Kirish
Ushbu texnologiya ma'lumotlari yangi IEEE Std 802.3bs-2017 standartini 400 Gbit / s va 200 Gbit / s chekilgan tarmoq uchun tekshiradi. Yangi standart bulutli ma'lumotlar uzatish markazlarining kengayib borayotgan tarmoq ehtiyojlarini qondirish uchun Ethernet-ning jadal rivojlanishini davom ettirmoqda. Hozirgi 400 Gbit / s spetsifikatsiyalar faqat optik tolali muhitni qamrab oladi va ulanish joyidagi optik chiziqlar tezligi va parallel tolalar sonini cheklab qo'ydi. Ethernet-ning yangi standartlarida bo'lgani kabi, yangi 400 Gbit / s standartiga moslashish uchun bir qator yangi transmitter shakl-omillar, ulagichlar va kabellar ishlab chiqilgan. Ethernet innovatsiyasining ushbu yangi davri, shubhasiz kelajakda bir muncha vaqt davom etadigan yangi rivojlanish sur'atlarini keltirib chiqarishi shubhasiz.
Ethernet standartlarining evolyutsiyasi
Ethernet rivojlanishining ajoyib sur'ati endi 400 Gbit / s gacha ko'tarildi. 1997 yildagi 1 Gbit / s-dan Ethernet-ga, 2004-yilda - 10 Gbit / s-ga, 2010-yilda - 100 Gbit / s gacha, keyin esa 2014-yilda 4-qator (4 × 25 Gbit / s) - 100 Gbit / s gacha, bu keyingi bosqich uchun 400 Gbit / s gacha vaqt sarfladi. IEEE 2017 yil 6-dekabr kuni o'zining 802.3bs standartini 200 Gbit / s va 400 Gbit / s tezlikda tasdiqladi. Bulutli ma'lumotlar uzatish markazlari orqali doimiy ravishda Internet trafigi talablariga binoan, har doim ko'proq o'tkazish qobiliyatiga ehtiyoj paydo bo'ladi, shuning uchun kutish mumkin. 800 Gbit / s yoki 1600 Gbit / s chekilgan tezlik juda uzoq bo'lmaydi.
Odatdagidek, IEEE 400 Gbit / s gacha bo'lgan yo'lni yaratish uchun mavjud standartlardan foydalangan. Hozirgi elektr uzatish texnologiyasi bilan erishish mumkin bo'lgan bitta qatorli ketma-ketlik darajasi joriy ma'lumot uzatish tezligining asosiy xususiyati va cheklanishi hisoblanadi. Eng so'nggi 100 Gbit / s chekilgan standart 25 Gbit / s tezlikdagi to'rtta parallel chiziqlarga asoslanganda, bu 400 Gbit / s rivojlanishining tabiiy boshlang'ich nuqtasi bo'ldi. Biroq, 400 Gbit / s tezlikda 50 Gbit / s gacha bo'lgan ma'lumot uzatish tezligini oshirish usuli aniq kerak edi va 100 Gbit / s optik tarmoqlarga erishish uchun ish olib borilgan bo'lib, ushbu yangi yutuqlardan foydalanish 400 Gbit / s Ethernet uchun katta afzalliklarni isbotlaydi.
400 Gbit / s maqsadlariga erishish uchun turli xil savdo-sotiq va tarmoq sanoatining talablarini ko'rib chiqishda bir qancha usullar mavjud edi. 400 Gbit / s standarti jismoniy ommaviy axborot vositalarini faqat multimodli va bitta rejimli optik tolalar bilan cheklaydi, bu ulanishdagi tolalar sonining asosiy masalasi bo'lishi aniq edi. Ko'p parallel tolalar 500 m gacha bo'lgan qisqa masofali aloqa uchun maqbul echim ekanligi ma'lum, ammo xarajatlar haddan tashqari ko'payib ketadigan kabel uzunligi (2 dan 10 km) uchun emas. Shu bilan birga, 16 x 25 Gbit / s tezlikli parallel chiziqlar bilan 400 Gbit / s tezlikda uzatish va qabul qilish uchun har bir ulanish uchun 32 tola kerak bo'ladi. IEEE ishchi guruhi 400 Gbit / s chastotali texnik xususiyatlarni ishlab chiqishda turli xil tolalar yordamida qisqa masofali multimod tolalar va uzoq masofalarga mo'ljallangan bitta tartibli tolalar uchun maqbul iqtisodiy echimlarni aniqlash uchun bir qator texnologiyalar va usullardan foydalangan. va chiziq stavkalari. Bundan tashqari, 400 Gbit / s standartiga asoslangan 200 Gbit / s standartlari to'plami ham 400 Gbit / s gacha bo'lgan amaliy migratsiya yo'li sifatida ko'rsatildi.
