Tecnología Ethernet de 800G

General

800G Ethernet es un estándar Ethernet de gran ancho de banda que puede transmitir velocidades de datos de 800 Gbps (gigabits por segundo). Representa el último avance en tecnología Ethernet y está diseñado para satisfacer la creciente demanda de transmisión de datos y la capacidad de manejar grandes cantidades de datos.

Los estándares del Consorcio Ethernet 25G y 50G proporcionan una especificación de implementación de 800G basada en tecnología de 8 carriles de 100Gb/s, lo que permite a los adoptantes implementar tecnología Ethernet interoperable avanzada de gran ancho de banda.

Ethernet 800G se utiliza principalmente para grandes centros de datos, entornos de servicios en la nube y aplicaciones que requieren un gran ancho de banda. Para estos escenarios, puede proporcionar mayor velocidad, mayor rendimiento y mejor rendimiento de la red, permitiendo así una comunicación de datos más rápida y eficiente.

Arquitectura

La tecnología Ethernet de 800 Gb/s está diseñada como una interfaz que utiliza ocho carriles de 106 Gb/s usando 2xClause 119 PCS (400G) para conectar un único MAC que funciona a 800 Gb/s (aunque los PCS de 400G están modificados, esto es simplemente un nivel muy alto). -vista conceptual de nivel). La siguiente figura muestra la arquitectura de alto nivel.

En el proceso de implementación específico, la especificación 800GBASE-R no consiste simplemente en unir dos 400G, sino que introduce un nuevo control de acceso a medios (MAC) y una subcapa de codificación física (PCS) que pueden lograr 800G con un costo mínimo. Dado que el nuevo PCS contiene una reutilización del PCS anterior, conserva la corrección de errores hacia adelante RS (544, 514) estándar y proporciona buenas características de compatibilidad con versiones anteriores.

PC/FEC

Utilizando dos PCS de 400 Gb/s (incluido FEC) y admitiendo 32 carriles PCS (la velocidad de cada carril es de 25 Gb/s) para admitir una capacidad de 800 Gb/s. La siguiente figura muestra el flujo de datos y la funcionalidad de TX PCS. Se generan carriles PCS de 2 × 16 a partir de dos pilas de PCS y luego el PMA realiza una multiplexación de 4:1 bits al PMD para crear carriles PMD de 8x106G.

La siguiente figura es un diagrama esquemático proporcionado por el grupo de trabajo de MSA enchufable de 800G en el "Libro blanco de MSA de 800G", un esquema de implementación de 800G que se puede lanzar rápidamente. Al reajustar dos PMA de 400G, se obtiene un PMA de 800G, se define un PMD de 800G de bajo costo y se logra una Ethernet de 800G basada en tecnología de 8 canales de 100 Gb/s.

Desafios

La implementación actual de Ethernet 800G utiliza 8 canales, la velocidad de transmisión de cada canal es de 100 Gbps. Esto duplica la velocidad PAM4 (modulación de cuatro niveles) de la generación anterior de 50 Gbps a 100 Gbps. El transceptor de 800G de próxima generación que se está desarrollando hará que la velocidad de cada canal alcance los 200 Gbps, lo que plantea desafíos importantes porque requiere aumentar tanto la modulación de orden superior como las velocidades de datos PAM4.

SerDes de alta velocidad y consumo de energía

Para respaldar el aumento del ancho de banda general del chip del conmutador, la velocidad y la potencia de SerDes también están aumentando. Actualmente, la velocidad de SerDes ha aumentado de 10 Gbit/s a 112 Gbit/s. Sin embargo, el consumo de energía de SerDes se ha vuelto importante para el consumo de energía total del sistema. El chip conmutador de próxima generación duplicará nuevamente el ancho de banda porque el conmutador 102.4T tendrá 512 canales SerDes de 200 Gb/s. Estos conmutadores de silicio admitirán 800G y 1.6T en canales de 224 Gb/s.

Solución:

SerDes de mayor velocidad: investigue y desarrolle tecnología SerDes de mayor velocidad para satisfacer la creciente demanda de transmisión de datos. Esto incluye aumentar la velocidad, reducir el consumo de energía y mejorar la integridad de la señal de SerDes. Optimización del consumo de energía: adopte un método de diseño de optimización del consumo de energía para reducir el consumo de energía de SerDes. Esto incluye el uso de procesos CMOS avanzados y el diseño de circuitos de bajo consumo.

Modulación de Amplitud de Pulso

La fase actual de Ethernet 800G emplea una técnica de modulación de orden superior que utiliza PAM4 (modulación de amplitud de pulso de 4 niveles) para transmitir datos de modo que cada símbolo transporte múltiples bits de información, aumentando así la velocidad de transmisión de datos.

La modulación de orden superior aumenta el número de bits por símbolo y proporciona unaoff entre el ancho de banda del canal y la amplitud de la señal. La modulación PAM4 es compatible con generaciones anteriores de productos. Él offOfrece una mejor relación señal-ruido (SNR) en comparación con esquemas de modulación más altos, lo que reduce la sobrecarga de la corrección de errores directa (FEC) que causa latencia.

