40 Gigabit Ethernet ( 40GbE ) y 100 Gigabit Ethernet ( 100GbE ) son grupos de tecnologías de redes informáticas para transmitir tramas Ethernet a velocidades de 40 y 100 gigabits por segundo (Gbit/s), respectivamente. Estas tecnologías ofrecen velocidades significativamente más altas que 10 Gigabit Ethernet . La tecnología fue definida primero por el estándar IEEE 802.3ba-2010 [1] y posteriormente por los estándares 802.3bg-2011, 802.3bj-2014, [2] 802.3bm-2015, [3] y 802.3cd-2018. Las primeras especificaciones posteriores de Terabit Ethernet se aprobaron en 2017. [4]
Los estándares definen numerosos tipos de puertos con diferentes interfaces ópticas y eléctricas y diferentes números de hilos de fibra óptica por puerto. Se admiten distancias cortas (por ejemplo, 7 m) a través de cable twinaxial , mientras que los estándares para fibra alcanzan hasta 80 km.
Desarrollo de estándares
El 18 de julio de 2006, en la reunión plenaria de IEEE 802.3 en San Diego se realizó una convocatoria de interés para un Grupo de Estudio de Alta Velocidad (HSSG) para investigar nuevos estándares para Ethernet de alta velocidad. [5]
La primera reunión del grupo de estudio 802.3 HSSG se celebró en septiembre de 2006. [6] En junio de 2007, se formó un grupo comercial llamado "Road to 100G" después de la feria comercial NXTcomm en Chicago. [7]
El 5 de diciembre de 2007, se aprobó la Solicitud de Autorización de Proyecto (PAR) para el Task Force Ethernet P802.3ba de 40 Gbit/s y 100 Gbit/s con el siguiente alcance de proyecto: [8]
El objetivo de este proyecto es extender el protocolo 802.3 a velocidades de funcionamiento de 40 Gbit/s y 100 Gbit/s con el fin de proporcionar un aumento significativo del ancho de banda manteniendo la máxima compatibilidad con la base instalada de interfaces 802.3, previa inversión en investigación y desarrollo y principios de operación y gestión de la red. El proyecto prevé la interconexión de equipos que satisfagan los requisitos de distancia de las aplicaciones previstas.
El grupo de trabajo 802.3ba se reunió por primera vez en enero de 2008. [9] Este estándar fue aprobado en la reunión de la Junta de Estándares IEEE de junio de 2010 bajo el nombre IEEE Std 802.3ba-2010. [10]
La primera reunión del grupo de estudio de PMD de fibra monomodo Ethernet de 40 Gbit/s se celebró en enero de 2010 y el 25 de marzo de 2010, se aprobó el grupo de trabajo de PMD de fibra monomodo P802.3bg para el PMD SMF serie de 40 Gbit/s.
El alcance de este proyecto es agregar una opción de fibra monomodo dependiente del medio físico (PMD) para operación en serie de 40 Gbit/s especificando adiciones y modificaciones apropiadas de IEEE Std 802.3-2008 modificada por IEEE P802.3ba. proyecto (y cualquier otra enmienda o corrección aprobada).
El 17 de junio de 2010 se aprobó el estándar IEEE 802.3ba. [1] [11] En marzo de 2011, se aprobó el estándar IEEE 802.3bg. [12] El 10 de septiembre de 2011, se aprobó el grupo de trabajo sobre placa posterior y cable de cobre P802.3bj de 100 Gbit/s. [2]
El alcance de este proyecto es especificar adiciones y modificaciones apropiadas de IEEE Std 802.3 para agregar especificaciones de capa física (PHY) de 4 carriles de 100 Gbit/s y parámetros de gestión para operación en placas posteriores y cables de cobre twinaxiales , y especificar Ethernet opcional de eficiencia energética. (EEE) para funcionamiento a 40 Gbit/s y 100 Gbit/s a través de placas posteriores y cables de cobre.
El 10 de mayo de 2013 se aprobó el Task Force de Fibra Óptica P802.3bm 40 Gbit/s y 100 Gbit/s. [3]
Este proyecto es para especificar adiciones y modificaciones apropiadas de IEEE Std 802.3 para agregar especificaciones y parámetros de gestión de capa física (PHY) de 100 Gbit/s, utilizando una interfaz eléctrica de cuatro carriles para operación en cables de fibra óptica multimodo y monomodo, y para especificar Ethernet de eficiencia energética (EEE) opcional para funcionamiento de 40 Gbit/s y 100 Gbit/s a través de cables de fibra óptica. Además, agregar especificaciones de capa física (PHY) de 40 Gbit/s y parámetros de gestión para operación en cables de fibra óptica monomodo de alcance extendido (>10 km).
