Kaip įprasta, IEEE pasinaudojo galiojančiais standartais, kad pasiektų 400 Gbps spartą. Pagrindinė dabartinių duomenų perdavimo spartos savybė ir apribojimas buvo vienos juostos serijos sparta, kurią galima pasiekti naudojant dabartinę elektros technologiją. Kadangi naujausias 100 Gbps Ethernet standartas pagrįstas keturiomis lygiagrečiomis 25 Gbps juostomis, tai pasirodė esąs natūralus 400 Gbps vystymosi taškas. Tačiau 400 Gbps buvo akivaizdžiai reikalingas metodas, kaip padidinti juostos duomenų perdavimo spartą iki 50 Gbps, o dirbant jau prie 100 Gbps optinių juostų, šių naujų pasiekimų naudojimas būtų didelis 400 Gbps Ethernet pranašumas.

Atsižvelgiant į įvairius kompromisus ir tinklų pramonės reikalavimus, buvo keletas būdų pasiekti 400 Gbps tikslus. Taikant 400 Gbps standartą, ribojantį fizinę laikmeną tik daugiamodeliu ir vienmodžiu optiniu pluoštu, buvo akivaizdu, kad skaidulų skaičius jungtyje bus pagrindinė problema. Keli lygiagretūs pluoštai yra žinomi kaip priimtinas sprendimas trumpo nuotolio jungtims iki 500 m, bet ne ilgesniam kabelio ilgiui (2–10 km), kai išlaidos tampa per didelės. Tačiau duomenų perdavimo greičiui 400 Gbps su 16 x 25 Gbps lygiagrečiomis juostomis perduoti ir priimti reikės 32 skaidulų kiekvienoje jungtyje. Rengdama 400 Gbps specifikacijų rinkinį, IEEE darbo grupė panaudojo daugybę technologijų ir metodų, kad apibrėžtų priimtinus ekonominius sprendimus tiek trumpo nuotolio daugiamodeliui pluoštui, tiek didelio nuotolio vienmodžiui pluoštui, naudojant įvairius pluoštus. ir linijos tarifai. Be to, buvo nurodytas 200 Gbps standartų rinkinys, pagrįstas 400 Gbps standartais, kaip praktinis perkėlimo į 400 Gbps kelią.

400 Gbps ir 200 Gbps standartai

50 Gbps juostos greitis yra pagrindinis pagrindas pasiekti 400 Gbps, ir pirmasis svarbus sprendimas buvo pakeisti signalo kodavimo schemą. Iki šiol visi Ethernet standartai naudojo paprastą 2 lygių negrįžimo į nulį (NRZ) metodą, kad užkoduotų dvejetainį duomenų srautą į perduodamą elektrinį signalą. Norint pasiekti didesnį juostos duomenų perdavimo greitį, reikėjo naudoti kodavimo schemą, vadinamą 4 lygių impulsų amplitudės moduliacija (PAM4), kuri efektyviai padidina per tą patį laiką perduodamų duomenų kiekį.

Jei galvojate apie dvejetainius duomenis, kuriuos reprezentuoja signalas su dviem įtampais, viena įtampa reiškia „0“, o kita įtampa „1“, tada aprašomas NRZ kodavimo metodas. PAM4 kodavimui signalas turi keturis įtampos lygius, kurie užkoduoja du dvejetainius bitus kiekvienam įtampos lygiui. Metodas, žinomas kaip „pilkos spalvos kodavimas“, sujungia reikšmingiausias bitų (MSB) ir mažiausiai reikšmingų bitų (LSB) poras duomenų sraute į vieną iš keturių įtampos lygių. Pilkas kodavimas padeda sumažinti signalo bitų klaidas, kurias sukelia įtampos amplitudės triukšmas. Nesunku pastebėti, kaip naudojant du duomenų bitus, sujungtus į vieną įtampos lygį, dviguba informacija gali būti perduodama per tą patį laiką.

IEEE baigė savo 802.3bs standartą (IEEE Std 802.3bs-2017), skirtą 200 Gbps ir 400 Gbps Ethernet, įgyvendindamas PAM4 kodavimo ir kelių lygiagrečių juostų derinį. Specifikacijos apima daugiamodelius ir vieno režimo optinio pluošto variantus nuo 70 m iki 10 km. Šioje lentelėje apibendrinti Ethernet PHY variantai, skirti 400 Gbps ir 200 Gbps.

