Ethernet 800G: Um novo padrão em redes

À medida que data centers, computação em nuvem e aplicações de inteligência artificial (IA) ultrapassam os limites do desempenho da rede, a Ethernet 800G surge como uma tecnologia transformadora, proporcionando velocidade e largura de banda sem precedentes. Oferecendo taxas de dados de 800 gigabits por segundo, a Ethernet 800G atende à crescente demanda por redes de alta taxa de transferência e baixa latência em infraestruturas modernas. Este guia abrangente explora o que é a Ethernet 800G, seus fundamentos técnicos, benefícios e aplicações, fornecendo aos profissionais de TI insights práticos para preparar suas redes para o futuro. Seja para atualizar um data center ou implantar cargas de trabalho baseadas em IA, entender a Ethernet 800G é essencial para se manter à frente em redes de alto desempenho.

O que é Ethernet 800G?

A Ethernet 800G é uma tecnologia de rede de alta velocidade projetada para atender às necessidades das comunicações modernas, com uma taxa de transmissão de dados de impressionantes 800 gigabits por segundo (800 Gbps). Essa velocidade é o dobro da Ethernet 400G da geração anterior, oferecendo forte suporte para data centers, serviços em nuvem e aplicações de alta largura de banda.

Ele opera em 8 canais, com cada canal transmitindo a uma taxa de 100 Gbps, o que dobra a velocidade de transmissão em comparação com os 50 Gbps por canal do sinal PAM4 da geração anterior. Essa capacidade de transmissão de alta velocidade permite que a Ethernet 800G alcance maior rendimento e melhor desempenho de rede em data centers de grande porte e ambientes de nuvem, tornando a comunicação de dados mais rápida e eficiente.

A implementação da Ethernet 800G depende de hardware de rede avançado e módulos ópticos que não apenas suportam transmissão de dados em alta velocidade, mas também adotam um design de baixo consumo de energia para melhorar a eficiência energética. O Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos (IEEE) é responsável pela padronização da Ethernet 800G para garantir a interoperabilidade perfeita entre equipamentos de diferentes fornecedores. Esse processo de padronização é fundamental para a construção de uma rede global unificada e eficiente. O processo permite que a Ethernet 800G alcance seu potencial máximo em diferentes cenários de aplicação.

Vantagens da Ethernet 800G

A Ethernet 800G representa um grande avanço, proporcionando alta largura de banda, baixa latência e escalabilidade necessárias para suportar cargas de trabalho de última geração. A seguir, os principais benefícios da Ethernet 800G no ambiente tecnológico atual em rápida evolução:

• Largura de banda ultra-alta: A Ethernet 800G oferece uma taxa de transmissão de até 800Gbps, o dobro da Ethernet 400G. Essa largura de banda ultra-alta pode facilmente atender às necessidades de transmissão de conjuntos de dados em grande escala, sendo particularmente adequada para cenários como treinamento de inteligência artificial, computação de alto desempenho (HPC), análise de dados em tempo real e armazenamento em larga escala. Por exemplo, o treinamento de modelos de IA geralmente requer o processamento de dados no nível de TB em um curto período de tempo. A Ethernet 800G é ideal para treinamento de IA, pois pode reduzir significativamente o tempo de transmissão de dados e melhorar a eficiência da computação.

• Baixa latência: A Ethernet 800G combina tecnologias de rede avançadas, como RoCEv2 (RDMA sobre Ethernet Convergente) e Controle de Fluxo Prioritário (PFC), para reduzir significativamente a latência da rede. O RoCEv2 implementa acesso direto à memória remota (RDMA) sobre Ethernet, ignorando a sobrecarga de processamento da CPU e alcançando transmissão de dados com latência ultrabaixa. Isso é essencial para aplicações com tempo limitado, como direção autônoma, transações financeiras e raciocínio de IA em tempo real, garantindo processamento e resposta rápidos de dados.

• alta escalabilidade: A Ethernet 800G foi projetada para ser altamente escalável e suportar a expansão dinâmica de data centers e futuras atualizações tecnológicas. Sua arquitetura modular permite que as empresas expandam gradualmente a capacidade da rede sem a necessidade de substituir os equipamentos principais, adaptando-se às crescentes necessidades dos negócios. Essa escalabilidade não apenas reduz o custo de investimento inicial da empresa, como também garante a disponibilidade contínua da infraestrutura de rede por muitos anos.

• Padrões abertos e interoperabilidade: A Ethernet 800G baseia-se em padrões de rede abertos e oferece interoperabilidade perfeita entre equipamentos de diferentes fornecedores. Em comparação com redes proprietárias (como a InfiniBand), essa abertura reduz o risco de dependência de fornecedor e permite que as empresas escolham com flexibilidade o hardware e o software que melhor atendem às suas necessidades. Ao mesmo tempo, os padrões abertos também promovem a inovação tecnológica e a concorrência de mercado, reduzindo ainda mais os custos.

