UEC（Ultra Ethernet）の技術仕様

2025年6月に正式リリースされた「UEC Specification 1.0」に基づき、その詳細な技術仕様を解説します。

Ultra Ethernet（UE）は、単なる高速化ではなく、従来のTCP/IPやRoCE（RDMA over Converged Ethernet）が抱えていた「順序配送への拘束」や「非効率な輻輳制御」を根本から書き換えたスタックです。

1. UET (Ultra Ethernet Transport)

UECの核となる新開発のトランスポート層プロトコルです。

• 非順序配送 (Out-of-Order Delivery): 従来のイーサネットが「順番通りにパケットを届ける」ことに執着していたのに対し、UETはパケットがバラバラに届くことを許容します。これにより、特定の経路の遅延（テールレイテンシ）に全体が引きずられる「ヘッドオブラインブロッキング」を解消しました。

• パケットスプレイイング (Packet Spraying): 一つの通信フロー（例：GPU間の巨大なデータ転送）を、複数のネットワーク経路にパケット単位で分散して送信します。従来のECMP（ハッシュベースの経路選択）では特定経路にトラフィックが偏る「衝突」が避けられませんでしたが、UETは全経路を均等に使い切ることで、帯域利用率を極限まで高めます。

• コネクションレス型通信:

  TCPのような事前のハンドシェイク（接続確立）を排除し、エフェメラル（一時的）なコネクション管理を行うことで、数万個のエンドポイント間での通信開始オーバーヘッドを最小化しています。

2. 進化した輻輳制御とエラー回復

パケットロスを「防ぐ」のではなく「許容した上で高速にリカバーする」思想に転換しています。

• パケットトリミング (Packet Trimming): スイッチのキューが一杯になった際、パケットを丸ごと捨てるのではなく、**「ヘッダーだけを残してペイロード（中身）を捨てる」**処理を行います。このヘッダーが受信側に届くことで、送信側は「どのパケットが、どこのスイッチで落ちたか」を即座に把握し、通常のタイムアウトを待たずに再送を開始できます。

• 選択的再送 (Selective Retransmit): 非順序配送を活かし、失われた特定のパケットだけをピンポイントで再送します。Go-Back-N（エラー以降すべて再送）のような無駄が発生しません。

• CSIG (Congestion Signaling): パケットヘッダーにインバンド（通信中）のテレメトリ情報を埋め込み、各ホップ（スイッチ）での滞留時間をリアルタイムでフィードバックします。これにより、マイクロ秒単位での送信速度調整を可能にしています。

3. ソフトウェアとセマンティクス

AI/HPC専用のAPIレイヤーが定義されています。

• マルチプロファイル: 用途に応じて3つのプロファイルを定義しています。

  • AI Base: 推論や小規模学習向け。

  • AI Full: 大規模学習用（Deferrable Send等の高度なバッファ管理に対応）。

  • HPC: 複雑なタグマッチングやMPI通信に最適化。

• ネイティブRDMA:

  OSをバイパスしてGPUやメモリ間で直接データを転送するRDMA機能を、イーサネットの標準仕様として組み込んでいます。

4. 物理・データリンク層の互換性

既存の資産を活かせるのがUECの最大の強みです。

• 既存物理層の流用: IEEE 802.3準拠の物理層（100G/200G/400G/800G/1.6T）や、標準的なQSFP-DD/OSFP光学モジュールがそのまま使えます。

• LLR (Link Layer Retry): オプションとしてリンク層でのリトライ機能が追加され、ビットエラーによる上位レイヤーへの影響を物理層に近いレベルで吸収します。

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