Терабитный Ethernet

Terabit Ethernet ( TbE ) — это Ethernet со скоростями выше 100 Gigabit Ethernet . Стандарт 400 Gigabit Ethernet ( 400G , 400GbE ) и 200 Gigabit Ethernet ( 200G , 200GbE ) ^[1], разработанный рабочей группой IEEE P802.3bs с использованием в целом схожей технологии 100 Gigabit Ethernet ^{[2] [3],} был одобрен 6 декабря 2017 года. ^{[4] [5]} 16 февраля 2024 года был одобрен стандарт 800 Gigabit Ethernet ( 800G , 800GbE ), разработанный рабочей группой IEEE P802.3df. ^[6]

Optical Internetworking Forum (OIF) уже анонсировал пять новых проектов на скорости 112  Гбит/с , которые также сделают возможными каналы 100 GbE 4-го поколения (однополосные). ^[7] Целевая группа IEEE P802.3df начала работу в январе 2022 года по стандартизации Ethernet 800 Гбит/с и 1,6 Тбит/с . ^[8] В ноябре 2022 года цели проекта IEEE 802.3df были разделены на две части, при этом работа по 1,6T и 200G/lane была перенесена в новый проект IEEE 802.3dj. Сроки проекта 802.3dj указывают на завершение в июле 2026 года. ^[9]

Facebook и Google , среди прочих компаний, выразили потребность в TbE. ^[10] Хотя скорость 400 Гбит/с достижима с помощью существующих технологий, для 1 Тбит/с ( 1000 Гбит/с ) потребуется другая технология. ^{[2] [11]} Соответственно, на встрече группы IEEE Industry Connections Higher Speed ​​Ethernet Consensus в сентябре 2012 года в качестве цели следующего поколения было выбрано 400 GbE. ^[2] Дополнительные цели в 200 GbE были добавлены в январе 2016 года.

Калифорнийский университет в Санта-Барбаре ( UCSB) привлек помощь от Agilent Technologies , Google, Intel , Rockwell Collins и Verizon Communications для проведения исследований в области Ethernet следующего поколения. ^[12]

По состоянию на начало 2016 года платформы маршрутизаторов ядра на базе шасси/модулей от Cisco, Juniper и других крупных производителей поддерживают скорость передачи данных в полнодуплексном режиме 400 Гбит/с на слот. В настоящее время доступны одно-, двух- и четырехпортовые линейные карты 100 GbE и однопортовые линейные карты 400 GbE. По состоянию на начало 2019 года линейные карты 200 GbE стали доступны после ратификации стандарта 802.3cd. ^{[13] [14]} В 2020 году Консорциум технологий Ethernet объявил о спецификации для 800 Gigabit Ethernet. ^[15]

200G Ethernet использует сигнализацию PAM4 , которая позволяет передавать 2 бита за такт, но при более высокой стоимости внедрения. ^[16] Cisco представила коммутатор Ethernet 800G в 2022 году. ^[17] В 2024 году были развернуты маршрутизаторы Nokia с Ethernet 800G. ^[18]

IEEE сформировал «Специальную оценку пропускной способности Ethernet для промышленных подключений IEEE 802.3» для изучения потребностей бизнеса в краткосрочной и долгосрочной пропускной способности. ^{[19] [20] [21]}

Группа по изучению Ethernet 400 Гбит/с IEEE 802.3 начала работу над стандартом поколения 400 Гбит/с в марте 2013 года. ^[22] Результаты работы группы по изучению были опубликованы и одобрены 27 марта 2014 года. Впоследствии рабочая группа IEEE 802.3bs ^[23] начала работу над спецификациями физического уровня для нескольких расстояний соединения. ^[24]

Стандарт IEEE 802.3bs был утвержден 6 декабря 2017 года. ^[4]

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.

Стандарт IEEE 802.3cu был утвержден 11 февраля 2021 года.

Стандарты IEEE 802.3ck и 802.3db были утверждены 21 сентября 2022 года.

В ноябре 2022 года цели проекта IEEE 802.3df были разделены на две части: работа над 1,6T и 200G/полоса была перенесена в новый проект IEEE 802.3dj.

• Исходные цели IEEE P802.3df
• Обновлены цели IEEE P802.3df по сокращению области действия до 800G Ethernet с использованием физических линий 100G
• Цели IEEE P802.3dj для Ethernet 1,6 Тбит/с и PHY, использующих полосы 200 Гбит/с
• Цели IEEE P802.3dj обновлены в мае 2023 года и включают Ethernet-плату 200G/полоса
• Цели IEEE P802.3dj обновлены в январе 2024 года для включения дополнительных типов PHY

Стандарт IEEE 802.3df был утвержден 16 февраля 2024 года.

