Терабитный Ethernet - Википедия - Terabit Ethernet

Терабитный Ethernet или же TbE является Ethernet со скоростью выше 100 Гбит / с. 400 Гбит Ethernet (400 г, 400GbE) и 200 Gigabit Ethernet (200 г, 200GbE)[1] стандарты, разработанные IEEE Целевая группа P802.3bs, использующая в целом технологию, аналогичную 100 Gigabit Ethernet[2][3] были утверждены 6 декабря 2017 года.[4][5] В 2016 году несколько поставщиков сетевого оборудования уже предлагали собственные решения для 200G и 400G.[5]

В Ethernet Alliance 2020 год дорожная карта технологий ожидает, что скорости 800 Гбит / с и 1,6 Тбит / с станут стандартом IEEE после 2020 года, возможно, между 2023 и 2025 годами.[6][7] Ожидается, что удвоение до 800 GbE произойдет после 112 Гбит / с. СерДес становятся доступными. В Форум оптического межсетевого взаимодействия (OIF) уже анонсировала пять новых проектов со скоростью 112 Гбит / с, которые также сделают возможными каналы 4-го поколения (однополосные) 100 GbE.[8]

История

Facebook и Google, среди других компаний, выразили потребность в TbE.[9] В то время как скорость 400 Гбит / с достижима с помощью существующей технологии, для 1 Тбит / с (1000 Гбит / с) потребуется другая технология.[2][10] Соответственно, на заседании группы консенсуса IEEE Industry Connections по высокоскоростному Ethernet в сентябре 2012 года в качестве цели следующего поколения было выбрано 400 GbE.[2] Дополнительные цели 200GbE были добавлены в январе 2016 года.

В Калифорнийский университет в Санта-Барбаре (UCSB) привлекла помощь Agilent Technologies, Google, Intel, Роквелл Коллинз, и Verizon Communications чтобы помочь в исследованиях Ethernet следующего поколения.[11]

По состоянию на начало 2016 года платформы базовых маршрутизаторов на основе шасси / модулей от Cisco, Juniper и других крупных производителей поддерживают полнодуплексную скорость передачи данных 400 Гбит / с на слот. Один, два и четыре порта 100GbE и один порт 400GbE линейные карты доступны в настоящее время. По состоянию на начало 2019 года линейные карты 200GbE стали доступны после ратификации стандарта 802.3cd.[12][13]

200G Ethernet использует PAM4 сигнализация, которая позволяет передавать 2 бита за такт, но с более высокой стоимостью реализации.[14]

Разработка стандартов

IEEE сформировал «Специальную оценку пропускной способности Ethernet для промышленных подключений IEEE 802.3», чтобы исследовать потребности бизнеса в краткосрочных и долгосрочных требованиях к пропускной способности.[15][16][17]

IEEE 802.3 «Исследовательская группа Ethernet 400 Гбит / с» начала работу над стандартом поколения 400 Гбит / с в марте 2013 года.[18] Результаты исследовательской группы были опубликованы и одобрены 27 марта 2014 г. Впоследствии рабочая группа IEEE 802.3bs[19] начал работу по обеспечению спецификаций физического уровня для нескольких расстояний каналов.[20]

Стандарт IEEE 802.3bs утвержден 6 декабря 2017 г.[4] и доступен в Интернете.[21]

Стандарт IEEE 802.3cd был утвержден 5 декабря 2018 года.

Стандарт IEEE 802.3cn был утвержден 20 декабря 2019 года.

Стандарт IEEE 802.3cm был утвержден 30 января 2020 года.

Цели проекта IEEE

Как и все скорости с 10 Гбит Ethernet, стандарты поддерживают только полнодуплексный операция. Другие цели включают:[20]

  1. Поддерживать MAC скорость передачи данных 400 Гбит / с и 200 Гбит / с[1]
  2. Сохранить Кадр Ethernet формат, использующий Ethernet MAC
  3. Сохранить минимум и максимум Рамка размер текущего стандарта Ethernet
  4. Поддержите коэффициент битовых ошибок (BER) из 10−13, что является улучшением по сравнению с 10−12 BER, который был указан для 10GbE, 40GbE и 100GbE.
  5. Поддержка для OTN (транспортировка Ethernet по оптическим транспортным сетям) и дополнительная поддержка Энергоэффективный Ethernet (EEE).

