100 Gigabit Ethernet (2010年策定)（ハンドレッドギガビットイーサネット）
100 Gigabit Ethernetは2010年IEEE 802.3ba承認の100Gbps Ethernet規格で当初10×10G/4×25G束ね方式から2015年以降PAM4採用で2×50G/1×100Gレーン構成へ進化しデータセンタスパインスイッチ・大規模クラウドバックボーンの主流規格となった。
100 Gigabit Ethernet (2010年策定)
概要
100 Gigabit Ethernet (100GbE) は2010年6月IEEE 802.3baで40GbEと同時に標準化された100Gbps Ethernet規格で当初10×10G/4×25Gレーン束ね方式採用しQSFP28モジュール形態で実現された。2015年以降IEEE 802.3bm/bj/bs/cdの拡張でPAM4 (4値振幅変調) 採用し1×100G/2×50Gレーン構成へ進化しデータセンタスパインリーフアーキテクチャ・大規模クラウド (AWS/Azure/GCP/Meta) バックボーン・テレコム100Gbps WANの主流規格となった。
主な特徴・仕組み
- 策定: IEEE 802.3ba (2010 初期) ・802.3bm (2015 SR4/LR4) ・802.3bj (2014 CR4/KR4) ・802.3bs (2017 PAM4) ・802.3cd (2018 50G/100G PAM4)
- 速度: 100Gbps 全二重 (200Gbps実効)
- 当初構成: 10×10G NRZ (SR10/LR10) ・4×25G NRZ (SR4/LR4/CR4)
- PAM4構成: 1×100G PAM4 (DR/FR/LR) ・2×50G PAM4
- モジュール: QSFP28 (主流) ・CFP/CFP2/CFP4 (初期) ・QSFP-DD (4×50G PAM4)
- 媒体・距離: 100GBASE-SR4 (MMF OM4 100m) ・LR4 (SMF 10km WDM) ・ER4 (40km) ・ZR (80km・コヒーレント)
- 消費電力: 3.5-5W/QSFP28モジュール・ZRは15-18W
規格比較表
| 規格 | 年 | レーン | 媒体 | 距離 |
|---|---|---|---|---|
| 100GBASE-SR10 | 2010 | 10×10G | MMF OM3 100m | データセンタ |
| 100GBASE-LR10 | 2010 | 10×10G | SMF 10km | 中距離 |
| 100GBASE-SR4 | 2015 | 4×25G NRZ | OM4 100m | データセンタ |
| 100GBASE-LR4 | 2015 | 4×25G NRZ WDM | SMF 10km | 中距離 |
| 100GBASE-CR4 | 2014 | 4×25G | Twinax DAC | 5m |
| 100GBASE-DR | 2017 | 1×100G PAM4 | SMF 500m | 中距離 |
| 100GBASE-FR1 | 2018 | 1×100G PAM4 | SMF 2km | 中距離 |
| 100GBASE-LR1 | 2018 | 1×100G PAM4 | SMF 10km | 長距離 |
| 100GBASE-ZR | 2020 | コヒーレント | SMF 80km | 都市内 |
実装具体例
- Mellanox ConnectX-5 EN: 100GbE 1ポート QSFP28 ¥50,000-100,000中古
- NVIDIA ConnectX-6 Dx: 100GbE PCIe Gen4 ¥80,000-150,000
- Arista 7060CX-32S: 32×100GbE QSFP28 ¥1,500,000-2,500,000
- Cisco Nexus 9336C-FX2: 36×100GbE+18×40GbE ¥2,000,000-3,500,000
- Mikrotik CRS504-4XQ-IN: 4×100GbE QSFP28 ¥150,000帯 (低価格)
データセンタ設計での選び方・注意点
2026年現在100GbEはハイパースケーラーデータセンタのスパインスイッチ標準でリーフスイッチ-スパイン間アップリンク・ストレージバックボーン・クラスタ間相互接続で運用される。AI/HPCクラスタ (NVIDIA H100/B200) では更に高速400GbE/800GbE InfiniBand HDR/NDRと組合せ。中古市場でMellanox ConnectX-5 ¥30,000-60,000・QSFP28 DAC ¥10,000-25,000・100GbEスイッチ ¥150,000-500,000で個人/小規模研究ラボ構築可能。
関連規格との違い
| 項目 | 40GbE | 100GbE | 400GbE | 800GbE |
|---|---|---|---|---|
| レーン×速度 | 4×10G | 4×25G or 2×50G PAM4 or 1×100G PAM4 | 4×100G PAM4 or 8×50G | 8×100G PAM4 |
| モジュール | QSFP+ | QSFP28 | QSFP-DD/OSFP | OSFP/QSFP-DD800 |
| 策定 | 2010 | 2010-2020拡張 | 2017 (IEEE 802.3bs) | 2024 (IEEE 802.3df) |
| 消費電力 | 3-5W | 3.5-5W (QSFP28) /15-18W (ZR) | 12-18W | 25-30W |
よくある質問 (FAQ)
Q1: 100GBASE-SR4とSR10の違いは？ A: SR10は10×10G NRZ束ね (初期2010年) で12芯MMFバンドル必要。SR4は4×25G NRZ束ね (2015年以降) で8芯MMFで済み配線効率3倍向上。
Q2: 100GBASE-DRとFRは何が違うか？ A: 単一波長×PAM4 1×100G構成でDR=500m (Data center Reach) ・FR1=2km (Far Reach) ・LR1=10km。WDM不要で単純構造・低コスト。
Q3: 100GbE ZR (80km) はなぜ消費電力高いか？ A: コヒーレント光通信 (DSP/レーザ温度制御/偏波多重) 採用し80km伝送実現するため15-18W消費。短距離SR4 (3.5W) と4-5倍差。
まとめ
- 2010年IEEE 802.3ba策定・40GbEと同時
- 当初10×10G/4×25G NRZ→2015年以降PAM4化
- QSFP28モジュール・SR4/LR4/DR/FR/ZR各種
- データセンタスパイン・クラウドバックボーン主流