También el 10 de mayo de 2013, se aprobó el Grupo de Trabajo P802.3bq 40GBASE-T. [13]
Especifique una capa física (PHY) para operar a 40 Gbit/s en cableado de cobre de par trenzado balanceado, utilizando el control de acceso a medios existente y con extensiones a los parámetros de administración de capa física adecuados.
El 12 de junio de 2014 se aprobó el estándar IEEE 802.3bj. [2]
El 16 de febrero de 2015 se aprobó el estándar IEEE 802.3bm. [14]
El 12 de mayo de 2016, el grupo de trabajo IEEE P802.3cd comenzó a trabajar para definir la PHY de 100 Gbit/s de dos carriles de próxima generación. [15]
El 14 de mayo de 2018 se aprobó el PAR para el Task Force IEEE P802.3ck. El alcance de este proyecto es especificar adiciones y modificaciones apropiadas de IEEE Std 802.3 para agregar especificaciones de capa física y parámetros de gestión para interfaces eléctricas de 100 Gbit/s, 200 Gbit/s y 400 Gbit/s basadas en señalización de 100 Gbit/s. . [dieciséis]
El 5 de diciembre de 2018, la Junta IEEE-SA aprobó el estándar IEEE 802.3cd.
El 12 de noviembre de 2018, el grupo de trabajo IEEE P802.3ct comenzó a trabajar para definir PHY que admita una operación de 100 Gbit/s en una única longitud de onda capaz de recorrer al menos 80 km a través de un sistema DWDM (utilizando una combinación de modulación de fase y amplitud con detección coherente). ). [17]
En mayo de 2019, el grupo de trabajo IEEE P802.3cu comenzó a trabajar para definir PHY de 100 Gbit/s de longitud de onda única para operación sobre SMF (fibra monomodo) con longitudes de hasta al menos 2 km (100GBASE-FR1) y 10 km ( 100GBASE-LR1). [18]
En junio de 2020, el grupo de trabajo IEEE P802.3db comenzó a trabajar para definir una especificación de capa física que admita operaciones de 100 Gbit/s en 1 par de MMF con longitudes de hasta al menos 50 m. [19]
El 11 de febrero de 2021, la Junta IEEE-SA aprobó el estándar IEEE 802.3cu. [20]
El 16 de junio de 2021, la Junta IEEE-SA aprobó el estándar IEEE 802.3ct. [21]
El 21 de septiembre de 2022, la Junta IEEE-SA aprobó los estándares IEEE 802.3ck y 802.3db. [22]
Productos tempranos
La transmisión de señales ópticas a través de un medio no lineal es principalmente un problema de diseño analógico. Como tal, ha evolucionado más lentamente que la litografía de circuitos digitales (que generalmente progresaba al ritmo de la ley de Moore ). Esto explica por qué los sistemas de transporte de 10 Gbit/s existieron desde mediados de la década de 1990, mientras que las primeras incursiones en la transmisión de 100 Gbit/s ocurrieron unos 15 años después: un aumento de velocidad de 10 veces en 15 años es mucho más lento que la velocidad de 2 veces cada 1,5 años normalmente. citado para la ley de Moore.
Sin embargo, al menos cinco empresas (Ciena, Alcatel-Lucent, MRV, ADVA Optical y Huawei) hicieron anuncios de clientes sobre sistemas de transporte de 100 Gbit/s en agosto de 2011, con distintos grados de capacidades. [23] Aunque los proveedores afirmaron que los trayectos de luz de 100 Gbit/s podrían utilizar la infraestructura óptica analógica existente, el despliegue de la tecnología de alta velocidad estaba estrictamente controlado y se requirieron pruebas exhaustivas de interoperabilidad antes de ponerlas en servicio.
Es difícil diseñar enrutadores o conmutadores que admitan interfaces de 100 Gbit/s. La necesidad de procesar un flujo de paquetes de 100 Gbit/s a velocidad de línea sin reordenarlos dentro de microflujos IP/MPLS es una de las razones de esto.
En 2011 [actualizar], la mayoría de los componentes en la ruta de procesamiento de paquetes de 100 Gbit/s (chips PHY, NPU , memorias) no estaban disponibles en el mercado o requerían una calificación y un diseño conjunto exhaustivos. Otro problema está relacionado con la producción de bajo rendimiento de componentes ópticos de 100 Gbit/s, que tampoco estaban fácilmente disponibles, especialmente en versiones láser conectables, de largo alcance o sintonizables.
En 2009, Mellanox [25] y Reflex Photonics [26] anunciaron módulos basados en el acuerdo CFP.