„400GBASE-SR16“ specifikacija palaiko 16 daugiamodelių skaidulų 25 Gbps greičiu, naudodama NRZ kodavimą, o tai reiškia, kad bendras perdavimo ir priėmimo skaidulų skaičius bus 32. 400GBASE-DR4 parinktis palaiko prieštaringai vertinamą 100 Gbps juostos greitį per keturis vienmodžius pluoštus. , bet gali pasiekti tik 500 m. Dvipusio pluošto variantai - 400GBASE-FR8 ir 400GBASE-LR8 - abu naudoja bangos ilgio padalijimą (WDM), kad perkeltų aštuonias juostas aštuoniais skirtingais bangų ilgiais ant vienmodžio pluošto ir pasiektų iki 10 km. 200 Gbps specifikacijos iš esmės atitinka 400 Gbps spartos specifikacijas, tačiau naudokite keturias 50 Gbps juostas per vieną ar keturis vienos rūšies pluoštus.

Įjungiami moduliai ir kabeliai

Norint dislokuoti įrangą, palaikančią naująjį 400 Gbps Ethernet standartą, reikia aiškiai naujų prijungiamų modulių, jungčių ir kabelių. 400GBASE-SR16 prievadas reikalauja 32 skaidulų jungčių ir laidų, o 400GBASE-DR4 variantas naudoja didesnį 56 Gbps elektros signalų perdavimo greitį.

Įprasta 100 Gbps QSFP28 jungtis palaiko keturias 25 Gbps juostas, kurių elektrinis signalo perdavimo greitis yra 28 Gbps. Tai yra aštuoni pluoštai, skirti perdavimui ir priėmimui, kuriuos palaiko 12 skaidulų MPO (kelių skaidulų įsijungimo) jungtys ir kabeliai, kurie šiuo metu naudojami 100 Gbps. Akivaizdu, kad 12 skaidulų MPO jungtys ir kabeliai palaikytų 400GBASE-DR4 ir 200GBASE-DR4 variantus pagal standartą 802.3bs. Kiti variantai, kuriuose jungtyje naudojami tik du pluoštai, gali naudoti bendrąsias „duplex-LC“ jungtis ir kabelius. Tai palieka 32 skaidulų MPO kaip naują patobulinimą, skirtą 400 Gbps Ethernet standartui.

12 skaidulų MPO jungtis paskirsto pluoštus vienoje eilėje tarp dviejų derinimo kaiščių. 32 skaidulų MPO yra dvi eilutės iš 16 skaidulų, todėl naujoji jungtis nesuderinama su 12 skaidulų MPO. Todėl 32 skaidulų MPO jungtis užraktuojama skirtingai nei 12 skaidulų MPO, kad būtų išvengta netinkamo siųstuvų-imtuvo ir laidų sujungimo.

Plėtojant greitesnį signalizavimą, daugiau juostų ir daugiau skaidulų, reikalingi nauji siųstuvo imtuvo formos faktoriai, skirti 400 Gbps Ethernet. Bandant sudėti daugiau komponentų, išsklaidančių daugiau galios į mažus modulius, visada reikia atsižvelgti į iššūkius ir kompromisus. Kaip ir ankstesniuose Ethernet standartuose, 400 Gbps Ethernet atsirado keletas optinių siųstuvų imtuvų formos faktorių:

• CFP8 - didelis formos faktorius. Mažas uosto tankis. Geras šilumos valdymas.

• OSFP - sukurtas optimaliam signalo ir šiluminiam našumui užtikrinti. Nesuderinamas formos faktorius.

• QSFP-DD - „dvigubo tankio“ QSFP. Atgal atgal suderinamas su 100 GbpS ir 40 Gbps Ethernet. Didelis uosto tankis.

• COBO - borto optikos modulis, kuris nėra prijungiamas siųstuvas-imtuvas. Didžiausias uosto tankis.

Dėl didėjančių debesų duomenų centrų poreikių Ethernet standartų raida greitai pasiekė neįtikėtiną 400 Gbps spartą. Naudodamas naujas kodavimo schemas ir didesnį signalo perdavimo greitį, 400 Gbps Ethernet standartas žymi didelę atskirtį nuo ankstesnių standartų ir nubrėžia kelią dar didesniam greičiui ateityje. Naujuose 400 Gbps ir 200 Gbps standartuose yra daugiarūšių ir vieno režimo optinių skaidulų parinktys, besitęsiančios nuo 70 m iki 10 km. Standartai apima įvairias ekonomiškas trumpojo ir ilgojo nuotolio programas, juos palaiko daugybė naujų siųstuvų-imtuvų formos faktorių, kabelių ir jungčių.