Как и все скорости начиная с 10 Gigabit Ethernet , стандарты поддерживают только полнодуплексную работу. Другие цели включают: ^[24]

1. Сохраните формат кадра Ethernet, используя Ethernet MAC
2. Сохранение минимального и максимального размера кадра текущего стандарта Ethernet
3. Поддерживает коэффициент битовых ошибок (BER) 10−13 ^, что является улучшением по сравнению с BER 10−12 ^, указанным для 10GbE, 40GbE и 100GbE.
4. Поддержка OTN (транспортировка Ethernet по оптическим транспортным сетям) и дополнительная поддержка энергоэффективного Ethernet (EEE).

Определить спецификации физического уровня, поддерживающие: ^[24]

• Ethernet 400 Гбит/с
  • не менее 100 м по многомодовому оптоволокну (400GBASE-SR16) с использованием 16 параллельных волокон, каждое по 25 Гбит/с ^{[25] [26]}
  • не менее 500 м по одномодовому оптоволокну (400GBASE-DR4) с использованием 4 параллельных волокон, каждое по 100 Гбит/с ^{[27] [28]}
  • не менее 2 км по одномодовому волокну (400GBASE-FR8) с использованием 8 параллельных длин волн ( CWDM ) каждая со скоростью 50 Гбит/с ^{[27] [29] [30]}
  • не менее 10 км по одномодовому оптоволокну (400GBASE-LR8) с использованием 8 параллельных длин волн (CWDM) каждая со скоростью 50 Гбит/с ^{[27] [30] [31]}
  • 8- и 16-линейные электрические интерфейсы «чип-чип»/«чип-модуль» (400GAUI-8 и 400GAUI-16)
• Ethernet 200 Гбит/с
  • не менее 500 м по одномодовому оптоволокну (200GBASE-DR4) с использованием 4 параллельных волокон, каждое по 50 Гбит/с ^{[32] [33]}
  • не менее 2 км по одномодовому волокну (200GBASE-FR4) с использованием 4 параллельных длин волн (CWDM) каждая со скоростью 50 Гбит/с ^{[1] [33]}
  • не менее 10 км по одномодовому волокну (200GBASE-LR4) с использованием 4 параллельных длин волн (CWDM) каждая со скоростью 50 Гбит/с ^{[1] [33]}
  • 4 или 8-канальные электрические интерфейсы «чип-чип»/«чип-модуль» (200GAUI-4 и 200GAUI-8)

• Определить четырехканальные физические уровни 200 Гбит/с для работы через:
  • медные двухосевые кабели длиной не менее 3 м (200GBASE-CR4).
  • Объединительная плата печатной платы с общими вносимыми потерями канала ≤ 30 дБ на частоте 13,28125 ГГц (200GBASE-KR4).
• Определить физические уровни 200 Гбит/с для работы по многомодовому волокну длиной не менее 100 м (200GBASE-SR4).

• Ethernet 200 Гбит/с
  • Определить двухполосный интерфейс блока присоединения (AUI) 200 Гбит/с для приложений «чип-модуль», совместимый с PMD на основе оптической сигнализации 100 Гбит/с на полосу (200GAUI-2 C2M)
  • Определить двухполосный интерфейс блока присоединения (AUI) 200 Гбит/с для приложений «чип-чип» (200GAUI-2 C2C)
  • Определить двухполосный физический уровень 200 Гбит/с для работы через электрические объединительные платы с вносимыми потерями ≤ 28 дБ на частоте 26,56 ГГц (200GBASE-KR2)
  • Определить двухполосный физический уровень 200 Гбит/с для работы по двум аксиальным медным кабелям длиной не менее 2 м (200GBASE-CR2)
• Ethernet 400 Гбит/с
  • Определить четырехполосный интерфейс блока присоединения (AUI) 400 Гбит/с для приложений «чип-модуль», совместимый с PMD на основе оптической сигнализации 100 Гбит/с на полосу (400GAUI-4 C2M)
  • Определить четырехканальный интерфейс блока присоединения (AUI) 400 Гбит/с для приложений «чип-чип» (400GAUI-4 C2C)
  • Определить четырехканальный физический уровень 400 Гбит/с для работы через электрические объединительные платы с вносимыми потерями ≤ 28 дБ на частоте 26,56 ГГц (400GBASE-KR4)
  • Определить четырехполосный физический уровень 400 Гбит/с для работы по двум аксиальным медным кабелям длиной не менее 2 м (400GBASE-CR4)

• Ethernet 400 Гбит/с
  • Определить спецификацию физического уровня, поддерживающую работу на скорости 400 Гбит/с по 8 парам MMF длиной не менее 100 м (400GBASE-SR8)
  • Определить спецификацию физического уровня, поддерживающую работу на скорости 400 Гбит/с по 4 парам MMF длиной не менее 100 м (400GBASE-SR4.2)

• Ethernet 200 Гбит/с
  • Предоставить спецификацию физического уровня, поддерживающую работу на скорости 200 Гбит/с на четырех длинах волн, способную обеспечить не менее 40 км SMF (200GBASE-ER4) ^[34]
• Ethernet 400 Гбит/с
  • Предоставить спецификацию физического уровня, поддерживающую работу на скорости 400 Гбит/с на восьми длинах волн, способную обеспечить не менее 40 км SMF (400GBASE-ER8) ^[34]