400 Gbit / s va 200 Gbit / s standartlari
50 Gbit / s chastota tezligi 400 Gbit / s ga yetishning asosiy asosi bo'lganligi sababli, birinchi muhim qaror signallarni kodlash sxemasini o'zgartirish edi. Hozirgacha barcha Ethernet standartlari ikkilamchi ma'lumot oqimini uzatiladigan elektr signaliga kodlash uchun oddiy 2-darajali Qaytish-Nolga (NRZ) usulidan foydalanmagan. Yuqori tezlikda ma'lumot uzatish tezligiga erishish uchun 4 darajali zarba amplitudasi modulyatsiyasi (PAM4) deb nomlanuvchi kodlash sxemasidan foydalanish kerak, bu bir xil vaqt ichida uzatiladigan ma'lumot miqdorini samarali ravishda oshiradi.
Agar siz ikki voltli signal bilan ifodalangan ikkilik ma'lumotni, bitta kuchlanishni "0" va boshqa kuchlanishni "1" deb hisoblasangiz, unda bu NRZ kodlash usulini tavsiflaydi. PAM4 kodlash uchun signal to'rt kuchlanish darajasiga ega, bu har bir kuchlanish darajasida ikkita ikkilik bitni kodlaydi. "Kulrang kodlash" deb nomlanuvchi usul ma'lumotlar oqimida eng muhim bit (MSB) va eng kam ahamiyatli (LSB) juftlarni to'rtta kuchlanish darajasidan biriga birlashtiradi. Kulrang kodlash kuchlanishning amplituda shovqinidan kelib chiqqan signaldagi ozgina xatolarni kamaytirishga yordam beradi. Ikkita ma'lumot bitini bitta kuchlanish darajasiga solishtirish orqali ikki baravar ma'lumotni bir xil vaqt ichida qanday uzatish mumkinligini ko'rish oson.
IEEE PAM4 kodlash va bir nechta parallel chiziqlar kombinatsiyasini amalga oshirish orqali 200 Gbit / s va 400 Gbit / s chekilgan tarmoq uchun 802.3bs standartini (IEEE Std 802.3bs-2017) yakunladi. Texnik xususiyatlar 70 m dan 10 km gacha ishlaydigan multimode va bitta rejimli optik tolali optsiyalarni o'z ichiga oladi. Quyidagi jadvalda 400 Gbit / s va 200 Gbit / s gacha bo'lgan Ethernet PHY variantlari jamlangan.
| Ism | O'rta | Tx tolalari | Yo'llar | Erishmoq | Kodlash |
|---|---|---|---|---|---|
| 400GBASE-SR16 | MMF | 16 | 16 x 25 Gbit / s | 70 m (OM3) 100 m (OM4) | NRZ |
| 400GBASE-DR4 | SMF | 4 | 4 x 100 Gbit / s | 500 m | PAM4 |
| 400GBASE-FR8 | SMF | 1 | 8 x 50 Gbit / s (WDM) | 2 km | PAM4 |
| 400GBASE-LR8 | SMF | 1 | 8 x 50 Gbit / s (WDM) | 10 km | PAM4 |
| 200GBASE-DR4 | SMF | 4 | 4 x 50 Gbit / s | 500 m | PAM4 |
| 200GBASE-FR4 | SMF | 1 | 4 x 50 Gbit / s (WDM) | 2 km | PAM4 |
| 200GBASE-LR4 | SMF | 1 | 4 x 50 Gbit / s (WDM) | 10 km | PAM4 |
400GBASE-SR16 spetsifikatsiyasi NRZ kodlash yordamida 25 Gbit / s tezlikda 16 multimod tolalarni qo'llab-quvvatlaydi, bu esa ulanish joyidagi tolalarning umumiy uzatilishi va olinishi 32 ga teng bo'lishini anglatadi. 400GBASE-DR4 varianti to'rtta rejimli tolalarga nisbatan 100 Gbit / s tezlikni qo'llab-quvvatlaydi. , lekin faqat 500 m ga yetishi mumkin. 400GBASE-FR8 va 400GBASE-LR8 dupleks tolali variantlar, ikkalasi ham to'lqin uzunligi bo'linadigan multiplekslashdan (WDM) foydalanib, sakkiz qatorli sakkizta turli to'lqin uzunliklarini bitta rejimli tolalarga 10 km gacha etkazishadi. 200 Gbit / s spetsifikatsiyalar asosan 400 Gbit / s tezlikka mos keladi, ammo bitta yoki to'rtta bitta rejimga ega tolalar uchun 50 Gbit / s chastotali to'rt qatordan foydalaning.
