테라비트 이더넷(Terabit Ethernet, TbE)은 100기가비트 이더넷보다 더 높은 데이터 전송 속도를 제공하는 이더넷 기술을 통칭하는 용어이다. 일반적으로 1테라비트(1Tbit/s) 대역을 포함하여 그 이상의 속도를 목표로 하는 차세대 이더넷 표준을 가리킨다.
개요
테라비트 이더넷은 IEEE 802.3 이더넷 워킹 그룹을 중심으로 표준화가 진행되어 왔다. 초기에는 "테라비트"라는 명칭에서 1테라비트(1000Gbit/s) 이상의 속도만을 의미하는 것으로 이해되기도 하였으나, 실제 표준화 과정에서는 100기가비트 초과, 1테라비트 이하의 중간 단계 기술(200GbE, 400GbE, 800GbE 등)도 테라비트 이더넷의 범주에 포함하여 다루어졌다.
표준화 발전 과정
테라비트 이더넷으로 향하는 표준화는 단계적으로 진행되었다. IEEE P802.3bs 태스크 포스가 개발한 400기가비트 이더넷(400GbE)과 200기가비트 이더넷(200GbE) 표준은 2017년 12월 6일 승인되었다. 이 표준들은 기존 100기가비트 이더넷과 기술적으로 유사한 방식을 채택하였다.
이후 2024년 2월 16일, IEEE P802.3df 태스크 포스가 개발한 800기가비트 이더넷(800GbE) 표준이 승인되었다. 800GbE는 100Gbit/s 기반의 물리적 레인(lane) 기술을 활용하여 구현되었다.
1.6테라비트 이더넷(1.6TbE)은 IEEE P802.3dj 프로젝트를 통해 표준화가 진행 중이다. 이 프로젝트는 200Gbit/s 기반의 물리적 레인 기술을 활용하여 200GbE, 400GbE, 800GbE 및 1.6TbE 속도를 지원하는 것을 목표로 한다. 802.3dj 프로젝트의 완료 시점은 2026년 7월로 예정되어 있다.
기술적 특징
테라비트 이더넷 표준의 주요 기술적 특징은 다음과 같다.
- 이더넷 프레임 형식을 유지하면서 기존 이더넷 MAC(Media Access Control)을 활용한다.
- 최소 및 최대 프레임 크기를 기존 이더넷 표준과 동일하게 유지한다.
- 비트 오류율(BER) 10⁻¹³을 지원하며, 이는 10GbE, 40GbE, 100GbE에서 요구되었던 10⁻¹²보다 개선된 수치이다.
- 10기가비트 이더넷 이후의 모든 속도와 마찬가지로 전이중(full-duplex) 방식만을 지원한다.
- 고속 신호 전송을 위해 PAM4(펄스 진폭 변조) 신호 방식을 채택한 사례가 많다. PAM4는 하나의 클록 주기에 2비트를 전송할 수 있으나 구현 비용이 상대적으로 높다.
물리 계층 구성
테라비트 이더넷의 물리 계층(PHY)은 전송 매체와 거리 요구 사항에 따라 다양한 타입으로 규정된다.
- 멀티모드 광섬유(MMF) 기반: 단거리(약 30~100m) 전송용으로 구리 케이블 대신 주로 데이터센터 내부에서 사용된다.
- 단일모드 광섬유(SMF) 기반: 500m에서 수십 km에 이르는 중·장거리 전송을 지원한다. 전송 거리에 따라 DR, FR, LR, ER 등 다양한 PHY 타입이 규정된다.
- 구리 백플레인 및 트윈액시얼 케이블 기반: 칩 간(chip-to-chip) 및 칩-모듈(chip-to-module) 전기적 인터페이스와 단거리 구리 배선 연결을 지원한다.
산업계 동향
테라비트 이더넷의 필요성은 대규모 데이터센터와 클라우드 서비스 제공업체들의 급증하는 대역폭 수요에서 비롯되었다. 2012년 IEEE 산업연결 고속 이더넷 협의체 회의에서 400GbE가 차세대 목표로 선정되었으며, 이후 200GbE 목표가 추가되었다.
2016년 초에는 시스코(Cisco), 주니퍼(Juniper) 등 주요 제조업체들의 코어 라우터 플랫폼이 슬롯당 400Gbit/s 전이중 전송 속도를 지원하기 시작하였다. 2020년에는 이더넷 테크놀로지 컨소시엄(Ethernet Technology Consortium)이 800기가비트 이더넷에 대한 사양을 발표하였다. 2022년 시스코는 800G 이더넷 스위치를 출시하였고, 2024년에는 노키아(Nokia)의 800G 이더넷 라우터가 배치되기 시작하였다.
향후 전망
IEEE P802.3dj 프로젝트를 통해 1.6TbE 표준이 2026년경 완료될 것으로 계획되어 있으며, 이후에는 3.2Tb/s 이상의 속도를 목표로 하는 기술 개발이 논의되고 있다. 다만 향후 표준의 구체적인 내용과 일정은 표준화 기구의 진행 상황에 따라 변동될 수 있다.
