W czerwcu 2014 roku grupa robocza IEEE 802.3 zaprezentowała standard 25 GbE. Przeznaczeniem nowej technologii mają być szybkie połączenia sieciowe w centrach danych. Technologia 25GbE miała stanowić naturalną ewolucję obecnie wykorzystywanych standardów 1G oraz 10G. Technologia rozwijana jest przez firmy Arista, Broadcom, Google, Mellanex, Microsoft, Dell, Brocade, które tworzą 25G Ethernet Consortium. Konsorcjum skupia się na stworzeniu dostępnej technologii 25G oraz 50G. Konsorcjum określa połączenia 25G jako możliwe do zrealizowania poprzez miedź. Technologia 25G opiera się na specyfice transmisji SerDes (Serializer/Deserializer). Parametry warstwy fizycznej MAC (Media Access Control), specyfikacji połączenie fizycznego, parametry zarządzania dla transmisji Ethernet zostały zdefiniowane. Zostały utworzone PMD (PHysical Medium Dependent Sublayers) dla aplikacji 100m dla światłowodu wielomodowego oraz 500m, 2 km oraz 10 km dla świałowodu jednomodowego. Ważną informacją jest fakt, że technologie 25 GbE oraz 50 GbE będą wykorzystywane w rozwoju technologii 400 GbE. Planowane jest utworzenie kilku generacji technolgii 400 GbE. Przykładowo rozważane są rozwiązania wykorzystujące 16 torów 25Gb/s, ale także 8 torów 50 Gb/s oraz 4 tory 100 Gb/s.

Jakie zmiany dla 400 GbE?

Technologia 400 GbE będzie wymagała odpowiedniego połączenia 16 torów o prędkości 25 Gb/s w przypadku pierwszej generacji, 8 torów o prędkości 50 Gb/s dla generacji drugiej i 4 torów o prędkości 100 Gb/s w generacji trzeciej. Tor może zostać zrealizowany przez pojedyncze włókna światłowodowe wielomodowe, ale istnieje także możliwość zrealizowania wielu torów w jednym włóknie światłowodowym jednomodowym z wykorzystaniem technologii WDM.

Największym wyzwaniem specyfikacji 400GbE będzie zdefiniowanie architektury, która pozwoli na pewną elastyczność i umożliwi różne wersje implementacji 400GbE. Twórcy skupiają się na kilku najistotniejszych elementach implementacji. Pierwszym z nich jest obniżenie stopy błędów BER (bit error ratio). Będzie to wymagało implementacji FEC (Forward Error Correction) wbudowanej w mechanizmy kodowania PCS (physical coding/reconciliationsublayer). Transmisja powinna być realizowana z wykorzystaniem trybu pełnego dupleksu, obsługiwać format minimalnej i maksymalnej ramki Ethernet wykorzystując Ethernet MAC. Nowa specyfikacja powinna wspierać interfejs 400 GbE AUI (Atachment Unit Interfaces) w ramach aplikacji komunikacji "chip-to-chip" oraz "chip-to-module".

Oczekiwana konfiguracja pozwoli na transmisję ponad 100m przez światłowód wielomodowy oraz ponad 5km przez światłowód jednomodowy w różnych opcjach. Konfiguracje światłowodowe będą sprowadzały się do wykorzystania technologii WDM w ramach światłowodów jednomodowych oraz wielu włókien dla światłowodów wielomodowych. W większości przypadków 400Gb/s to będą kombinacje łącz 25 GbE, 50 GbE, 100 GbE.

Faza pierwsza technologii 400 GbE będzie bazowała na 16 torach o prędkości 25 Gb/s, ograniczonych modulacjach zaawansowanych oraz będzie wykorzystywała mechanizm FEC. W fazie drugiej wprowadzone zostaną zaawansowane formaty modulacji oraz komponenty o wyższej przepustowości, przykładowo tory o prędkości 50 Gb/s. Wykorzystany zostanie nowy mechanizm FEC, elementy elektryczne interfejsu, a także wypracowane metody testów sprzętu. Potencjalna przyszła architektura wykorzystuje zaawansowane modulacje typu PAM-n, wypierając stopniowo modulacja NRZ i ENRZ.. Kandydatem na trzecią generację będzie połączenie 4 torów o prędkości 100 Gb/s.

