800G 이더넷 기술

살펴보기

800G 이더넷은 800Gbps(초당 기가비트)의 데이터 속도를 전송할 수 있는 고대역폭 이더넷 표준입니다. 이는 이더넷 기술의 최신 발전을 나타내며 증가하는 데이터 전송 수요와 대용량 데이터 처리 능력을 충족하도록 설계되었습니다.

25G 및 50G 이더넷 컨소시엄 표준은 800lanex8Gb/s 기술을 기반으로 하는 100G 구현 사양을 제공하므로 채택자는 고급 고대역폭 상호 운용 가능 이더넷 기술을 배포할 수 있습니다.

800G 이더넷은 주로 대규모 데이터센터, 클라우드 서비스 환경, 높은 대역폭이 필요한 애플리케이션에 사용됩니다. 이러한 시나리오의 경우 더 빠른 속도, 더 큰 처리량 및 더 나은 네트워크 성능을 제공하여 더 빠르고 효율적인 데이터 통신을 지원할 수 있습니다.

아키텍처

800Gb/s 이더넷 기술은 106Gb/s에서 작동하는 단일 MAC을 연결하기 위해 2xClause 119 PCS(400G)를 사용하여 800개의 400Gb/s 레인을 사용하는 인터페이스로 설계되었습니다(XNUMXG PCS가 수정되었지만 이는 매우 높은 수준입니다). 수준의 개념적 관점). 다음 그림은 개략적인 아키텍처를 보여줍니다.

구체적인 구현 프로세스에서 800GBASE-R 사양은 단순히 두 개의 400G를 연결하는 것이 아니라 다음을 달성할 수 있는 새로운 MAC(Media Access Control) 및 PCS(Physical Coding Sublayer)를 도입합니다. 800G 최소한의 비용으로. 새로운 PCS에는 이전 PCS의 재사용이 포함되어 있으므로 표준 RS(544, 514) 순방향 오류 정정을 유지하고 우수한 역호환 기능을 제공합니다.

PCS/FEC

400개의 32Gb/s PCS(FEC 포함)를 활용하고 25개의 PCS 레인(각 레인 속도는 800Gb/s)을 지원하여 2Gb/s 기능을 지원합니다. 아래 그림은 TX PCS 데이터 흐름과 기능을 보여줍니다. 16개의 PCS 스택에서 4×1 PCS 레인이 생성된 후 PMA에서 PMD로 8:106 비트 다중화를 수행하여 XNUMXxXNUMXG PMD 레인을 생성합니다.

아래 그림은 신속하게 출시할 수 있는 800G 구현 체계인 "800G MSA 백서"에서 800G Pluggable MSA 워킹 그룹이 제공한 개략도입니다. 400개의 800G PMA를 재조정하여 800G PMA를 획득하고, 저가형 800G PMD를 정의하며, 8채널 100Gb/s 기술 기반의 XNUMXG 이더넷을 구현합니다.

도전

현재 800G 이더넷 구현은 8개 채널을 사용하며 각 채널 전송 속도는 100Gbps입니다. 이는 이전 세대의 4Gbps에서 50Gbps로 PAM100(800단계 변조) 속도를 두 배로 향상시킵니다. 개발 중인 차세대 200G 트랜시버는 각 채널의 속도를 4Gbps에 도달하게 할 것이며, 이는 고차 변조와 PAMXNUMX 데이터 속도를 모두 높여야 하기 때문에 상당한 과제를 안겨줍니다.

고속 SerDes 및 전력 소비

스위치 칩의 전체 대역폭 증가를 지원하기 위해 SerDes의 속도와 전력도 증가하고 있습니다. 현재 SerDes 속도는 10Gbit/s에서 112Gbit/s로 증가했습니다. 그러나 SerDes 전력 소비는 시스템의 전체 전력 소비에서 중요해졌습니다. 102.4T 스위치에는 512개의 200Gb/s SerDes 채널이 있으므로 차세대 스위치 칩은 대역폭을 다시 두 배로 늘립니다. 이 실리콘 스위치는 800Gb/s 채널에서 1.6G 및 224T를 지원합니다.

해결 방법 :

고속 SerDes: 증가하는 데이터 전송 수요를 충족하기 위해 고속 SerDes 기술을 연구 및 개발합니다. 여기에는 속도 증가, 전력 소비 감소, SerDes의 신호 무결성 개선이 포함됩니다. 전력 소비 최적화: SerDes의 전력 소비를 줄이기 위해 전력 소비 최적화 설계 방법을 채택합니다. 여기에는 고급 CMOS 프로세스 및 저전력 회로 설계 사용이 포함됩니다.

펄스 진폭 변조

현재 800G 이더넷 단계에서는 PAM4(4레벨 펄스 진폭 변조)를 사용하여 데이터를 전송하는 고차 변조 기술을 사용하여 각 기호가 여러 비트의 정보를 전달함으로써 데이터 전송 속도를 높입니다.

고차 변조는 심볼당 비트 수를 늘리고 채널 대역폭과 신호 진폭 간에 균형을 이룹니다. PAM4 변조는 이전 세대 제품과 역호환됩니다. 고차 변조 방식에 비해 더 나은 신호 대 잡음비(SNR)를 제공하여 지연을 유발하는 전방 오류 정정(FEC) 오버헤드를 줄입니다.

