単一の経路で通過しますが、MMFでは複数の経路を通るため、差動モード遅延（DMD）が発生します。SMFは長距離通信に使用され、MMFは300m未満の距離に使用されます。SMFはコア径が狭く（8.3μm）、より精密な終端および接続方法が必要です。MMFはコア径が広く（50μmまたは62.5μm）、MMFの利点は、短距離であれば低コストの垂直共振器面発光レーザー（VCSEL）で駆動できることです。また、マルチモードコネクタは安価で、現場で確実に終端するのが容易です。SMFの利点は、長距離でも使用できることです。[ 25 ]

802.3規格では、FDDIグレードのMMF光ファイバーが参照されています。この光ファイバーは、コア径が62.5μmで、850nmにおける最小モード帯域幅が160MHz・kmです。この光ファイバーは、1990年代初頭にFDDIおよび100BASE-FXネットワーク向けに初めて導入されました。802.3規格は、 OM1、OM2、OM3、OM4の4種類のMMF光ファイバーを規定するISO/IEC 11801も参照しています。OM1はコア径が62.5μmで、その他の光ファイバーはコア径が50μmです。850nmにおける最小モード帯域幅は、OM1が200MHz・km、OM2が500MHz・km、OM3が2000MHz・km、OM4が4700MHz・kmです。 FDDIグレードのケーブルは現在では時代遅れとなっており、新しい構造化ケーブル配線ではOM3またはOM4ケーブルが使用されています。OM3ケーブルは、低コストの10GBASE-SR光ファイバーを使用して、10ギガビットイーサネットを300メートル伝送できます。[ 26 ] [ 27 ] OM4は400メートルを伝送できます。[ 28 ]

SMFケーブルとMMFケーブルを区別するために、SMFケーブルは通常黄色、MMFケーブルはオレンジ色（OM1およびOM2）または水色（OM3およびOM4）で表示されます。ただし、光ファイバーでは、特定の光速度や技術に対応する統一された色は存在せず、例外としてアングルド・フィジカル・コンタクト・コネクタ（APC）は緑色で統一されています。[ 29 ]

アクティブ光ケーブル（AOC）もあります。これは光エレクトロニクスが既に接続されているため、ケーブルと光モジュール間のコネクタが不要です。標準のSFP+ソケットに差し込むだけで使用できます。メーカーが必要なケーブルの長さと種類に合わせてエレクトロニクスを選定できるため、他の光ソリューションよりも低コストです。

10GBASE-SR

10GBASE-SR SFP+トランシーバー

10GBASE-SR（「短距離」）は、マルチモード光ファイバー用のポートタイプであり、850nmのレーザーを使用します。[ 30 ]物理符号化サブレイヤー（PCS）は64b/66bで、IEEE 802.3条項49で定義され、物理媒体依存（PMD）サブレイヤーは条項52で定義されています。シリアル化されたデータを次のラインレートで伝送します。10.3125  Gbd . [ 31 ]

範囲は使用されるマルチモード光ファイバーの種類によって異なります。[ 26 ] [ 32 ]

繊維の種類（マイクロメートル）範囲（メートル）
FDDIグレード（62.5）26
OM1（62.5）33
OM2 (50)82
OM3300
OM4400

MMF は SMF に比べてコネクタのコストが低いという利点があり、コアが広いため機械的な精度がそれほど必要ありません。

10GBASE-SRトランスミッタは、低コストで低消費電力のVCSELを搭載しています。OM3およびOM4光ケーブルは、 VCSELで動作するように設計されているため、レーザー最適化されていると言われることがあります。10GBASE-SRは、最も低コスト、最も低消費電力、そして最も小型のフォームファクタの光モジュールを提供します。

より低コストで低消費電力の変種があり、10GBASE-SRL（10GBASE-SR lite）と呼ばれることもあります。これは10GBASE-SRと相互運用可能ですが、伝送距離は100メートルに制限されています。[ 33 ]

10GBASE-LR

10GBASE-LR（ロングリーチ）は、シングルモード光ファイバー用のポートタイプであり、1310 nmレーザーを使用します。64b/66b PCSはIEEE 802.3 Clause 49で定義され、PMDサブレイヤーはClause 52で定義されています。シリアル化されたデータは10.3125 GBdのラインレートで伝送されます。[ 31 ]

10GBASE-LRトランスミッタは、ファブリ・ペロー型レーザー、つまり分布帰還型レーザー（DFB）を用いて実装されています。DFBレーザーはVCSELよりも高価ですが、高出力と長波長特性により、シングルモード光ファイバーの小さなコアに長距離にわたって効率的に結合することができます。