Kai tik pasirodys nauja 400 Gbps įranga, galite tikėtis, kad ją greitai įdiegsite duomenų centrų, operatorių prieigose ir paslaugų teikėjų tinkluose visame pasaulyje. Labai reikalingas papildomas pralaidumas suteiks postūmį, nes tinklo srautas kasmet didėja. Tačiau Ethernet plėtra tuo nesustos. Naujos „Ethernet“ darbo grupės jau siekia didesnio greičio ir ekonomiškesnių, kompaktiškesnių formos veiksnių, neatsiliksiančių nuo būsimų pramonės poreikių.

Nuo 400 Gbps iki 800 Gbps

Neseniai paskelbtoje „Dell'Oro Group“ ataskaitoje teigiama, kad tikimasi, kad iki 2020 m. 400 Gbps sudarys 20 procentų pajamų iš duomenų centrų perjungimo. Tyrimų grupės duomenimis, didesnis greitis - 100 Gbps, 200 Gbps, 400 Gbps ir 800 Gbps visos prognozės, kad per ateinančius penkerius metus augs didelis augimas. Turbūt nenuostabu, kad debesijos duomenų centrai turėtų atlikti pagrindinį vaidmenį artėjančiame tinklų greičio šuolyje (nuo 100 Gbps iki 400 Gbps).

Tuo tarpu rinkos ataskaita, kurią išleido „650 Group“, patvirtina, kad 200 Gbps, 400 Gbps ir 800 Gbps bus pristatoma per ateinančius penkerius metus. Pastarųjų prognozuojama, kad jos padidės kito dešimtmečio pradžioje.

„Pirmoji 200 Gbps ir 400 Gbps banga pateks į rinką 2018 m. Pradžioje, kai Ethernet komutatorių rinka praplečia prievadų greičio skaičių praėjus vos trejiems metams nuo paskutinio didelio technologijos progreso rinkinio“, - sako Alanas Weckelis, įkūrėjas ir technologijų analitikas. 650 grupė. „Iš 50 Gbps„ SerDes “technologijos, paskelbtos 2017 m., Atsiras ir 200 Gbps, ir 400 Gbps. Greitą naujovių tempą lemia ne tik įspūdingi technologijos patobulinimai, bet ir programinės įrangos apibrėžti tinklai (SDN), kurie suteikia galimybę debesims geriau panaudoti skaičiuoti ir naudotis turimais tinklų ištekliais. “

Tikrinama 400 Gbps, akyla 1,6 T / s

Anot Ronen Isaac iš karinių įterptųjų sistemų, pramonė šiuo metu testuoja ir ratifikuoja technologijas, kurios užtikrins greitį iki 400 Gbps ir daugiau.

„2018–2020 m. Bus išbandyti ir priimti 50 Gbps ir 200 Gbps. Tūkstančiai 25GbE serverių ir galiausiai 50GbE serveriai, esantys didelio masto duomenų centruose, pvz., Debesų paslaugų teikėjai, 400GbE poreikį padidins į didmiesčių tinklus (MAN) ir plačiajuosčius tinklus (WAN) “, - sako jis. „Netolimoje ateityje bandymai prasidės 200 Gbps, 8000 Gbps ir stulbinamai, 1 duomenų spartos ir 1,6 Tbps greičiu, tikėdamiesi išbandyti ir patvirtinti standartus iki 2020 m.“

Išvada

Eternetas greitai pereina nuo 40Gbps iki 100Gbps iki 400Gbps, tokiu būdu paskatindamas daugybę naujų „SerDes“ iniciatyvų ir patobulinimų. Iš tiesų, 25 Gbps „SerDes“ tarnavo kaip pagrindinis 100 Gbps Ethernet įgalintuvas, o pramonė tikėjosi iš pradžių panaudoti 50 Gbps SerDes, skirtą 400 Gbps Ethernet, prieš pereidama prie 100 Gbps SerDes technologijos.

Tuo pat metu „SerDes“ technologija keičiasi iš NRZ į PAM4, nes ji įsibėgėja nuo 25Gbps iki 50Gbps. Tai paskatino daugybę architektūrinių pakeitimų, įskaitant tradicinio analogo pakeitimą ADC + DSP, kad būtų lengviau pasiekti veiklos tikslus ir išlaikyti panašų galios / srities apvalkalą.