Проект 802.3bs

Определите спецификации физического уровня, поддерживающие:[20]

  • 400 Гбит / с Ethernet
    • не менее 100 м над многомодовое волокно (400GBASE-SR16) с использованием шестнадцати параллельных волоконно-оптических кабелей каждая со скоростью 25 Гбит / с[22][23]
    • не менее 500 м над одномодовое волокно (400GBASE-DR4) с использованием четырех параллельных волоконно-оптических кабелей каждая со скоростью 100 Гбит / с[24][25]
    • не менее 2 км по одномодовому волокну (400GBASE-FR8) с использованием восьми параллельных длин волн (CWDM ) каждый со скоростью 50 Гбит / с[24][26][27]
    • не менее 10 км по одномодовому волокну (400GBASE-LR8) с использованием восьми параллельных длин волн (CWDM) каждая со скоростью 50 Гбит / с[24][27][28]
    • восьми- и шестнадцатиполосные электрические интерфейсы между кристаллами / кристаллами и модулями (400GAUI-8 и 400GAUI-16)
  • 200 Гбит / с Ethernet
    • не менее 500 м по одномодовому оптоволокну (200GBASE-DR4) с использованием четырех параллельных прядей волокна каждая со скоростью 50 Гбит / с[29][30]
    • не менее 2 км по одномодовому волокну (200GBASE-FR4) с использованием четырех параллельных длин волн (CWDM) каждая со скоростью 50 Гбит / с[1][30]
    • не менее 10 км по одномодовому волокну (200GBASE-LR4) с использованием четырех параллельных длин волн (CWDM) каждая со скоростью 50 Гбит / с[1][30]
    • четырех- и восьмиполосные электрические интерфейсы между кристаллами и модулями (200GAUI-4 и 200GAUI-8)

802.3cd проект

  • Определите четырехканальный физический уровень со скоростью 200 Гбит / с для работы над:
    • медь двухосные кабели длиной не менее 3 м (200GBASE-CR4).
    • объединительная плата печатной платы с общими вносимыми потерями в канале ≤ 30 дБ на частоте 13,28125 ГГц (200GBASE-KR4).
  • Определите PHY со скоростью 200 Гбит / с для работы ММЖ длиной до 100 м (200GBASE-SR4).

802.3ck проект

  • 200 Гбит / с Ethernet
    • Определите двухполосный интерфейс модуля подключения 200 Гбит / с (AUI) для приложений от кристалла к модулю, совместимый с PMD на основе оптической сигнализации 100 Гбит / с на полосу (200GAUI-2 C2M)
    • Определите двухполосный интерфейс модуля подключения (AUI) 200 Гбит / с для приложений «чип-чип» (200GAUI-2 C2C)
    • Определите двухполосный PHY 200 Гбит / с для работы через электрические объединительные платы, вносимые потери ≤ 28 дБ на частоте 26,56 ГГц (200GBASE-KR2)
    • Определите двухполосный PHY 200 Гбит / с для работы по сдвоенным осевым медным кабелям длиной не менее 2 м (200GBASE-CR2)
  • 400 Гбит / с Ethernet
    • Определите четырехполосный интерфейс Attachment Unit (AUI) 400 Гбит / с для приложений «чип-модуль», совместимый с PMD на основе оптической сигнализации 100 Гбит / с на каждую полосу (400GAUI-4 C2M)
    • Определите четырехканальный интерфейс присоединяемых устройств (AUI) 400 Гбит / с для приложений «чип-чип» (400GAUI-4 C2C)
    • Определите PHY с четырьмя полосами 400 Гбит / с для работы через электрические объединительные платы, вносимые потери ≤ 28 дБ на частоте 26,56 ГГц (400GBASE-KR4)
    • Определите четырехполосный PHY 400 Гбит / с для работы по сдвоенным осевым медным кабелям длиной не менее 2 м (400GBASE-CR4)

Проект 802.3cm

  • 400 Гбит / с Ethernet
    • Определите спецификацию физического уровня, поддерживающую работу со скоростью 400 Гбит / с над 8 парами MMF длиной не менее 100 м (400GBASE-SR8)
    • Определите спецификацию физического уровня, поддерживающую работу со скоростью 400 Гбит / с по 4 парам MMF длиной не менее 100 м (400GBASE-SR4.2)

802.3cn проект

  • 200 Гбит / с Ethernet
    • Предоставить спецификацию физического уровня, поддерживающую работу со скоростью 200 Гбит / с на четырех длинах волн, с возможностью передачи не менее 40 км SMF (200GBASE-ER4) [31]
  • 400 Гбит / с Ethernet
    • Предоставить спецификацию физического уровня, поддерживающую работу со скоростью 400 Гбит / с на восьми длинах волн, с возможностью передачи не менее 40 км SMF (400GBASE-ER8)[31]