10GBASE-LR の最大ファイバー長は 10 キロメートルですが、使用されるシングルモード ファイバーの種類によって異なります。

10GBASE-LRM

10GBASE-LRM（ロングリーチマルチモード）は、IEEE 802.3aqで最初に規定されたマルチモード光ファイバー用のポートタイプであり、1310 nmレーザーを使用します。64b/66b PCSはIEEE 802.3の第49条で、PMDサブレイヤーは第68条で定義されています。シリアル化されたデータは10.3125 GBdのラインレートで伝送されます。[ 34 ] 10GBASE-LRMは、受信イコライゼーションに電子分散補償（EDC）を使用します。[ 35 ]

10GBASE-LRMは、FDDIグレードのマルチモード光ファイバーで最長220メートル（720フィート）の距離を許容し、OM1、OM2、OM3タイプの光ファイバーでも同様に最大220メートルの距離を許容します。[ 26 ] 10GBASE-LRMの到達距離は、旧規格の10GBASE-LX4ほど遠くはありません。一部の10GBASE-LRMトランシーバーは、標準シングルモード光ファイバー（SMF、G.652）で最長300メートル（980フィート）の距離も許容しますが、これはIEEEやMSAの仕様には含まれていません。[ 36 ] FDDIグレード、OM1、OM2光ファイバーで仕様を満たすためには、送信機をモード調整パッチコードで接続する必要があります。OM3またはOM4を介したアプリケーションでは、モード調整パッチコードは必要ありません。[ 37 ]

10GBASE-ER

10GBASE-ER（Extended Reach）は、シングルモード光ファイバー用のポートタイプであり、1550 nmレーザーを使用します。64b/66b PCSはIEEE 802.3 Clause 49で定義され、PMDサブレイヤーはClause 52で定義されています。シリアル化されたデータは10.3125 GBdのラインレートで伝送されます。[ 31 ]

10GBASE-ER トランスミッタは、外部変調レーザー (EML)を使用して実装されます。

10GBASE-ERの伝送距離は、エンジニアリングリンクでは40キロメートル（25マイル）、標準リンクでは30キロメートルです。[ 26 ] [ 15 ]

10GBASE-ZR

いくつかのメーカーは、10GBASE-ZRという名称で80km（50マイル）の伝送距離を実現しています。この80km PHYはIEEE 802.3ae規格では規定されておらず、メーカーはOC -192 / STM-64 SDH / SONET仕様に記載されている80km PHYに基づいて独自の仕様を作成しています。[ 38 ]

10GBASE-LX4

10GBASE-LX4は、マルチモード光ファイバーおよびシングルモード光ファイバー用のポートタイプです。3.125 Gbit/sで動作する4つの独立したレーザー光源を使用し、 1310 nm付近の4つの固有波長を用いた粗波長分割多重方式を採用しています。8b /10b PCSはIEEE 802.3 Clause 48で定義され、物理媒体依存（PMD）サブレイヤーはClause 53で定義されています。 [ 26 ]

10GBASE-LX4は、 SMF （シングルモード光ファイバ）で10キロメートル（6.2マイル）の伝送距離を持ちます。FDDIグレード、OM1、OM2、OM3マルチモードケーブルでは300メートル（980フィート）まで到達可能です。[ b ]この場合、SMFオフセット・ランチ・モード・コンディショニング・パッチコードを介して接続する必要があります。[ 26 ]：53.6項および38.11.4項

10GBASE-PR

IEEE 802.3avで最初に規定された10GBASE-PRは、パッシブ光ネットワーク（PON）用の10ギガビットイーサネットPHYであり、ダウンストリーム方向に1577 nmレーザー、アップストリーム方向に1270 nmレーザーを使用します。PMDサブレイヤーは75条で規定されています。ダウンストリームは、ポイントツーマルチポイント構成において、10.3125 Gbit/sのラインレートでシリアルデータを伝送します。 [ 26 ]

10GBASE-PRには、10GBASE-PR10、10GBASE-PR20、10GBASE-PR30の3つの電力バジェットが規定されている。[ 26 ]：75.1.4

10GBASE-BR

複数のベンダーが、 10GBASE-LRまたは-ERと機能的に同等のシングルモード光ファイバ接続を可能にする、シングルストランド方式の双方向10ギガビット/秒光ファイバを、1本の光ファイバケーブルで実現しました。1000BASE -BX10と同様に、これは各光トランシーバ内の受動プリズムと、1270nmと1330nmといった2つの異なる波長を使用する整合されたトランシーバペアによって実現されます。モジュールは、様々な送信出力と10～80kmの伝送距離で提供されています。[ 39 ] [ 40 ]