Fibra monomodo
Finisar , [27] Sumitomo Electric Industries , [28] y OpNext [29] demostraron módulos Ethernet monomodo de 40 o 100 Gbit/s basados en el acuerdo de factor de forma C enchufable (CFP) en la Conferencia y Exposición Europea sobre Comunicación Óptica en 2009. Los primeros láseres de 100 GBE se demostraron en 2008. [30]
Compatibilidad
Las implementaciones de fibra óptica IEEE 802.3ba no eran compatibles con los numerosos sistemas de transporte de velocidad de línea de 40 y 100 Gbit/s porque tenían diferentes formatos de capa óptica y modulación, como muestran los tipos de interfaz IEEE 802.3ba. En particular, las soluciones de transporte de 40 Gbit/s existentes que utilizaban multiplexación por división de longitud de onda densa para empaquetar cuatro señales de 10 Gbit/s en un medio óptico no eran compatibles con el estándar IEEE 802.3ba, que utilizaba WDM grueso en la región de longitud de onda de 1310 nm con cuatro canales de 25 Gbit/s o diez canales de 10 Gbit/s, u óptica paralela con cuatro o diez fibras ópticas por sentido.
Prueba y medición
Quellan anunció una junta de prueba en 2009. [31]
Ixia desarrolló carriles de subcapa de codificación física [32] y demostró un enlace de 100 GbE en funcionamiento mediante una configuración de prueba en NXTcomm en junio de 2008. [33] Ixia anunció el equipo de prueba en noviembre de 2008. [34] [35]
Discovery Semiconductors introdujo convertidores optoelectrónicos para pruebas de 100 Gbit/s de los estándares Ethernet de 10 km y 40 km en febrero de 2009. [36]
JDS Uniphase (ahora VIAVI Solutions ) presentó productos de prueba y medición para Ethernet de 40 y 100 Gbit/s en agosto de 2009. [37]
Spirent Communications presentó productos de prueba y medición en septiembre de 2009. [38]
EXFO demostró interoperabilidad en enero de 2010. [39]
Calnex Solutions presentó el equipo de prueba de sincronización Ethernet síncrona de 100 GbE en noviembre de 2014. [42]
Spirent Communications presentó el Attero-100G para emulación de deterioro de 100 GbE y 40 GbE en abril de 2015. [43] [44]
VeEX [45] presentó su plataforma de prueba y medición UX400-100GE y 40GE basada en CFP en 2012, [46] seguida de las versiones CFP2, CFP4, QSFP28 y QSFP+ en 2015. [ 47 ] [48]
Tecnologías Mellanox
Mellanox Technologies presentó el adaptador de puerto único y doble ConnectX-4 de 100 GbE en noviembre de 2014. [49] En el mismo período, Mellanox introdujo la disponibilidad de cables de cobre y fibra de 100 GbE. [50] En junio de 2015, Mellanox presentó los modelos de conmutadores Spectrum de 10, 25, 40, 50 y 100 GbE. [51]
Aitia
Aitia International presentó la plataforma de conmutación basada en FPGA C-GEP en febrero de 2013. [52] Aitia también produce núcleos IP Ethernet PCS/PMA+MAC 100G/40G para desarrolladores de FPGA e investigadores académicos. [53]
Arista
Arista Networks presentó el conmutador 7500E (con hasta 96 puertos de 100 GbE) en abril de 2013. [54] En julio de 2014, Arista presentó el conmutador 7280E (el primer conmutador de montaje superior del mundo con puertos de enlace ascendente de 100 G). [55]
Redes extremas
Extreme Networks introdujo un módulo de 100 GbE de cuatro puertos para el conmutador central BlackDiamond X8 en noviembre de 2012. [56]
Dell
Los conmutadores Force10 de Dell admiten interfaces de 40 Gbit/s. Estas interfaces de fibra óptica de 40 Gbit/s que utilizan transceptores QSFP+ se pueden encontrar en los conmutadores de núcleo distribuido Z9000, S4810 y S4820 [57] , así como en los conmutadores de cuchilla MXL y el IO-Aggregator . Los conmutadores Dell PowerConnect serie 8100 también ofrecen interfaces QSFP+ de 40 Gbit/s. [58]
chelsio
Chelsio Communications presentó adaptadores de red Ethernet de 40 Gbit/s (basados en la quinta generación de su arquitectura Terminator) en junio de 2013. [59]
Telesoft Technologies Ltd.