802.3cu проект

  • Определите PHY с четырьмя длинами волн 400 Гбит / с для работы по SMF длиной не менее 2 км (400GBASE-FR4)
  • Определите PHY с четырьмя длинами волн 400 Гбит / с для работы по SMF длиной не менее 6 км (400GBASE-LR4-6) [32]

802.3cw проект

  • Предоставить спецификацию физического уровня, поддерживающую работу со скоростью 400 Гбит / с на одной длине волны, обеспечивающую скорость не менее 80 км по системе DWDM (400GBASE-ZR) [33]

802.3db проект

  • Определите спецификацию физического уровня, которая поддерживает работу со скоростью 200 Гбит / с через 2 пары MMF с длиной не менее 50 м.
  • Определите спецификацию физического уровня, которая поддерживает работу со скоростью 400 Гбит / с по 4 парам MMF длиной не менее 50 м. [34]

Типы портов 200G

ИмяПунктСерединаСредства массовой информации
считать		ПереулкиGigabaud
за полосу		Достигать
200GBASE-CR4136 (802,3 кд)твинаксиальный медный кабель0426,5625 (PAM4)00.003 мес.
200GBASE-KR4137 (802,3 кд)электрическая объединительная плата26,5625 (PAM4)
200GBASE-SR4138 (802.3 кд)многомодовое волокно
Лазер 850 нм		26,5625 (PAM4)OM3: 070 кв.м.
OM4: 100 м
200GBASE-DR4121 (802.3bs)одномодовое волокно
WDM 1304,5-1317,5 нм		26,5625 (PAM4)00.500 м
200GBASE-FR4122 (802.3bs)одномодовое волокно
WDM 1271−1331 нм		010426,5625 (PAM4)02000 м
200GBASE-LR4122 (802.3bs)одномодовое волокно
WDM 1295-1309 нм[35]		26,5625 (PAM4)10,000 м
200GBASE-ER4122 (802.3cn)26,5625 (PAM4)40 000 м
200ГАУИ-8120B / C (802.3bs)От чипа к модулю /
Чип-к-чип интерфейс		0826,5625 (NRZ)000,25 м
200ГАУИ-4120D / E (802.3bs)0426,5625 (PAM4)

Типы портов 400G

ИмяПунктСерединаСредства массовой информации
считать		ПереулкиGigabaud
за полосу		Достигать
400GBASE-SR16123 (802.3bs)многомодовое волокно
Лазер 850 нм		1626,5625 (NRZ)OM3: 070 кв.м.
OM4: 100 м
400GBASE-SR8138 (802,3 см)0826,5625 (PAM4)OM5: 100 м
400GBASE-SR4.2150 (802,3 см)040226,5625 (PAM4)использует 4 пары MMF
OM3: 070 кв.м.
OM4: 100 м
OM5: 150 м
400GBASE-DR4124 (802.3bs)одномодовое волокно
1304,5-1317,5 нм		0453,125 (PAM4)00.500 м
400GBASE-FR8122 (802.3bs)одномодовое волокно
WDM 1273-1309 нм[36]		010826,5625 (PAM4)02000 м
400GBASE-LR8122 (802.3bs)26,5625 (PAM4)10,000 м
400GBASE-ER8122 (802.3cn)26,5625 (PAM4)40 000 м
400GBASE-FR4151 (802.3cu)одномодовое волокно
WDM 1271−1331 нм		010453,125 (PAM4)02000 м
400GBASE-LR4-6151 (802.3cu)53,125 (PAM4)06000 м
400GBASE-ZR155/156 (802,3 куб. М)одномодовое волокно010259,84375 (ДП-16КАМ)80 000 м
400ГАУИ-16120B / C (802.3bs)От чипа к модулю /
Чип-к-чип интерфейс		1626,5625 (NRZ)000,25 м
400ГАУИ-8120D / E (802.3bs)0826,5625 (PAM4)