Plugli modullar va kabellar
Yangi 400 Gbit / s chekilgan standartni qo'llab-quvvatlaydigan uskunalarni o'rnatish uchun aniq ulanadigan modullar, ulagichlar va kabellar talab qilinadi. 400GBASE-SR16 portiga 32 tolali ulagichlar va kabellar kerak bo'ladi, 400GBASE-DR4 variantida esa 56 Gbit / s yuqori elektr uzatish tezligi qo'llaniladi.
Umumiy 100 Gbit / s QSFP28 ulagichi 25 Gbit / s chastotali elektr uzatish tezligini 28 Gbit / s bo'lgan to'rt qatorni qo'llab-quvvatlaydi. Bu hozirgi kunda 100 Gbit / sekund uchun ishlatiladigan 12 tolali MPO (ko'p tolali surish) ulagichlari va kabellari tomonidan quvvatlanadigan sakkizta tolalar. Shubhasiz, 12 tolali MPO ulagichlari va kabellari 802.3bs standartidagi 400GBASE-DR4 va 200GBASE-DR4 variantlarini qo'llab-quvvatlaydi. Bog'lanishda faqat ikkita toladan foydalanadigan boshqa variantlar umumiy dupleks-LC ulagichlari va kabellaridan foydalanishi mumkin. Bu 32 tolali MPOni 400 Gbit / s chekilgan standart uchun yangi rivojlanish sifatida qoldiradi.
12 tolali MPO ulagichi tolalarni ikkita hizalama pimlari o'rtasida bitta qatorga joylashtiradi. 32 tolali MPO uchun 16 toladan iborat ikkita qator mavjud, bu yangi ulagichni 12 tolali MPO bilan mos kelmaydi. Shu sababli 32 tolali MPO ulagichi transversiya va kabellarning noto'g'ri ulanishining oldini olish uchun 12 tolali MPOdan farqli ravishda kalitlarga o'rnatiladi.
Tezroq signalizatsiya, ko'proq chiziqlar va ko'proq tolalar rivojlanishi bilan 400 Gbit / s chekilgan tarmoq uchun yangi transceiver shakl-omillar talab qilinadi. Kichik modullarga ko'proq quvvat sarflaydigan qo'shimcha komponentlarni kiritishga harakat qilishda har doim qiyinchiliklar va muammolar mavjud. Oldingi Ethernet standartlarida bo'lgani kabi, 400 Gbit / s Ethernet uchun bir qator optik transversiv shakl-omillar paydo bo'ldi:
CFP8 - Katta shakl-omil. Portning zichligi past. Yaxshi issiqlik boshqaruvi.
OSFP - Optimal signal va termal ishlash uchun mo'ljallangan. Mos kelmaydigan shakl-omil.
QSFP-DD - "Ikki zichlikli" QSFP. Orqaga 100 GbpS va 40 Gbit / s chekilgan tarmoqqa mos keladi. Portning yuqori zichligi.
COBO - bog'lab turadigan transceiver bo'lmagan bortli optik modul. Portning eng yuqori zichligi.
Bulutli ma'lumotlar markazlarining tobora ortib borayotgan talablaridan kelib chiqqan holda, Ethernet standartlarining rivojlanishi evolyutsiya tezligi 400 Gbit / sek tezlikka erishdi. Yangi kodlash sxemalari va yuqori signal uzatish tezligidan foydalangan holda 400 Gbit / s chekilgan Ethernet standarti avvalgi standartlardan sezilarli tanaffusga erishdi va kelajakda yanada tezroq tezlikka yo'l ochdi. Yangi 400 Gbit / s va 200 Gbit / s standartlari 70 m dan 10 km gacha ishlaydigan multimode va bitta rejimli optik tolali parametrlarni o'z ichiga oladi. Standartlar turli xil tejamkor qisqa masofali va uzoq masofali dasturlarni qamrab oladi va bir qator yangi transduser shakl-omillar, kabellar va ulagichlar tomonidan qo'llab-quvvatlandi.
400 Gbit / s gacha bo'lgan yangi uskunalar paydo bo'lishi bilan, siz uni butun dunyo bo'ylab ma'lumotlar markazida, tashuvchiga kirishda va xizmat ko'rsatuvchi provayder tarmoqlarida tezda o'rnatilishini ko'rishingiz mumkin. Tarmoq trafigi yil sayin o'sib boravergan sari ko'proq talab qilinadigan qo'shimcha o'tkazish qobiliyatini oshiradi. Biroq, Ethernet rivojlanishi shu bilan to'xtamaydi. Yangi Ethernet ishchi guruhlari allaqachon yuqori tezlikka va yanada tejamkor, ixcham shakl-omillarga intilishmoqda, bu esa kelajakda sanoat talablariga mos keladi.