• Custo-efetividadeEmbora o investimento inicial em Ethernet 800G possa ser maior, ele pode reduzir significativamente o custo total de propriedade (TCO) a longo prazo. Ao alavancar padrões abertos e componentes comerciais, a Ethernet 800G reduz os custos de aquisição de hardware e as despesas de manutenção. Além disso, suas características de alta largura de banda e baixa latência podem melhorar a eficiência operacional dos data centers, reduzir o consumo de energia e os custos operacionais e, assim, proporcionar maior retorno sobre o investimento (ROI) para as empresas.

• Gerenciamento e automação de rede poderosos: A Ethernet 800G suporta funções avançadas de gerenciamento de rede, como redes definidas por software (SDN). A tecnologia SDN permite que os administradores de rede otimizem a alocação de recursos de rede por meio de controle centralizado e configuração dinâmica, melhorando a flexibilidade e a capacidade de resposta da rede. Além disso, a Ethernet 800G também pode ser combinada com tecnologia de IA para alcançar otimização inteligente de rede e previsão de falhas, melhorando ainda mais a confiabilidade e o desempenho da rede.

• Compatibilidade orientada para o futuro: A Ethernet 800G não apenas atende às necessidades atuais de computação de alto desempenho, como também oferece suporte para o desenvolvimento tecnológico futuro. Por exemplo, ela pode se conectar perfeitamente a tecnologias de rede de última geração (como Ethernet de 1.6 Tbps) e a aplicações emergentes (como computação quântica e computação de ponta). Esse design inovador garante que as empresas não precisem substituir a infraestrutura existente em larga escala ao atualizar a tecnologia, reduzindo os custos futuros de atualização.

• Maior segurançaÀ medida que a velocidade de transmissão de dados aumenta, os riscos à segurança da rede também aumentam. A Ethernet 800G protege a segurança da transmissão de dados integrando tecnologias de segurança avançadas, como criptografia de ponta a ponta, arquitetura de confiança zero e monitoramento de rede em tempo real. Essas medidas podem prevenir eficazmente vazamentos de dados e ataques cibernéticos, garantindo a segurança de informações confidenciais, especialmente no processamento de dados de treinamento de inteligência artificial e aplicações críticas de negócios.

• Suporte para data centers verdes: A Ethernet 800G foi projetada com foco na otimização da eficiência energética. Utilizando tecnologia de chip eficiente e soluções avançadas de resfriamento, os dispositivos 800G conseguem reduzir o consumo de energia e, ao mesmo tempo, oferecer alta largura de banda. Isso é fundamental para a construção de data centers sustentáveis, especialmente à medida que a atenção mundial ao desenvolvimento sustentável continua a crescer.

• Arquitetura de rede simplificada: A Ethernet 800G permite a integração de múltiplos links de baixa velocidade em um único link de alta velocidade, simplificando assim a arquitetura da rede. Essa integração não só reduz a complexidade da fiação e o número de dispositivos, como também reduz a dificuldade e o custo do gerenciamento da rede. Ao mesmo tempo, a arquitetura de rede simplificada também melhora a confiabilidade e a manutenibilidade do sistema.

Ethernet 800G: uma solução para atender às enormes demandas de dados

Com o rápido desenvolvimento das tecnologias de inteligência artificial e aprendizado de máquina, a quantidade de dados explodiu. Tomando como exemplo o treinamento de grandes modelos de inteligência artificial, do GPT-1 ao GPT-4, o número de parâmetros do modelo disparou de 110 milhões para 500 bilhões, e espera-se que ultrapasse um trilhão em um futuro próximo. Uma quantidade tão grande de dados impõe demandas extremamente altas à capacidade de transmissão da rede. A instituição de pesquisa Trend Force apontou que o modelo grande GPT-3.5 requer 20,000 GPUs para usar a placa de vídeo A100 da NVIDIA para processar os dados de treinamento. Nesse caso, é difícil para a tecnologia de rede tradicional atender às necessidades, e a Ethernet 800G tornou-se a escolha ideal para enfrentar esse desafio com sua largura de banda e velocidade de transmissão ultra-altas.

No centro de supercomputação de um grande cluster de computação, computação, armazenamento e transmissão em rede são os três elos principais que constituem a computação avançada. O atraso em qualquer enlace afetará seriamente o desempenho de todo o sistema. Portanto, os provedores de serviços em nuvem têm implementado ativamente a Ethernet 800G para solucionar o problema de gargalo de transmissão no sistema e garantir que os recursos computacionais possam ser totalmente utilizados, melhorando assim a eficiência geral da computação.