Telesoft Technologies anunció la tarjeta aceleradora PCIe dual de 100G, parte de la serie MPAC-IP. [60] Telesoft también anunció el STR 400G (enrutador de tráfico segmentado) [61] y el 100G MCE (convertidor y extensión de medios). [62]
Pruebas e implementaciones comerciales
A diferencia de la "carrera hacia los 10 Gbit/s" impulsada por la inminente necesidad de abordar los problemas de crecimiento de Internet a fines de la década de 1990, el interés de los clientes en las tecnologías de 100 Gbit/s fue impulsado principalmente por factores económicos. Las razones comunes para adoptar velocidades más altas fueron: [63]
Reducir el número de longitudes de onda ópticas ("lambdas") utilizadas y la necesidad de encender fibra nueva.
para proporcionar conectividad de centro de datos, peering de Internet y venta al por mayor más barata
saltarse la tecnología relativamente cara de 40 Gbit/s y pasar directamente de 10 a 100 Gbit/s
Alcatel-Lucent
En noviembre de 2007, Alcatel-Lucent realizó la primera prueba de campo de transmisión óptica de 100 Gbit/s. Completado en una parte activa y en servicio de 504 kilómetros de la red de Verizon, conecta las ciudades de Tampa y Miami en Florida. [64]
Las interfaces de 100 GbE para la plataforma de enrutamiento de servicios 7450 ESS/7750 SR se anunciaron por primera vez en junio de 2009, y entre junio y septiembre de 2010 se llevaron a cabo pruebas de campo con Verizon, [65] T-Systems y Portugal Telecom. En septiembre de 2009, Alcatel-Lucent combinó las capacidades 100G de su cartera de enrutamiento IP y transporte óptico en una solución integrada llamada Converged Backbone Transformation. [66]
En junio de 2011, Alcatel-Lucent introdujo una arquitectura de procesamiento de paquetes conocida como FP3, anunciada para velocidades de 400 Gbit/s. [67] Alcatel-Lucent anunció el enrutador central XRS 7950 (basado en el FP3) en mayo de 2012. [68] [69]
Brocado
Brocade Communications Systems presentó sus primeros productos de 100 GbE (basados en el antiguo hardware MLXe de Foundry Networks) en septiembre de 2010. [70] En junio de 2011, el nuevo producto entró en funcionamiento en el punto de intercambio de tráfico AMS-IX en Ámsterdam. [71]
cisco
Cisco Systems y Comcast anunciaron sus pruebas de 100 GbE en junio de 2008. [72] Sin embargo, es dudoso que esta transmisión pueda acercarse a velocidades de 100 Gbit/s cuando se utiliza una plataforma CRS-1 de 40 Gbit/s por ranura para el procesamiento de paquetes. La primera implementación de Cisco de 100GbE en AT&T y Comcast tuvo lugar en abril de 2011. [73] Ese mismo año, Cisco probó la interfaz de 100GbE entre CRS-3 y una nueva generación de su modelo de enrutador de borde ASR9K. [74] En 2017, Cisco anunció un conmutador Cisco Catalyst serie 9500 de 100 GbE y 32 puertos [75] y en 2019 el conmutador modular Catalyst serie 9600 con una tarjeta de línea de 100 GbE [76]
Huawei
En octubre de 2008, Huawei presentó su primera interfaz de 100 GbE para su enrutador NE5000e. [77] En septiembre de 2009, Huawei también demostró un enlace de extremo a extremo de 100 Gbit/s. [78] Se mencionó que los productos de Huawei tenían a bordo la NPU de desarrollo propio "Solar 2.0 PFE2A" y utilizaban ópticas enchufables en CFP.
En un resumen del producto de mediados de 2010, las tarjetas de línea NE5000e recibieron el nombre comercial LPUF-100 y se les atribuyó el uso de dos NPU Solar-2.0 por puerto de 100 GbE en configuración opuesta (entrada/salida). [79] Sin embargo, en octubre de 2010, la empresa hizo referencia a los envíos de NE5000e al operador celular ruso "Megafon" como una solución de "40 GBPS/slot", con "escalabilidad de hasta" 100 Gbit/s. [80]
En abril de 2011, Huawei anunció que el NE5000e se actualizó para llevar interfaces 2x100GbE por ranura utilizando tarjetas de línea LPU-200. [81] En un informe de solución relacionado, Huawei informó que se enviaron 120 mil circuitos integrados Solar 1.0 a sus clientes, pero no se proporcionaron cifras de Solar 2.0. [82] Después de la prueba de agosto de 2011 en Rusia, Huawei informó que pagaba a clientes DWDM de 100 Gbit/s, pero no realizaba envíos de 100 GbE en NE5000e. [83]
Enebro
Juniper Networks anunció 100GbE para sus enrutadores de la serie T en junio de 2009. [84] La opción 1x100GbE siguió en noviembre de 2010, cuando un comunicado de prensa conjunto con la red troncal académica Internet2 marcó las primeras interfaces de producción de 100GbE en funcionamiento en una red real. [85]
Ese mismo año, Juniper demostró el funcionamiento de 100 GbE entre enrutadores centrales (serie T) y de borde ( MX 3D). [86] Juniper, en marzo de 2011, anunció los primeros envíos de interfaces de 100 GbE a un importante proveedor de servicios de América del Norte (Verizon [87] ).