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d «Группа экспертов IEEE 802.3 NGOATH приняла изменения в целях проекта 802.3bs» (PDF).
  2. ^ а б c «Сетевые эксперты говорят, что Terabit Ethernet СЛИШКОМ БЫСТРЫЙ: пока придерживаемся 400 Гбит».
  3. ^ Бортовая оптика: помимо подключаемых модулей
  4. ^ а б "[STDS-802-3-400G] Утверждено IEEE P802.3bs!". Целевая группа IEEE 802.3bs. Получено 2017-12-14.
  5. ^ а б «Обновление высокоскоростной передачи: 200G / 400G». 2016-07-18.
  6. ^ «Дорожная карта Ethernet на 2020 год». Ethernet Alliance.
  7. ^ Джайн, П. К. (2016). «Последние тенденции в терабитном Ethernet следующего поколения и гигабитных беспроводных локальных сетях». Международная конференция по обработке сигналов и связи (ICSC) 2016 г.. IEEE. С. 106–110. Дои:10.1109 / ICSPCom.2016.7980557. ISBN  978-1-5090-2684-5. S2CID  25506683.
  8. ^ «OIF запускает проект CEI-112G для последовательных электрических соединений 100G». Businesswire. 30 августа 2016 г.
  9. ^ Фельдман, Майкл (3 февраля 2010 г.). «Facebook Мечты о терабитном Ethernet». HPCwire. Tabor Communications, Inc.
  10. ^ Мацумото, Крейг (5 марта 2010 г.). "Осмелимся ли мы стремиться к терабитному Ethernet?". Легкое чтение. UBM TechWeb.
  11. ^ Крейг Мацумото (26 октября 2010 г.). «Погоня за терабитным Ethernet начинается». Легкое чтение. Получено 15 декабря, 2011.
  12. ^ «Интерфейс Cisco 4 x 100 Гбит / с».
  13. ^ «Alcatel-Lucent увеличивает возможности оператора по доставке больших объемов данных и видео по существующим сетям с запуском интерфейса IP-маршрутизатора 400G».
  14. ^ Смит, Райан. «Micron Spills on GDDR6X: PAM4 Signaling for High Rights, Coming to NVIDIA RTX 3090». www.anandtech.com.
  15. ^ Стивен Лоусон (9 мая 2011 г.). «IEEE ищет данные о потребностях в полосе пропускания Ethernet». Компьютерный мир. Получено 23 мая, 2013.
  16. ^ «Оценка пропускной способности Ethernet для промышленных подключений IEEE» (PDF). Рабочая группа IEEE 802.3 Ethernet. 19 июля 2012 г.. Получено 2015-03-01.
  17. ^ Макс Буркхальтер Брафтон (12 мая 2011 г.). "Терабитный Ethernet может появиться". Perle. Получено 15 декабря, 2011.
  18. ^ «Исследовательская группа по Ethernet 400 Гбит / с». Веб-сайт группы. IEEE 802.3. Получено 23 мая, 2013.
  19. ^ Целевая группа IEEE 802.3bs
  20. ^ а б c «Цели» (PDF). Целевая группа IEEE 802.3bs. Март 2014 г.. Получено 2015-03-01.
  21. ^ «P802.3bs - Поправка к стандарту IEEE для Ethernet: параметры управления доступом к среде, физические уровни и параметры управления для работы со скоростью 200 и 400 Гбит / с». Целевая группа IEEE 802.3bs. Получено 2017-12-14.
  22. ^ Эскизное предложение ММФ 100 м
  23. ^ «Проект спецификаций 400GBase-SR16» (PDF).
  24. ^ а б c Письмо рабочей группы IEEE 802.3 Ethernet для связи с вопросами 6/15 и 11/15 МСЭ-Т
  25. ^ 400G-PSM4: предложение для цели 500 м с использованием сигнализации 100 Гбит / с на полосу
  26. ^ 400 Гбит / с 8x50G PAM4 WDM 2 км SMF PMD Базовые характеристики
  27. ^ а б Базовое предложение для 8 x 50G NRZ для 400GbE 2 км и 10 км PMD
  28. ^ «Технический проект спецификации 400 GbE» (PDF).
  29. ^ Группа IEEE 802.3 NGOATH приняла изменения в целях проекта 802.3bs Обновлено исследовательской группой IEEE 802.3 NGOATH, 16 марта 2016 г., пленарное заседание IEEE 802.3 марта 2016 г., Макао, Китай.
  30. ^ а б c IEEE 802.3bs 200/400 Гбит / с Ethernet (информатор стандартов)
  31. ^ а б http://www.ieee802.org/3/cn/proj_doc/3cn_Objectives_181113.pdf
  32. ^ https://www.ieee802.org/3/cu/Objectives_Approved_Sept_2019.pdf
  33. ^ http://www.ieee802.org/3/cw/proj_doc/3cw_Objectives_190911.pdf
  34. ^ http://www.ieee802.org/3/db/P802d3db_Objectives_Approved_May_2020.pdf
  35. ^ 1295,5595 / 1300,0540 / 1304,5799 / 1309,1374 нм (229,0 / 229,8 / 230,6 / 231,4 ТГц)
  36. ^ 1273,5449 / 1277,8877 / 1282,2603 / 1286,6629 + 1295,5595 / 1300,0540 / 1304,5799 / 1309,1374 нм (229,0 / 229,8 / 230,6 / 231,4 + 233,0 / 233,8 / 234,6 / 235,4 ТГц)

дальнейшее чтение

внешняя ссылка