これらの進歩はその後、10、20、または 40 km の範囲で IEEE 802.3cp-2021 で標準化されました。

銅

10 ギガビット イーサネットは、ツイン アクシャル ケーブル、ツイスト ペア ケーブル、およびバックプレーン上でも動作します。

10GBASE-CX4

SFF-8470コネクタ

10GBASE-CX4は、IEEE 802.3（802.3ak-2004）によって策定された最初の10ギガビット銅線規格です。XAUI 4レーンPCS（条項48）と、InfiniBand技術で使用されるものと同様のSFF-8470コネクタを備えた銅線ケーブルを使用します。最大伝送距離は15m（49フィート）です。各レーンの信号帯域幅は3.125GBdです。

10GBASE-CX4はスイッチのスタッキングに使用されています。[ 41 ]低消費電力、低コスト、低遅延といった利点がありますが、新しいシングルレーンSFP+規格よりもフォームファクタが大きく、ケーブルもかさばり、光ファイバーや10GBASE-Tよりも伝送距離がはるかに短くなります。このケーブルはかなり硬く、カテゴリー5/6 UTPや光ファイバーよりもかなり高価です。

10GBASE-CX4アプリケーションは現在、SFP+ダイレクトアタッチを使用して実現されるのが一般的であり、2011年時点では10GBASE-CX4の出荷量は非常に少ないです。[ 42 ]

SFP+ダイレクトアタッチ

ダイレクトアタッチ (DA)、ダイレクトアタッチ銅線 (DAC)、10GSFP+Cu とも呼ばれ、[ 43 ] 10GBASE-CR [ 44 ]または 10GBASE-CX1 と呼ばれることもありますが、後者の 2 つの名前のどちらにも IEEE 標準はありません。短いダイレクトアタッチケーブルはパッシブなツインアキシャルケーブルアセンブリを使用し、長いものは電子増幅器を使用して範囲を追加します 。これらの DAC タイプは SFP+ ハウジングに直接接続します。SFP+ ダイレクトアタッチのケーブル長は固定で、銅線ケーブルの場合は最長 15 m です。[ 45 ] 10GBASE-CX4 と同様に、DA は低消費電力、低コスト、低遅延であり、かさばらないケーブルを使用することと、SFP+ フォームファクタが小さいという利点もあります。SFP+ ダイレクトアタッチは現在非常に人気があり、10GBASE-SR よりも多くのポートが設置されています。[ 42 ]

バックプレーン

バックプレーン イーサネットは、それを開発したタスク フォースの名前である802.3apとしても知られ、ブレード サーバーやアップグレード可能なライン カードを備えたモジュラーネットワーク機器などのバックプレーンアプリケーションで使用されます。802.3ap の実装は、2 つのコネクタを備えた最長 1 メートル (39 インチ) の銅製プリント基板上で動作する必要があります。この規格では、10 Gbit/s用の 2 つのポート タイプ( 10GBASE-KX4と10GBASE-KR ) と、1 つの1 Gbit/sポート タイプ (1000BASE-KX) が定義されています。また、前方誤り訂正用のオプション レイヤー、バックプレーン自動ネゴシエーション プロトコル、および受信側で 3 タップの送信イコライザーを調整する 10GBASE-KR のリンク トレーニングも定義されています。自動ネゴシエーション プロトコルは、1000BASE-KX、10GBASE-KX4、10GBASE-KR、または 40GBASE-KR4 の動作を選択します。[ c ]

10GBASE-KX4

これは 4 つのバックプレーン レーン上で動作し、10GBASE-CX4 と同じ物理層コーディング (IEEE 802.3 条項 48 で定義) を使用します。

10GBASE-KR

これは単一のバックプレーンレーン上で動作し、10GBASE-LR/ER/SRと同じ物理層コーディング（IEEE 802.3 Clause 49で定義）を使用します。新しいバックプレーン設計では、10GBASE-KX4ではなく10GBASE-KRが使用されています。[ 42 ]

10GBASE-T

Intel X540-T2 10GBASE-T デュアルポートNIC

10GBASE-T、またはIEEE 802.3an-2006は、2006 年にリリースされた規格であり、最長 100 メートル (330 フィート) の距離で、シールドなしまたはシールド付きのツイストペア ケーブルを介して10 ギガビット/秒の接続を提供します。 [ 47 ]最大距離に到達するにはカテゴリ 6A が必要ですが、設置の品質に応じてカテゴリ 5e または 6 で最長 55 メートル (180 フィート) まで到達できます。[ 48 ] 10GBASE-T ケーブル インフラストラクチャは 1000BASE-T にも使用でき、自動ネゴシエーションを使用して使用する速度を選択し、1000BASE-T から段階的にアップグレードできます。追加のライン コーディングオーバーヘッドにより、10GBASE-T では、他のほとんどの 10GBASE バリアント (1 マイクロ秒以下) と比較して、レイテンシがわずかに高くなります (2 ～ 4 マイクロ秒)。比較すると、1000BASE-Tの遅延は1～12マイクロ秒（パケットサイズによって異なる[ d ]）。[ 49 ] [ 50 ]

