Her zamanki gibi, IEEE 400 Gbps'ye bir yol oluşturmak için mevcut standartlardan yararlandı. Mevcut veri hızlarının önemli bir özelliği ve sınırlandırılması, mevcut elektrik teknolojisi ile ulaşılabilen tek şeritli seri hız olmuştur. En yeni 100 Gbps Ethernet standardı, 25 Gbps'lik dört paralel şeridi temel alarak, bu 400 Gbps'lik geliştirme için doğal bir başlangıç noktası oldu. Bununla birlikte, şerit veri hızlarını 50 Gbps'ye çıkarmak için bir yöntem açıkça 400 Gbps'ye ihtiyaç duyuyordu ve 100 Gbps optik şerit elde etmek için halen devam etmekte olan çalışmalarla, bu yeni başarıları kullanmak 400 Gbps Ethernet için büyük bir avantaj sağlayacaktı.

400 Gbps hedeflerine ulaşmanın ve ağ endüstrisinin çeşitli tradeollarını ve gereksinimlerini göz önünde bulundurarak bir takım yollar vardı. 400 Gbps standardı ile fiziksel ortamı sadece çok modlu ve tek modlu optik elyafla sınırlandıran bir bağlantıdaki elyaf sayısının önemli bir sorun olacağı açıktı. Birden çok paralel fiberin 500 m'ye kadar kısa mesafeli bağlantılar için kabul edilebilir bir çözüm olduğu bilinir, ancak maliyetlerin aşırı olduğu daha uzun kablo uzunlukları (2 ila 10 km) için uygun değildir. Bununla birlikte, 16 x 25 Gbps paralel şeritlere sahip 400 Gbps veri hızı, gönderme ve alma için link başına 32 fiber gerektirir. 400 Gb / sn için bir spesifikasyon seti geliştirirken, IEEE görev gücü, hem kısa mesafeli çok modlu fiber hem de çeşitli sayıda fiber kullanarak uzun menzilli tek modlu fiber için kabul edilebilir maliyet-etkin çözümleri tanımlamak için çeşitli teknolojiler ve yöntemler kullandı. ve çizgi oranları. Ek olarak, 400 Gbps standartlarına dayanan bir 200 Gbps standart seti, 400 Gbps'ye pratik bir geçiş yolu olarak da belirtildi.

400 Gb / sn ve 200 Gb / sn Standartları

400 Gbps'ye ulaşmanın temel temeli olan 50 Gbps şerit hızı ile ilk büyük karar, sinyal kodlama şemasını değiştirmekti. Şimdiye kadar, tüm Ethernet standartları, ikili bir veri akışını aktarılabilir bir elektrik sinyaline kodlamak için basit 2 seviyeli Sıfırdan Geri Dönüşe (NRZ) yöntemi kullandı. Daha yüksek bir şerit veri hızına ulaşmak için, 4 Zamanlı Darbe Genlik Modülasyonu (PAM4) olarak bilinen ve aynı sürede iletilen veri miktarını etkili bir şekilde iki katına çıkaran kodlama şemasının kullanılması gerekiyordu.

İki voltajlı bir sinyalle temsil edilen, biri “0” için bir voltaj, diğeri “1” için olan bir ikili veriyi düşünürseniz, bu NRZ kodlama yöntemini açıklar. PAM4 kodlaması için, sinyal, voltaj seviyesi başına iki ikili bit kodlayan dört voltaj seviyesine sahiptir. “Gri kodlama” olarak bilinen bir yöntem, bir veri akışındaki en anlamlı bit (MSB) ve en az anlamlı bit (LSB) çiftlerini dört voltaj seviyesinden birine birleştirir. Gri kodlama, voltaj genliği gürültüsünün neden olduğu sinyaldeki bit hatalarını azaltmaya yardımcı olur. Bir voltaj seviyesine eşlenmiş iki veri bitiyle, bilgilerin aynı sürede iki misli iletilebildiğini görmek kolaydır.

IEEE, 200 Gbps ve 400 Gbps Ethernet için 802.3bs standardını (IEEE Std 802.3bs-2017), PAM4 kodlaması ve çoklu paralel şerit kombinasyonu kullanarak tamamladı. Spesifikasyonlar, 70 m'den 10 km'ye kadar uzanan çok modlu ve tek modlu optik fiber seçeneklerini kapsar. Aşağıdaki tabloda 400 Gbps ve 200 Gbps için Ethernet PHY varyantları özetlenmiştir.

