40 Gigabit Ethernet (2010年策定)（フォーティギガビットイーサネット）
40 Gigabit Ethernetは2010年IEEE 802.3ba承認の40Gbps Ethernet規格で4レーン×10Gbps束ね方式 (40GBASE-SR4/LR4) でデータセンタコアスイッチ・サーバアップリンクを担い2011-2017年のクラウド構築期を支えたが25GbE/50GbE台頭で経過規格化した。
40 Gigabit Ethernet (2010年策定)
概要
40 Gigabit Ethernet (40GbE) は2010年6月IEEE 802.3baで100GbEと同時に標準化された40Gbps Ethernet規格で4レーン×10Gbps束ね方式 (4×10G) を採用しQSFP+ (Quad Small Form-factor Pluggable Plus) モジュール形態で実現される。データセンタコアスイッチ-アグリゲーションスイッチ間アップリンク・大規模ストレージ接続用途主体で2011-2017年Google/Facebook/Microsoftクラウド構築期を支えたが2017年以降25GbE/50GbE PAM4登場で採用減少し経過規格化した。
主な特徴・仕組み
- 策定: IEEE 802.3ba (2010年6月) ・100GbEと同時承認
- 速度: 40Gbps 全二重 (80Gbps実効)
- レーン構成: 4×10Gbps NRZ (10.3125 Gbaud×4)
- モジュール: QSFP+ (4本MMF×2方向=8芯使用)
- 媒体・距離: 40GBASE-SR4 (MMF OM3 100m/OM4 150m) ・LR4 (SMF 10km WDM) ・CR4 (DAC 7m) ・KR4 (バックプレーン)
- WDM波長: LR4は1271/1291/1311/1331nm (CWDM 4波)
- 消費電力: 3-5W/モジュール
- ブレイクアウト: QSFP+→4×SFP+ (10GbE) 分割可
規格比較表
| 規格 | 媒体 | 距離 | 用途 |
|---|---|---|---|
| 40GBASE-SR4 | OM3 MMF | 100m | データセンタ短距離 |
| 40GBASE-eSR4 | OM3 MMF | 300m | 拡張版 |
| 40GBASE-LR4 | SMF | 10km | 中距離・WDM |
| 40GBASE-ER4 | SMF | 40km | 長距離 |
| 40GBASE-CR4 | Twinax DAC | 7m | ラック内 |
| 40GBASE-T | Cat8 UTP | 30m | 限定 (2016 IEEE 802.3bq) |
実装具体例
- Mellanox ConnectX-3 Pro: 40GbE QSFP+ NIC ¥5,000-15,000中古
- Intel XL710: 40GbE 2ポート PCIe x8 ¥30,000-50,000
- Arista 7060CX-32S: 32×100GbE+2×SFP+ ¥1,500,000-2,500,000
- Cisco Nexus 9332PQ: 32×40GbE QSFP+ ¥800,000-1,500,000中古
- MikroTik CRS354-48G-4S+2Q+RM: 2×40GbE+4×SFP+ ¥80,000帯
自作PC/データセンタ設計での選び方・注意点
2026年現在40GbEは新規構築非推奨で25/50/100GbE PAM4直接構築が経済的。ただし中古市場で40GbE QSFP+ NIC・スイッチが安価 (Mellanox ConnectX-3 ¥3,000-8,000) で個人ホームラボ・小規模研究室では実用的選択肢。QSFP+→4×SFP+ブレイクアウトケーブル (¥10,000-20,000) で40GbE 1ポート→10GbE 4ポート分割しコスト効率良い。
関連規格との違い
| 項目 | 40GbE (4×10G) | 100GbE (4×25G) | 50GbE (1×50G PAM4) | 25GbE (1×25G) |
|---|---|---|---|---|
| レーン構成 | 4×10G NRZ | 4×25G NRZ | 1×50G PAM4 | 1×25G NRZ |
| 符号化 | NRZ | NRZ | PAM4 | NRZ |
| モジュール | QSFP+ | QSFP28 | SFP56 | SFP28 |
| データセンタ採用 | 2011-2017年限定 | 2017-現在主流 | 2020-現在 | 2017-2024 |
よくある質問 (FAQ)
Q1: なぜ40GbEは普及途中で衰退したか？ A: 4レーン束ね設計でケーブル/モジュールコスト高くPAM4台頭で1レーン50Gbps直接実現可能となり束ね方式の利点喪失。25/50/100/400GbE PAM4路線が経済的。
Q2: QSFP+とQSFP28の違いは？ A: 物理形状同一だが電気I/F帯域が異なる。QSFP+は10Gbps/レーン×4=40G。QSFP28は25Gbps/レーン×4=100G。後方互換でQSFP28スロットにQSFP+挿入可能 (40Gbps動作) 。
Q3: 中古40GbE導入のコスト目安は？ A: Mellanox ConnectX-3 NIC ¥3,000-8,000・QSFP+ DAC (3m) ¥3,000-5,000・40GbEスイッチ ¥30,000-80,000中古。ホームラボ40GbE構築総額¥80,000-150,000で実現可能。
まとめ
- 2010年IEEE 802.3ba策定 (100GbEと同時)
- 4×10Gbps束ね方式・QSFP+モジュール
- SR4/LR4/CR4各種媒体対応
- 2017年以降25G/50G PAM4台頭で経過規格化