10GBASE-Tは、イーサネットで既に広く使用されているIEC 60603-7 8P8Cモジュラーコネクタを使用します。伝送特性は現在500MHzまで規定されています。この周波数に到達するには、 ISO/IEC 11801 Amendment 2またはANSI/TIA-568-C.2で規定されているカテゴリ6A以上の平衡ツイストペアケーブルを使用して、最大100mまで10GBASE-Tを伝送する必要があります。カテゴリ6ケーブルは、 ISO TR 24750またはTIA-155-Aのガイドラインに従って認定されている場合、より短い距離で10GBASE-Tを伝送できます。

802.3an 標準では、10GBASE-T の有線レベル変調として、トムリンソン・ハラシマ・プリコーディング(THP) と16 の個別レベルを持つパルス振幅変調(PAM-16) を使用するように規定されています。これらは DSQ128 と呼ばれる 2 次元チェッカーボード パターンでエンコードされ、800 M シンボル/秒で回線に送信されます。[ 51 ] [ 52 ]プリコーディングの前に、 1723 ビットの [2048,1723] 2低密度パリティ チェック コードを使用して前方誤り訂正(FEC) コーディングが実行され、パリティ チェック マトリックスの構築はGF (2 6 )上の一般化リード ソロモン[32,2,31] コードに基づいています。[ 52 ] 1723+1536ブロックには、1+50+8+1ビットのシグナリングビットとエラー検出ビット、そして3200ビットのデータビット（回線上で320ナノ秒を占有）が含まれます。一方、PAM-5は1000BASE-Tギガビットイーサネットで使用される変調方式です。

10GBASE-T SFP+トランシーバー
10GBASE-T SFP+トランシーバー

10GBASE-Tで使用されるラインエンコーディングは、より新しく低速な2.5GBASE-Tおよび5GBASE-T規格の基礎となっており、既存のカテゴリー5eまたは6ケーブル上で2.5または5.0Gbit/sの接続を実現します。[ 53 ] 10GBASE-Tでは確実に動作しないケーブルでも、両端でサポートされている場合は2.5GBASE-Tまたは5GBASE-Tでは正常に動作する可能性があります。

10GBASE-T1

10GBASE-T1は自動車用途向けで、最長15mの単一の平衡導体ペアで動作し、802.3ch-2020で標準化されています。[ 54 ]

WAN PHY（10GBASE-W）

10ギガビットイーサネット規格が策定された当時、広域ネットワーク（WAN）トランスポートとしての10GbEへの関心が高まり、10GbE用のWAN PHYが導入されました。WAN PHYは、9.953 Gbit/sで動作する軽量SDH/SONETフレームを使用して、 OC-192/STM-64 SDH/SONET機器と相互運用できるように設計されました。WAN PHYは、ローカルエリアネットワーク（LAN）PHYよりもわずかに遅いデータレートで動作します。WAN PHYは、採用されている光ファイバ規格に応じて、最大80 kmのリンク距離を伝送できます。

WAN PHYは、LAN PHYと同じ10GBASE-S、10GBASE-L、および10GBASE-E光PMDを使用し、10GBASE-SW、10GBASE-LW、または10GBASE-EWとして指定されます。64b/66b PCSはIEEE 802.3の第49節で定義され、そのPMDサブレイヤーは第52節で定義されています。また、第50節で定義されているWANインターフェースサブレイヤー（WIS）も使用し、フレームデータをSONET STS-192cと互換性のあるフォーマットにするために、追加のカプセル化処理が行われます。[ 26 ]

注記

  1. ^カテゴリー6ケーブルは最長55メートルまで対応します。カテゴリー6A以上のケーブルは最長100メートルまで対応します。
  2. ^これらすべてのファイバー タイプは、 1300 nm で500 MHz × kmの最小モード帯域幅を持つように指定されています
  3. ^ 40GBASE-KR4は802.3baで定義されています。 [ 46 ]
  4. ^ギガビット イーサネット パケットの最大転送時間は、ストア アンド フォワードで 12.2 μs (1526 × 8 ÷ 10 9 ) 必要であり、これがハードウェア レイテンシに追加されます。

参照

参考文献

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