솔루션 :

향상된 AFE(아날로그 프런트 엔드): 고차 변조 방식을 지원하기 위해 고성능 아날로그 프런트 엔드를 연구 및 개발합니다. 여기에는 보다 정확한 클럭 복구, 낮은 지터 및 향상된 신호 처리 기능이 포함될 수 있습니다. 고급 이퀄라이제이션 기술: 혁신적인 디지털 신호 처리(DSP) 및 이퀄라이제이션 기술을 사용하여 채널의 왜곡과 잡음을 극복합니다. 이는 PAM4 신호의 신뢰성을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 더 높은 변조 방식 탐색: PAM4는 현재 800G 이더넷에서 널리 사용되지만 향후 표준에서는 PAM6 또는 PAM8과 같은 더 높은 수준의 변조 방식을 채택할 수도 있습니다. 이로 인해 기호당 전송 속도가 증가하고 복잡성이 높아집니다.

800G 이더넷의 비트 오류율(BER)을 줄이는 방법은 무엇입니까?

고속 데이터 전송에서 신호는 채널을 통과할 때 다양한 간섭 및 감쇠 요인의 영향을 받습니다. 여기에는 신호 감쇠, 잡음, 누화 및 기타 신호 왜곡 요인이 포함됩니다. 이러한 요인으로 인해 신호, 즉 BER에 비트 오류가 발생합니다. 데이터 전송 시 BER이 있으면 심각한 데이터 손상이 발생하여 데이터의 가용성과 무결성이 저하될 수 있습니다. 100G 이더넷 등 이전의 고속 데이터 표준에서는 기존의 미세 조정 이퀄라이저와 신호 처리 기술만으로 BER을 줄이는 데 충분했습니다. 그러나 고속 800G 이더넷에서는 더 높은 BER 문제를 해결하기 위해 더 복잡한 방법이 필요합니다. FEC(Forward Error Correction)는 BER을 줄이기 위해 널리 사용됩니다. 여기에는 수신기가 전송 오류를 감지하고 수정하는 데 도움이 되도록 데이터 전송에 중복 정보를 추가하는 작업이 포함됩니다. FEC 알고리즘은 데이터 프레임에 중복 비트를 추가하여 수신기가 손실되거나 손상된 데이터 비트를 재구성할 수 있도록 합니다. 이는 특히 고속 네트워크에서 데이터 전송의 신뢰성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

200Gb/s 시스템과 같은 후기 개발 단계에서는 더 높은 BER 문제를 해결하기 위해 더 복잡한 FEC 알고리즘이 필요합니다. 이러한 알고리즘에는 데이터 전송의 신뢰성을 보장하기 위해 더 많은 중복 데이터와 더 정교한 오류 수정 메커니즘을 사용하는 것이 포함될 수 있습니다.

800G 이더넷의 에너지 효율성을 향상시키는 방법은 무엇입니까?

800G 이더넷의 에너지 효율성을 향상시키는 것은 특히 대규모 데이터 센터에서 중요한 과제입니다. 광 모듈 설계가 더욱 효율적이 되어 비트당 전력 소비가 줄어들었지만, 대규모 데이터 센터에는 일반적으로 수만 개의 광 모듈이 있기 때문에 모듈의 전체 전력 소비는 여전히 심각한 문제입니다. 광학 모듈의 전력 소비 문제를 해결하는 한 가지 방법은 함께 패키지된 광학 장치를 사용하는 것입니다. 이 기술은 광 모듈 패키지 내에 광전자 변환 기능을 통합하여 각 모듈의 전력 소비를 줄입니다. 함께 패키징된 광학 장치는 더 높은 에너지 효율성과 더 작은 패키지 크기를 비롯한 다양한 이점을 제공할 수 있습니다.

800G 이더넷의 이점은 무엇입니까?

• 대역폭 및 데이터 속도 증가: 빅데이터, 인공지능, 클라우드 서비스 등 기술의 급속한 발전으로 인해 데이터 트래픽이 지속적으로 증가하고 있습니다. 가장 중요한 점은 800G 이더넷이 더 많은 데이터 스트림과 네트워크 연결을 동시에 처리할 수 있다는 것입니다. 또한 800G 이더넷은 더 빠른 데이터 업로드, 다운로드 및 전송을 달성하여 데이터 처리 효율성과 사용자 경험을 향상시킵니다. 대역폭과 데이터 속도가 향상됨에 따라 800G 이더넷은 고밀도 및 대규모 데이터 전송을 지원하는 동시에 네트워크의 안정적이고 효율적인 작동을 보장합니다.
• 고성능 컴퓨팅 분야: 과학 컴퓨팅, 인공지능 훈련 등 고성능 컴퓨팅 응용 분야에서는 고속 데이터 전송 및 처리 능력이 필요합니다. 800G 네트워크는 데이터 전송 속도와 네트워크 성능을 향상시켜 고성능 컴퓨팅 작업의 작동을 유지합니다. 이는 과학 연구, 빅데이터 분석, 인공지능 훈련 등 대규모의 복잡한 계산을 처리하는 애플리케이션에 매우 중요합니다. 800G 이더넷의 도입은 고성능 컴퓨팅 분야의 혁신과 발전을 더욱 촉진할 것입니다.
• 대규모 데이터 센터 지원: 데이터 센터는 대량의 데이터를 저장하고 처리하는 핵심 장소입니다. 800G 이더넷 기술의 출현은 데이터 센터의 성능을 크게 향상시키고, 데이터 전송 속도와 처리 기능을 가속화하며, 데이터 센터에 더 높은 처리량과 더 낮은 대기 시간을 제공할 수 있습니다. 요약하면, 800G 이더넷은 현재 네트워크 환경에서 매우 중요한 역할을 하며, 미래 네트워크 기술 발전 추세를 대표합니다.

400G/800G 이더넷 제품 현황

참고: 위 표의 데이터는 주로 다양한 제조업체 공식 웹사이트의 제품 소개 페이지(2023년 XNUMX월 기준)에서 가져온 것입니다.