En abril de 2011, Juniper implementó un sistema de 100 GbE en la red educativa del Reino Unido JANET . [88] En julio de 2011, Juniper anunció 100GbE con el ISP australiano iiNet en su plataforma de enrutamiento T1600. [89] Juniper comenzó a enviar la tarjeta de línea MPC3E para el enrutador MX, un micrófono CFP de 100 GbE y una óptica CFP LR4 de 100 GbE en marzo de 2012 [ cita requerida ] . En la primavera de 2013, Juniper Networks anunció la disponibilidad de la tarjeta de línea MPC4E para el enrutador MX que incluye 2 ranuras CFP de 100 GbE y 8 interfaces SFP+ de 10 GbE [ cita requerida ] .
En junio de 2015, Juniper Networks anunció la disponibilidad de su módulo CFP-100GBASE-ZR, que es una solución plug & play que ofrece 80 km de 100 GbE a redes basadas en MX y PTX. [90] El módulo CFP-100GBASE-ZR utiliza modulación DP-QPSK y tecnología de receptor coherente con una implementación DSP y FEC optimizada. El módulo de bajo consumo se puede instalar directamente en los enchufes CFP existentes en los enrutadores MX y PTX.
Estándares
El grupo de trabajo IEEE 802.3 se ocupa del mantenimiento y extensión del estándar de comunicaciones de datos Ethernet. Las adiciones al estándar 802.3 [91] las realizan grupos de trabajo que están designados con una o dos letras. Por ejemplo, el grupo de trabajo 802.3z redactó el estándar Gigabit Ethernet original .
802.3ba es la designación dada al grupo de trabajo de Ethernet de mayor velocidad que completó su trabajo para modificar el estándar 802.3 para soportar velocidades superiores a 10 Gbit/s en 2010.
Las velocidades elegidas por 802.3ba fueron 40 y 100 Gbit/s para soportar las necesidades de agregación de enlaces y puntos finales, respectivamente. Esta fue la primera vez que se especificaron dos velocidades de Ethernet diferentes en un único estándar. La decisión de incluir ambas velocidades surgió de la presión para soportar la velocidad de 40 Gbit/s para aplicaciones de servidor local y la velocidad de 100 Gbit/s para redes troncales de Internet. La norma fue anunciada en julio de 2007 [92] y ratificada el 17 de junio de 2010. [10]
Un transceptor 40G-SR4 en el factor de forma QSFP
Los estándares 40/100 Gigabit Ethernet abarcan varias especificaciones diferentes de capa física (PHY) de Ethernet. Un dispositivo de red puede admitir diferentes tipos de PHY mediante módulos conectables. Los módulos ópticos no están estandarizados por ningún organismo oficial de normalización, pero sí en acuerdos de fuentes múltiples (MSA). Un acuerdo que admite 40 y 100 Gigabit Ethernet es el CFP MSA [93] , que se adoptó para distancias de más de 100 metros. Los módulos de conectores QSFP y CXP admiten distancias más cortas. [94]
El estándar sólo admite el funcionamiento full-duplex . [95] Otros objetivos incluyen:
Conserve el formato de trama Ethernet 802.3 utilizando la MAC 802.3
Preservar el tamaño de marco mínimo y máximo del estándar 802.3 actual
Admite una tasa de error de bits (BER) mejor o igual a 10 −12 en la interfaz de servicio MAC/PLS
Proporcionar soporte adecuado para OTN
Admite velocidades de datos MAC de 40 y 100 Gbit/s
Para las capas físicas se utiliza la siguiente nomenclatura: [2] [3] [96]
El objetivo de 100 m de fibra multimodo optimizada por láser (OM3) se alcanzó mediante un cable plano paralelo con óptica similar a 10GBASE-SR de longitud de onda de 850 nm (40GBASE-SR4 y 100GBASE-SR10). El objetivo del backplane con 4 carriles de PHY tipo 10GBASE-KR (40GBASE-KR4). El objetivo del cable de cobre se cumple con 4 o 10 carriles diferenciales utilizando conectores SFF-8642 y SFF-8436. Los objetivos de 10 y 40 km de 100 Gbit/s con cuatro longitudes de onda (alrededor de 1310 nm) de ópticas de 25 Gbit/s (100GBASE-LR4 y 100GBASE-ER4) y el objetivo de 10 km de 40 Gbit/s con cuatro longitudes de onda (alrededor de 1310 nm) de óptica de 10 Gbit/s (40GBASE-LR4). [97]