W celu szybkiego wprowadzenia technologii 400 GbE na rynek zostanie wykorzystana architektura 8x50Gb/s z modulacją PAM4, wykorzystująca podwójne tory 25 Gb/s, a w przyszłości także 100 Gb/s. Rozwiązanie z czterema torami bazujące na architekturze PAM-n 4x100 Gb/s, może być kandydatem na rozwiązanie dla aplikacji do 2km.

W zakresie połączeń elektrycznych można wyróżnić trzy generacje technologii 400 GbE. Pierwsza generacja będzie wspierała technologię CDAUI-16 (16 x 25 Gb/s) i powinna pojawić się na rynku około 2017 roku w postaci modułów CDFP oraz 4xCFP4. Druga generacja powinna wspierać technolgie CDAUI-8 (8 x 50 Gb/s) i powinna pojawić się na rynku w 2019 roku w postaci modułów CFP3. Trzecia generacja CDAUI-4 (4 x 100 Gb/s) należy spodziewać się około 2020 roku w postaci modułów CFP4 i będzie to wstęp do TerabitEthernet.

Dlaczego 400 GbE, a nie TbE?

Ewolucja prędkości Ethernet postępuje. Technologie 2,5 GbE oraz 5 GbE już teraz pozycjonowane są jako następcy rozwiązań 1 GbE w sieciach z okablowaniem miedzianych kategorii 5e/6. Technologie 10 GbE są dość powszechnie wdrażane w różnych miejsach sieci. W sieciach szkieletowych wypierane są przez technologie 40GbE oraz 100 GbE. Technologie 25 i 40 GbE wkrótce zaistnieją w kartach sieciowych serwerów oraz ToR. Technologia 40 GbE coraz częściej pojawia się w centrach danych. Warto oczekiwać na rozwiązania 40GBASE-T i 40GBASE-ER4. Rozwiązania 100 GbE ulegają przejściu w fazę 2 z wykorzystaniem modułów CFP2. Technologia 400 GbE jest w trakcie rozwoju. Podstawą realizacji łącz 400 GbE są wdrożenia telekomunikacyjne. Najważniejsze zastosowania to połączenia pomiędzy ruterami, a także w ramach sieci szkieletowej. Terabit Ethernet pojawi się najszybciej w kolejnym dziesięcioleciu. Technicznie i finansowo TerbitEthernet nie będzie możliwy do zrealizowania przed 2020 rokiem. Potrzebna jest technologia przejściowa w postaci 400 GbE, ponieważ 100 GbE powoli przestaje być wystarczające.

Powstają inicjatywy tworzenia technologii umożliwiających realizację 1TbE, których efektów spodziewać się można już w 2015 roku. Grupa IEEE 802.3 Industry Connections High Speed Consensus Group ma za zadanie zdefiniowanie nowych standardów 400 Gb/s oraz 1 Tb/s. Przykładem innej organizacji tworzącej specyfikację TbE może być także TOEC (Terabit Optical Ethernet Center) utworzony na University of California, Santa Barbara (UCSB). Projekt jest wspierany przez Google Inc., Verizon, Intel, Agilent Technologies and Rockwell Collins Inc. Projekt zakłada nie tylko wizję stworzenia technologii 1 TbE w 2015 roku, ale także 100 TbE do 2020 roku.

Pierwsze prototypy rozwiązań 400 GbE zaprezentowała firma Huawei. Testy odbywały się we współpracy z firmą operatorską Exatel. Juniper Networks pracuje nad układem ASIC 400 GbE, który będzie gotowy wraz z pojawieniem się standardu. Alcetel-Lucent oficjalnie nie przedstawił sprzęty 400 GbE, ale komercyjnie jest wdrożona taka technologia w sieci France Telefom-Orange.