400GBASE-SR16 spesifikasyonu, NRZ kodlaması kullanılarak 25 Gbps'de 16 çok modlu fiberi destekler, yani bir linkte toplam gönderme ve alma fiberleri 32 olacaktır. 400GBASE-DR4 seçeneği, dört tek mod fiber üzerinden tartışmalı 100 Gbps şerit hızını destekler. , ancak sadece 500 metreye ulaşabilir. Çift yönlü fiber varyantları, 400GBASE-FR8 ve 400GBASE-LR8, her ikisi de 10 km'ye ulaşan tek modlu fiberde sekiz farklı dalga boyunda sekiz şerit iletmek için dalga boyu bölmeli çoğullama (WDM) kullanır. 200 Gbps spesifikasyonları temel olarak 400 Gbps için olanları takip eder, ancak bir veya dört tek modlu fiber üzerinde dört şerit 50 Gbps kullanın.

Takılabilir Modüller ve Kablolar

Yeni 400 Gbps Ethernet standardını destekleyen ekipmanı kurmak için, açıkça takılabilir yeni modüller, konektörler ve kablolar gerekir. 400GBASE-SR16 bağlantı noktası 32 fiber konektör ve kablo gerektirir ve 400GBASE DR4 modelinde 56 Gbps daha yüksek bir elektrik sinyalleşme oranı kullanılır.

Ortak 100 Gbps QSFP28 konektörü, elektrik sinyal hızı 28 Gbps olan 25 Gbps'lik dört şeridi destekler. Bu, 12 fiber MPO (multi-fiber push-on) konektörleri ve şu anda 100 Gbps için kullanılan kablolarla desteklenen gönderme ve alma için sekiz fiberdir. Açıkçası, 12-fiber MPO konektörleri ve kabloları 802.3bs standardındaki 400GBASE-DR4 ve 200GBASE-DR4 değişkenlerini destekleyecektir. Bir bağlantıda sadece iki fiber kullanan diğer varyantlar, ortak çift yönlü LC konektörlerini ve kablolarını kullanabilir. Bu, 32 fiber MPO'yu, özellikle 400 Gbps Ethernet standardı için yeni bir gelişme olarak bırakıyor.

12 fiber MPO konektörü, fiberleri iki hizalama pimi arasında tek bir sıra halinde düzenler. 32 fiber MPO için, yeni konektörü 12 fiber MPO ile uyumlu olmayan iki sıra 16 fiber vardır. Bu nedenle 32 fiber MPO konektörü, alıcı vericilerin ve kabloların yanlış bağlanmasını önlemek için 12 fiber MPO'dan farklı şekilde anahtarlanmıştır.

Daha hızlı sinyalizasyon, daha fazla şerit ve daha fazla lif gelişimi ile birlikte 400 Gbps Ethernet için yeni alıcı-verici form faktörleri gerekir. Küçük modüllere daha fazla güç harcayan daha fazla bileşen yerleştirmeye çalışırken göz önünde bulundurulması gereken her zaman zorluk ve zorluklar vardır. Önceki Ethernet standartlarında olduğu gibi, 400 Gbps Ethernet için bir dizi optik alıcı-verici form faktörü ortaya çıkmıştır:

• CFP8 - Büyük form faktörü. Düşük port yoğunluğu. İyi termal yönetim

• OSFP - Optimum sinyal ve termal performans için tasarlanmıştır. Uyumlu olmayan form faktörü.

• QSFP-DD - “Çift yoğunluklu” QSFP. 100 GbpS ve 40 Gbps Ethernet ile geriye dönük uyumludur. Yüksek liman yoğunluğu.

• COBO - Takılabilir bir alıcı-verici olmayan tümleşik optik modül. En yüksek port yoğunluğu.

Bulut veri merkezlerinin artan taleplerinden yola çıkarak, Ethernet standartlarının gelişimi hızla 400 Gbps'lik inanılmaz bir veri hızına ulaştı. Yeni kodlama şemaları ve daha yüksek sinyalleşme oranları kullanan 400 Gbps Ethernet standardı geçmiş standartlardan önemli bir mola verir ve gelecekte daha da yüksek hızlara doğru yol açar. Yeni 400 Gbps ve 200 Gbps standartları, 70 m'den 10 km'ye kadar uzanan çok modlu ve tek modlu optik fiber seçeneklerini içerir. Standartlar, çeşitli uygun maliyetli kısa ve uzun mesafeli uygulamaları kapsar ve bir dizi yeni alıcı-verici form faktörü, kablo ve konektör ile desteklenir.