400 Gbit / s dan 800 Gbit / s gacha
Yaqinda e'lon qilingan Dell'Oro Group hisobotida aytilishicha, 400 Gbit / s tezlik bilan ma'lumotlar markazlarini 2020 yilga qadar almashtirishdan keladigan daromadning 20 foizini tashkil etadi. Tadqiqot guruhining ma'lumotlariga ko'ra, yuqori tezliklar - 100 Gbit / s, 200 Gbit / s, 400 Gbit / s va 800 Gbit / s - - barcha prognozlar keyingi besh yil ichida sezilarli o'sishga olib keladi. Bulutli ma'lumotlar uzatish markazlari tarmoqlar uchun (100 Gbit / s dan 400 Gbit / s gacha) tezlikni ko'tarilishida asosiy rol o'ynashi kutilayotgani ajablanarli emas.
Shu bilan birga, 650 Group tomonidan e'lon qilingan bozor hisoboti shuni tasdiqlamoqdaki, keyingi besh yil ichida 200 Gbit / s, 400 Gbit / s va 800 Gbit / s tezligi uzatiladi - ikkinchisi keyingi o'n yillikning boshida tezlashadi.
"200 Gbit / s va 400 Gbit / s tezlikdagi birinchi to'lqin 2018 yil boshida bozorga ta'sir qiladi, chunki Ethernet kommutatsiya bozori texnologiya sohasidagi so'nggi yirik yutuqlardan uch yil o'tgach port tezligini ko'paytiradi" deydi Alan Vekkel, asoschisi va texnologiya bo'yicha tahlilchisi. 650 guruh. "2017 yilda e'lon qilingan 50 Gbit / s SerDes texnologiyasining ikkalasi ham 200 Gbit / s va 400 Gbit / s tezlikda chiqadi. Innovatsiyalarning tez sur'ati nafaqat ta'sirchan texnologiyani yaxshilaydi, balki dasturiy ta'minotni aniqlangan tarmoqlari (SDN) tomonidan yaratilib, bulutlardan yanada yaxshiroq foydalanishga imkon beradi. hisoblash va tarmoq resurslarini ularning ixtiyorida bo'lish. "
Sinov 400 Gbit / s, 1,6 Tbit / s
Harbiy ko'milgan tizimlardan Ronen Isaakning so'zlariga ko'ra, hozirgi vaqtda sanoat 400 Gbit / s va undan yuqori tezlikni ta'minlaydigan texnologiyalarni sinovdan o'tkazmoqda va tasdiqlamoqda.
"2018 va 2020 yillar oralig'ida 50 Gbit / s va 200 Gbit / s sinovdan o'tkaziladi va qabul qilinadi. 25GbE minglab serverlar va natijada bulutli xizmat ko'rsatuvchi provayderlar kabi giper miqyosli ma'lumotlar markazlarida 50GbE serverlar shahar tarmoqlari (MAN) va keng tarmoq tarmoqlariga (WANs) 400 GbE gacha bo'lgan ehtiyojni keltirib chiqaradi "deydi u. "Juda uzoq bo'lmagan kelajakda testlar 200 Gbit / s, 8000 Gbit / s tezlikda va kutilmagan sinov tezligi 1 Tbit / 1,6 Tbit / s tezlikda boshlanadi va 2020 yilgacha standartlarni tasdiqlash va tasdiqlash bilan boshlanadi."
Xulosa
Ethernet tez 40 Gbit / s dan 100 Gbit / s dan 400 Gbit / s gacha tezlik bilan harakatlanmoqda va shu bilan bir qator yangi SerDes tashabbuslari va ishlanmalarini keltirib chiqarmoqda. Darhaqiqat, 25Gbps SerDes 100Gb / sekundlik Ethernet-ning asosiy vositasi bo'lib xizmat qildi va sanoat 100Gbps SerDes texnologiyasiga o'tmasdan oldin dastlab 50Gbps SerDes-ni 400Gbit / s Ethernet uchun ishlatishi kutilmoqda.
Shu bilan bir qatorda, SerDes texnologiyasi NGZ dan PAM4-ga o'tmoqda, chunki u 25Gb / s dan 50Gbit / s gacha tezlashadi. Bu bir qator me'moriy o'zgarishlarni keltirib chiqardi, jumladan ADC + DSP bilan an'anaviy analogni almashtirish ishlash ko'rsatkichlariga erishish va o'xshash quvvat / hudud konvertini saqlashga yordam beradi.