En enero de 2010, otra autorización de proyecto IEEE inició un grupo de trabajo para definir un estándar de fibra óptica monomodo en serie de 40 Gbit/s (40GBASE-FR). Este fue aprobado como estándar 802.3bg en marzo de 2011. [12] Utilizaba óptica de 1550 nm, tenía un alcance de 2 km y era capaz de recibir longitudes de onda de luz de 1550 nm y 1310 nm. La capacidad de recibir luz de 1310 nm le permite interoperar con una PHY de mayor alcance de 1310 nm en caso de que alguna vez se desarrolle alguna. Se eligió 1550 nm como longitud de onda para la transmisión de 802,3 bg para que fuera compatible con la infraestructura y los equipos de prueba existentes. [98]
En diciembre de 2010, un acuerdo de múltiples fuentes 10x10 (10x10 MSA) comenzó a definir una subcapa óptica dependiente del medio físico (PMD) y a establecer fuentes compatibles de transceptores ópticos conectables, de bajo costo y bajo consumo basados en 10 carriles ópticos a 10 Gbit. /s cada uno. [99] El 10x10 MSA fue pensado como una alternativa de menor costo al 100GBASE-LR4 para aplicaciones que no requieren una longitud de enlace superior a 2 km. Fue diseñado para su uso con cable estándar monomodo tipo G.652.C/D de bajo pico de agua con diez longitudes de onda que van desde 1523 a 1595 nm. Los miembros fundadores fueron Google , Brocade Communications , JDSU y Santur. [100]
Otras empresas miembros de 10x10 MSA incluyeron MRV, Enablence, Cyoptics, AFOP, oplink , Hitachi Cable America, AMS-IX, EXFO, Huawei , Kotura, Facebook y Effdon cuando se anunció la especificación de 2 km en marzo de 2011. [ 101]
Los módulos 10X10 MSA estaban pensados para tener el mismo tamaño que las especificaciones CFP.
El 12 de junio de 2014 se aprobó el estándar 802.3bj. El estándar 802.3bj especifica 100 Gbit/s 4x25G PHY (100GBASE-KR4, 100GBASE-KP4 y 100GBASE-CR4) para backplane y cable de doble eje.
El 16 de febrero de 2015 se aprobó la norma 802,3bm. El estándar 802.3bm especifica una PHY óptica 100GBASE-SR4 de menor costo para MMF y una especificación eléctrica de chip a módulo y de chip a chip de cuatro carriles (CAUI-4). Los objetivos detallados para el proyecto 802.3bm se pueden encontrar en el sitio web 802.3.
El 14 de mayo de 2018 se aprobó el proyecto 802.3ck. Esto tiene como objetivos: [102]
Defina una interfaz de unidad de conexión (AUI) de 100 Gbit/s de un solo carril para aplicaciones de chip a módulo, compatible con PMD basados en señalización óptica de 100 Gbit/s por carril (100GAUI-1 C2M).
Defina una interfaz de unidad de conexión (AUI) de 100 Gbit/s de un solo carril para aplicaciones de chip a chip (100GAUI-1 C2C)
Defina una PHY de 100 Gbit/s de un solo carril para operar sobre placas posteriores eléctricas que admitan una pérdida de inserción ≤ 28 dB a 26,56 GHz (100GBASE-KR1).
Defina una PHY de 100 Gbit/s de un solo carril para operar sobre cables de cobre biaxiales con longitudes de hasta al menos 2 m (100GBASE-CR1).
El 12 de noviembre de 2018, el grupo de trabajo IEEE P802.3ct comenzó a trabajar para definir PHY que admita operaciones de 100 Gbit/s en una única longitud de onda capaz de recorrer al menos 80 km a través de un sistema DWDM (100GBASE-ZR) (usando una combinación de fase y modulación de amplitud con detección coherente).
El 5 de diciembre de 2018 se aprobó el estándar 802.3cd. El estándar 802.3cd especifica PHY que utilizan carriles de 50 Gbit/s: 100GBASE-KR2 para backplane, 100GBASE-CR2 para cable de doble eje, 100GBASE-SR2 para MMF y uso de señalización de 100 Gbit/s 100GBASE-DR para SMF.