Arquitetura Técnica e Especificações Padrão

A especificação Ethernet 800G foi projetada levando em consideração a compatibilidade com as tecnologias existentes. Ela utiliza oito canais de 106 Gb/s e 2xClause119PCS (do padrão 400G) para conectar um único MAC operando a 800 Gb/s. Essa arquitetura permite criar uma interface 800G por meio de dois 400GPMDs (como dois módulos 400GBASE-DR4), mas um gerenciamento de desvio adequado é necessário para garantir a conformidade com a especificação. Além disso, a arquitetura também suporta interfaces mais lentas, como 8x106.25G ou configurações mais lentas, mas o foco principal ainda está na implementação de 8x106.25G.

A funcionalidade de 800 Gb/s é alcançada pela utilização de duas subcamadas de codificação física (PCS) de 400 Gb/s. Essas duas subcamadas contêm correção de erro antecipada (FEC) integrada, e cada subcamada suporta oito canais de 106.25 G. O padrão IEEE802.3400 Gb/s utiliza a tecnologia de distribuição multicanal (MLD) para distribuir os dados de um único canal de controle de acesso à mídia (MAC) para 16 canais PCS. No padrão 800G, um MAC estendido para 800 Gb/s e dois PCS de 400 Gb/s modificados serão usados ​​para gerenciar 8 canais de 100 G. Dessa forma, haverá um total de 32 canais PCS (2 × 16 do padrão 400G), todos utilizando RS(544,514)FEC definido no padrão 400G.

Uma parte fundamental do processo de segmentação MLD é o uso de marcadores de alinhamento (AMs) exclusivos para cada canal virtual. Para 400 Gb/s, os AMs são inseridos no fluxo de dados segmentado a cada bloco de 163,840 x 257 b. A 800 Gb/s, esse processo continuará com o mesmo espaçamento para cada fluxo de 400 Gb, mas o dobro de AMs será inserido e modificado para garantir a sincronização adequada dos fluxos de 800 Gb/s e evitar desalinhamento com portas de 400 Gb/s. O padrão 802.3ck gerencia interfaces chip-a-módulo (C2M) e chip-a-chip (C2C), executando 106.25 G por canal.

O poder de remodelar o cenário da indústria

O surgimento da Ethernet 800G sem dúvida terá um impacto profundo em vários setores, especialmente aqueles que precisam processar grandes cargas de dados.

No setor de telecomunicações, permite que as operadoras suportem cargas maiores de clientes sem comprometer a qualidade do serviço, atendendo assim às crescentes necessidades de comunicação. Instituições financeiras dependem de transações em tempo real, e a Ethernet 800G pode ajudá-las a processar grandes volumes de dados com mais rapidez e segurança, melhorando a eficiência das transações e os recursos de controle de riscos. Na indústria do entretenimento, plataformas de streaming de vídeo em alta definição e jogos online se beneficiarão significativamente da latência reduzida e do aumento da largura de banda proporcionados pela Ethernet 800G, proporcionando aos usuários uma experiência mais fluida e imersiva.

O setor de saúde também verá mudanças. A Ethernet 800G pode transmitir rapidamente conjuntos de dados em larga escala de suas fontes para plataformas de análise, acelerando o processamento de dados. Por exemplo, organizações de saúde podem usar essas redes para analisar os prontuários médicos de um grande número de pacientes e aprimorar os resultados de diagnóstico e tratamento. Carros autônomos dependem de mapas de alta resolução e dados de sensores para posicionamento preciso e percepção ambiental, e a tecnologia Ethernet 800G fornecerá suporte de transmissão de dados mais rápido, melhorando assim a segurança e a confiabilidade dos sistemas de direção autônoma.

Além disso, à medida que as empresas adotam cada vez mais tecnologias de inteligência artificial e aprendizado de máquina, a demanda por redes mais rápidas e eficientes só tende a aumentar. A Ethernet 800G está pronta para enfrentar esse desafio, garantindo que as empresas possam aproveitar ao máximo as tecnologias de ponta sem serem prejudicadas pelas limitações da rede. Ela se tornará um impulsionador fundamental da transformação digital empresarial e ajudará as empresas a se destacarem na acirrada competição do mercado.

Resumo

A Ethernet 800G é mais do que apenas uma solução de rede mais rápida; é um componente essencial da próxima geração de infraestrutura digital. À medida que data centers, empresas e provedores de serviços continuam a se expandir, a adoção da Ethernet 800G é essencial para acompanhar a rápida evolução do cenário tecnológico. Ao investir na Ethernet 800G agora, as empresas podem desfrutar dos benefícios de maior desempenho, eficiência energética e escalabilidade, estando totalmente preparadas para o que o futuro reserva.