Yeni 400 Gb / sn'lik ekipman kullanıma sunulduğunda, dünya çapında veri merkezi, taşıyıcı erişimi ve servis sağlayıcı ağlarında hızla kullanılmasını bekleyebilirsiniz. Çok fazla ihtiyaç duyulan ekstra bant genişliği, ağ trafiğinin yıllık bazda artmaya devam etmesiyle artış sağlayacaktır. Ancak, Ethernet geliştirme burada durmayacak. Yeni Ethernet çalışma grupları, gelecekteki endüstri taleplerine ayak uyduracak daha yüksek hızlar ve daha ekonomik, kompakt form faktörleri için çabalıyor.

400 Gb / sn'den 800 Gb / sn'ye

Dell’Oro Group tarafından yakın zamanda yayınlanan bir raporda, 400 Gbps’in 2020 yılına kadar veri merkezi anahtarlama gelirinin yüzde 20’sini oluşturması beklenmektedir. Araştırma grubuna göre, daha yüksek hızlar - 100 Gbps, 200 Gbps, 400 Gbps ve 800 Gbps - Tüm önümüzdeki beş yıl içinde önemli bir büyüme sağlayacağı tahmin ediliyor. Belki de şaşırtıcı olmayan bir şekilde, bulut veri merkezlerinin ağlar için (100 Gbps'den 400 Gbps'ye) yaklaşan hız atlamalarında önemli bir rol oynaması beklenmektedir.

Bu arada, 650 Group tarafından yayınlanan bir piyasa raporu, 200 Gbps, 400 Gbps ve 800 Gbps’in önümüzdeki beş yıl içinde piyasaya sürüleceğini onayladı.

“200 Gb / sn ve 400 Gb / sn'lik ilk dalga 2018'in başlarında piyasaya girecek ve Ethernet anahtar pazarı son büyük teknoloji gelişmelerinden bu yana sadece üç yıl boyunca liman hızlarının sayısını artıracak” diyor. 650 Grubu. “Hem 200 Gb / sn hem de 400 Gb / sn, 2017'de açıklanan 50 Gb / sn SerDes teknolojisinden doğacak. Yenilikçiliğin hızlı olması, yalnızca etkileyici teknolojilerdeki gelişmelerle değil, aynı zamanda bulutun daha iyi kullanılmasını sağlayan Yazılım Tanımlı Ağlar (SDN) tarafından da yönlendiriliyor. kaynakları ve emrinde ağ iletişimi. ”

400 Gbps test, 1,6 Tbps gözlendi

Askeri Gömülü Sistemlerden Ronen Isaac'e göre, endüstri şu anda 400 Gbps ve daha fazlasına kadar hız kazandıracak teknolojileri test ediyor ve onaylıyor.

“2018-2020 arasında, 50 Gbps ve 200 Gbps test edilecek ve kabul edilecektir. Bulut hizmeti sağlayıcıları gibi hiper ölçekli veri merkezlerindeki binlerce 25GbE sunucusu ve sonunda 50GbE sunucusu, 400GbE'ye olan ihtiyacı büyükşehir alan ağlarına (MAN) ve geniş alan ağlarına (WAN'lara) yönlendirecek ”dedi. “Çok uzak olmayan bir gelecekte, testler 2020 yılına kadar standartların beklenen test edilmesi ve onaylanmasıyla 200 Gbps, 8000 Gbps ve şaşırtıcı derecede 1 Tbps ve 1,6 Tbps veri hızlarında başlayacak.”

Sonuç

Ethernet hızlı bir şekilde 40 Gb / sn'den 100 Gb / sn'den 400 Gb / sn'ye hızla ilerlemekte ve bu sayede bir dizi yeni SerDes girişimi ve gelişimi ortaya çıkmaktadır. Aslında, 25 Gb / sn SerDes, 100 Gb / sn Ethernet için temel etkinleştirici olarak görev yaptı; sektör başlangıçta 100 Gb / sn SerDes teknolojisine geçmeden önce 400 Gb / sn Ethernet için 50 Gb / sn SerDes'ten yararlanacak.

Aynı zamanda, SerDes teknolojisi NRZ'den PAM4'e kayıyor, çünkü 25 Gbps'den 50 Gbps'ye çıkıyor. Bu, performans hedeflerinin karşılanmasına ve benzer bir güç / alan zarfının korunmasına yardımcı olmak için geleneksel analogun ADC + DSP ile değiştirilmesi de dahil olmak üzere birçok mimari değişikliğe yol açtı.