En junio de 2020, el grupo de trabajo IEEE P802.3db comenzó a trabajar para definir una especificación de capa física que admita operaciones de 100 Gbit/s en 1 par de MMF con longitudes de hasta al menos 50 m. [19]
El 11 de febrero de 2021 se aprobó el estándar IEEE 802.3cu. El estándar IEEE 802.3cu define PHY de longitud de onda única de 100 Gbit/s para operación sobre SMF (fibra monomodo) con longitudes de hasta al menos 2 km (100GBASE-FR1) y 10 km (100GBASE-LR1).
Tipos de interfaz 100G
Esquemas de codificación
10,3125 Gbaud con NRZ ("PAM2") y 64b66b en 10 carriles por dirección
Una de las primeras codificaciones utilizadas, amplía el esquema de codificación utilizado en carril único 10GE y carril cuádruple 40G para utilizar 10 carriles. Debido a la baja tasa de símbolos, se pueden lograr alcances relativamente largos a costa de utilizar mucho cableado.
Esto también permite la ruptura a 10×10GE, siempre que el hardware admita la división del puerto.
25,78125 Gbaud con NRZ ("PAM2") y 64b66b en 4 carriles por dirección
Una variante acelerada de lo anterior, que corresponde directamente a la señalización 10GE/40GE a una velocidad de 2,5x. La mayor tasa de símbolos hace que los enlaces sean más susceptibles a errores.
Si el dispositivo y el transceptor admiten el funcionamiento de doble velocidad, es posible reconfigurar un puerto de 100G para reducir la velocidad a 40G o 4×10G. No existe un protocolo de negociación automática para esto, por lo que es necesaria una configuración manual. De manera similar, un puerto se puede dividir en 4×25G si se implementa en el hardware. Esto es aplicable incluso para CWDM4, si se utilizan adecuadamente un demultiplexor CWDM y una óptica CWDM 25G.
25,78125 Gbaud con NRZ ("PAM2") y RS-FEC(528.514) en 4 carriles por dirección
Para abordar la mayor susceptibilidad a errores en estas velocidades de símbolos, se definió una aplicación de corrección de errores Reed-Solomon en IEEE 802.3bj/Cláusula 91. Esto reemplaza la codificación 64b66b con una codificación 256b257b seguida de la aplicación RS-FEC, que combina para exactamente los mismos gastos generales que 64b66b. Para el transceptor o cable óptico, no existe distinción entre este y 64b66b; Algunos tipos de interfaz (por ejemplo, CWDM4) se definen "con o sin FEC".
26,5625 Gbaud con PAM4 y RS-FEC(544,514) en 2 carriles por dirección
Esto logra duplicar aún más el ancho de banda por carril (utilizado para reducir a la mitad el número de carriles) empleando modulación de amplitud de pulso con 4 niveles analógicos distintos, haciendo que cada símbolo transporte 2 bits. Para mantener los márgenes de error, los gastos generales de FEC se duplican del 2,7% al 5,8%, lo que explica el ligero aumento en la tasa de símbolo.
53,125 Gbaud con PAM4 y RS-FEC(544,514) en 1 carril por dirección
Superando aún más los límites del silicio, esta es una variante de doble velocidad de la anterior, que ofrece una operación completa de 100 GE en 1 carril medio.
30,14475 Gbaud con DP-DQPSK y SD-FEC en 1 carril por dirección
Reflejando los desarrollos de OTN4 , DP-DQPSK (modificación por desplazamiento de fase en cuadratura diferencial de polarización dual) emplea polarización para transportar un eje de la constelación DP-QPSK . Además, los nuevos algoritmos FEC de decisión suave toman información adicional sobre los niveles de la señal analógica como entrada para el procedimiento de corrección de errores.
13,59375 Gbaud con PAM4, codificación específica KP4 y RS-FEC(544,514) en 4 carriles por dirección
Una variante de media velocidad de 26,5625 Gbaud con RS-FEC, con un paso de 31320/31280 que codifica el número de carril en la señal y un encuadre adicional de 92/90.
Tipos de interfaz 40G
Nota adicional para 40GBASE-CR4/-KR4:
CL73 permite la comunicación entre los 2 PHY para intercambiar páginas de capacidad técnica, y ambos PHY llegan a una velocidad y tipo de medio común. La finalización de CL73 inicia CL72. CL72 permite que cada uno de los transmisores de los 4 carriles ajuste el preénfasis mediante retroalimentación del socio de enlace.