Soluciones:

Mejor interfaz analógica (AFE): investigue y desarrolle interfaces analógicas de mayor rendimiento para admitir esquemas de modulación de orden superior. Esto puede incluir una recuperación del reloj más precisa, menor fluctuación y mejores capacidades de procesamiento de señales. Técnicas avanzadas de ecualización: utilice innovadores procesamiento de señales digitales (DSP) y técnicas de ecualización para superar la distorsión y el ruido en el canal. Esto ayuda a mejorar la confiabilidad de las señales PAM4. Explore esquemas de modulación superiores: aunque PAM4 se usa ampliamente en la Ethernet 800G actual, los estándares futuros pueden adoptar esquemas de modulación de orden superior, como PAM6 o PAM8. Esto aumentará la velocidad de transmisión por símbolo y generará una mayor complejidad.

¿Cómo reducir la tasa de error de bits (BER) de Ethernet 800G?

En la transmisión de datos de alta velocidad, la señal se ve afectada por diversos factores de interferencia y atenuación al pasar por el canal. Estos incluyen atenuación de la señal, ruido, diafonía y otros factores de distorsión de la señal. Estos factores provocan errores de bits en la señal, es decir, BER. En la transmisión de datos, la presencia de BER puede causar una corrupción grave de los datos, reduciendo la disponibilidad e integridad de los datos. En estándares de datos de alta velocidad anteriores, como Ethernet 100G, los ecualizadores de ajuste fino convencionales y las técnicas de procesamiento de señales eran suficientes para reducir la BER. Sin embargo, en Ethernet 800G de mayor velocidad, se necesitan métodos más complejos para hacer frente a los mayores desafíos de BER. La corrección de errores directos (FEC) se utiliza ampliamente para reducir la BER. Implica agregar información redundante en la transmisión de datos para ayudar al receptor a detectar y corregir errores de transmisión. Los algoritmos FEC agregan bits redundantes en las tramas de datos, lo que permite al receptor reconstruir bits de datos perdidos o dañados. Esto ayuda a mejorar la confiabilidad de la transmisión de datos, especialmente en redes de alta velocidad.

En las últimas etapas de desarrollo, como los sistemas de 200 Gb/s, se necesitan algoritmos FEC más complejos para hacer frente a los mayores desafíos de BER. Estos algoritmos pueden incluir el uso de datos más redundantes y mecanismos de corrección de errores más sofisticados para garantizar la confiabilidad de la transmisión de datos.

¿Cómo mejorar la eficiencia energética de Ethernet 800G?

Mejorar la eficiencia energética de Ethernet 800G es un desafío importante, especialmente en centros de datos a gran escala. Aunque el diseño del módulo óptico se ha vuelto más eficiente, reduciendo el consumo de energía por bit, el consumo de energía general de los módulos sigue siendo un problema grave, ya que los grandes centros de datos suelen tener decenas de miles de módulos ópticos. Una forma de resolver el desafío del consumo de energía de los módulos ópticos es utilizar dispositivos ópticos empaquetados conjuntamente. Esta tecnología integra la función de conversión optoelectrónica dentro del paquete del módulo óptico, reduciendo el consumo de energía de cada módulo. Los dispositivos ópticos empaquetados conjuntamente pueden ofrecer varias ventajas, incluida una mayor eficiencia energética y tamaños de paquete más pequeños.

¿Cuáles son los beneficios de Ethernet 800G?

• Mayor ancho de banda y velocidad de datos: con el rápido desarrollo de tecnologías como big data, inteligencia artificial, servicios en la nube, etc., el tráfico de datos aumenta constantemente. Lo más importante es que Ethernet 800G puede manejar más flujos de datos y conexiones de red simultáneamente. Además, Ethernet 800G logra una carga, descarga y transmisión de datos más rápida, mejorando la eficiencia del procesamiento de datos y la experiencia del usuario. Con el aumento del ancho de banda y la velocidad de los datos, Ethernet 800G admite la transmisión de datos de alta densidad y a gran escala, al tiempo que garantiza el funcionamiento estable y eficiente de la red.
• Campo de la informática de alto rendimiento: en aplicaciones informáticas de alto rendimiento, como la informática científica y la formación en inteligencia artificial, se requieren capacidades de procesamiento y transmisión de datos de alta velocidad. La red 800G mejora la velocidad de transmisión de datos y un mayor rendimiento de la red para mantener el funcionamiento de tareas informáticas de alto rendimiento. Esto es muy importante para aplicaciones que manejan cálculos complejos a gran escala, como la investigación científica, el análisis de big data y la capacitación en inteligencia artificial. La introducción de Ethernet 800G promoverá aún más la innovación y el desarrollo del campo de la informática de alto rendimiento.
• Brinde soporte a centros de datos a gran escala: los centros de datos son lugares clave para almacenar y procesar grandes cantidades de datos. La aparición de la tecnología Ethernet 800G puede mejorar significativamente el rendimiento de los centros de datos, acelerar la velocidad de transmisión de datos y las capacidades de procesamiento, y proporcionar un mayor rendimiento y una menor latencia para los centros de datos. En resumen, Ethernet 800G juega un papel extremadamente importante en el entorno de red actual y representa la tendencia de desarrollo futuro de la tecnología de red.

El estado actual de los productos Ethernet 400G/800G

Nota: Los datos de la tabla anterior provienen principalmente de las páginas de introducción de productos de varios fabricantes. offSitios web oficiales (diciembre de 2023).