• Определить четырехволновой физический уровень 400 Гбит/с для работы по SMF с длиной не менее 2 км (400GBASE-FR4)
• Определить четырехволновой физический уровень 400 Гбит/с для работы по SMF с длиной не менее 6 км (400GBASE-LR4-6) ^[35]

• Предоставить спецификацию физического уровня, поддерживающую работу на скорости 400 Гбит/с на одной длине волны, способную обеспечить передачу данных на расстояние не менее 80 км по системе DWDM (400GBASE-ZR) ^[36]. Предлагается двойная поляризация с 16-позиционной квадратурной амплитудной модуляцией (DP-16QAM) с когерентным детектированием. ^[37]

• Ethernet 200 Гбит/с
  • Определить спецификацию физического уровня, которая поддерживает работу на скорости 200 Гбит/с по 2 парам многомодового оптоволоконного кабеля длиной не менее 50 м (200GBASE-VR2)
  • Определить спецификацию физического уровня, которая поддерживает работу на скорости 200 Гбит/с по 2 парам многомодового оптоволоконного кабеля длиной не менее 100 м (200GBASE-SR2)
• Ethernet 400 Гбит/с
  • Определить спецификацию физического уровня, которая поддерживает работу на скорости 400 Гбит/с по 4 парам MMF длиной не менее 50 м (400GBASE-VR4)
  • Определить спецификацию физического уровня, которая поддерживает работу на скорости 400 Гбит/с по 4 парам MMF длиной не менее 100 м (400GBASE-SR4)

«IEEE P802.3db 100 Гбит/с, 200 Гбит/с и 400 Гбит/с Целевая группа по оптоволокну малой дальности»

• Добавляет скорость Ethernet 800G и определяет типы портов с использованием существующей технологии 100G на линию

Цели IEEE P802.3df для Ethernet 800 Гбит/с и физических сетей 400G и 800G с использованием линий 100 Гбит/с

• Добавляет скорость Ethernet 1,6 Тбит/с и определяет типы портов с использованием новой технологии 200 Гбит/с на линию.
• Цели для Ethernet 1,6 Тбит/с и физических уровней 200, 400 800 Гбит/с и 1,6 Тбит/с с использованием полос 200 Гбит/с . ^[38]

• Альянс Ethernet
• Узкое место в межсоединении
• Волоконно-оптический кабель
• Оптическая связь
• Параллельный оптический интерфейс

• Крис Яблонски. «Исследователи разработают 1-терабитный Ethernet к 2015 году». ZD Net. Архивировано из оригинала 29 октября 2010 г. Получено 9 октября 2011 г.
• Ильич ван Бейнум (август 2011 г.). «Скорость имеет значение: как Ethernet перешел с 3 Мбит/с на 100 Гбит/с... и дальше». Ars Technica . Получено 9 октября 2011 г.
• Рик Мерритт (9 мая 2011 г.). «IEEE смотрит дальше 100G Ethernet». The Cutting Edge . Получено 9 октября 2011 г.
• Стивен Лоусон (2 февраля 2010 г.). «Facebook видит потребность в терабитном Ethernet». PC World . Получено 15 декабря 2011 г.
• Отчеты IEEE
  • Д'Амброзия, Джон (март 2010 г.). «100-гигабитный Ethernet и далее». Оптическая связь IEEE: проектирование, технологии и приложения . 48 (3). doi :10.1109/MCOM.2010.5434372. ISSN  0163-6804.
  • Элби, Стюарт (июль 2011 г.). «Движение к терабитному Ethernet». Серия летних тематических встреч IEEE Photonics Society 2011 г. С.  104–105 . doi :10.1109/PHOSST.2011.6000067. ISBN 978-1-4244-5730-4. S2CID  9077455.
  • Детвайлер, Томас; Старк, Эндрю; Баш, Берт; Ральф, Стивен Э. (июль 2011 г.). «DQPSK для терабитного Ethernet в диапазоне 1310 нм». Серия летних тематических встреч IEEE Photonics Society 2011 г. стр.  143–144 . doi :10.1109/PHOSST.2011.6000087. ISBN 978-1-4244-5730-4. S2CID  44199212.

• Уэст, Джон (3 апреля 2009 г.). «Терабитный Ethernet на подходе». insideHPC .
• Меллор, Крис (15 февраля 2009 г.). «Возможности терабитного Ethernet». The Register .
• Ванг, Брайан (24 апреля 2008 г.). «Терабитный Ethernet около 2015 года».
• Даффи, Джим (20 апреля 2009 г.). "100 Gigabit Ethernet: Bridge to Terabit Ethernet". Network World . Архивировано из оригинала 14 мая 2010 г.
• Флейшман, Гленн (13 февраля 2009 г.). «Терабитный Ethernet становится фотонной возможностью». Ars Technica . Condé Nast .
• «Программа IEEE GET — Стандарты GET 802(R)». Ассоциация стандартов IEEE .