40GBASE-T
40GBASE-T es un tipo de puerto para cableado de cobre Cat.8 de par trenzado balanceado de 4 pares de hasta 30 m definido en IEEE 802.3bq. [124] El estándar IEEE 802.3bq-2016 fue aprobado por la Junta de Estándares IEEE-SA el 30 de junio de 2016. [125] Utiliza señalización PAM de 16 niveles en cuatro carriles a 3200 MBd cada uno, ampliada desde 10GBASE-T .
Interfaces de chip a chip/chip a módulo
CAUI-10
CAUI-10 es una interfaz eléctrica de 10 carriles de 100 Gbit/s definida en 802.3ba. [1]
CAUI-4
CAUI-4 es una interfaz eléctrica de 4 carriles de 100 Gbit/s definida en 802.3bm Anexo 83E con una velocidad de señalización nominal para cada carril de 25,78125 GBd utilizando modulación NRZ. [3]
100GAUI-4
100GAUI-4 es una interfaz eléctrica de 4 carriles de 100 Gbit/s definida en 802.3cd Anexo 135D/E con una velocidad de señalización nominal para cada carril de 26,5625 GBd que utiliza modulación NRZ y RS-FEC (544,514), por lo que es adecuada para usar con 100GBASE- CR2, 100GBASE-KR2, 100GBASE-SR2, 100GBASE-DR, 100GBASE-FR1, 100GBASE-LR1 PHY.
100GAUI-2
100GAUI-2 es una interfaz eléctrica de 2 carriles de 100 Gbit/s definida en 802.3cd Anexo 135F/G con una velocidad de señalización nominal para cada carril de 26,5625 GBd que utiliza modulación PAM4 y RS-FEC (544,514), por lo que es adecuada para su uso con 100GBASE- CR2, 100GBASE-KR2, 100GBASE-SR2, 100GBASE-DR, 100GBASE-FR1, 100GBASE-LR1 PHY.
100GAUI-1
100GAUI-1 es una interfaz eléctrica de 1 carril de 100 Gbit/s definida en 802.3ck Anexo 120F/G con una velocidad de señalización nominal para cada carril de 53,125 GBd que utiliza modulación PAM4 y RS-FEC (544,514), por lo que es adecuada para su uso con 100GBASE- CR1, 100GBASE-KR1, 100GBASE-SR1, 100GBASE-DR, 100GBASE-FR1, 100GBASE-LR1 PHY.
Estándares de óptica enchufable
Factores de forma del transceptor 40G
El factor de forma QSFP + está especificado para su uso con 40 Gigabit Ethernet. Se admiten cables de cobre de conexión directa (DAC) o módulos ópticos; consulte la Figura 85-20 en la especificación 802.3. Los módulos QSFP+ a 40 Gbit/s también se pueden utilizar para proporcionar cuatro puertos independientes de 10 gigabit Ethernet. [1]
Factores de forma del transceptor 100G
Los módulos CFP utilizan la interfaz eléctrica CAUI-10 de 10 carriles.
Los módulos CFP2 utilizan la interfaz eléctrica CAUI-10 de 10 carriles o la interfaz eléctrica CAUI-4 de 4 carriles.
Los módulos CFP4 utilizan la interfaz eléctrica CAUI-4 de 4 carriles. [126]
También existen estándares de módulos CXP y HD. [129] Los módulos CXP utilizan la interfaz eléctrica CAUI-10.
Conectores ópticos
Las interfaces de corto alcance utilizan conectores ópticos de conexión/extracción de múltiples fibras (MPO) . [1] : 86.10.3.3 40GBASE-SR4 y 100GBASE-SR4 usan MPO-12 mientras que 100GBASE-SR10 usa MPO-24 con un carril óptico por hilo de fibra.
Las interfaces de largo alcance utilizan conectores LC dúplex con todos los carriles ópticos multiplexados con WDM .
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Otras lecturas
Descripción general de los requisitos y aplicaciones para la tecnología 40 Gigabit Ethernet y 100 Gigabit Ethernet Informe técnico general (archivado el 1 de agosto de 2009) – Ethernet Alliance
Informe técnico de descripción general de la tecnología Ethernet de 40 Gigabits y Ethernet de 100 Gigabits – Ethernet Alliance
enlaces externos
Alianza Ethernet
"Hoja de referencia de Ethernet 100G: una colección de artículos, presentaciones de diapositivas y contenido multimedia sobre Ethernet 100G". Mundo de la Red . 19 de noviembre de 2009 . Consultado el 24 de agosto de 2016 .
Grupo de trabajo Ethernet IEEE P802.3ba de 40 Gbit/s y 100 Gbit/s
Área pública del Task Force Ethernet IEEE P802.3ba 40 Gbit/s y 100 Gbit/s
Documentos del Grupo de Estudio sobre Velocidad Superior
