Ethernet de terabits

Ethernet con velocidades superiores a 100 Gbit/s

Terabit Ethernet ( TbE ) es Ethernet con velocidades superiores a 100 Gigabit Ethernet . El estándar 400 Gigabit Ethernet ( 400G , 400GbE ) y 200 Gigabit Ethernet ( 200G , 200GbE ) ^{[1] desarrollado por el grupo de trabajo} IEEE P802.3bs que utiliza una tecnología muy similar a 100 Gigabit Ethernet ^{[2] [3]} fue aprobado el 6 de diciembre de 2017. ^{[4] [5]} El 16 de febrero de 2024 se aprobó el estándar 800 Gigabit Ethernet (800G, 800GbE ) desarrollado por el grupo de trabajo IEEE P802.3df. ^[6]

El Foro de Interconexión Óptica (OIF) ya ha anunciado cinco nuevos proyectos a 112  Gbit/s que también harían posibles enlaces de 100 GbE de cuarta generación (de un solo carril). ^[7] El grupo de trabajo IEEE P802.3df comenzó a trabajar en enero de 2022 para estandarizar Ethernet de 800 Gbit/s y 1,6 Tbit/s. ^[8] En noviembre de 2022, los objetivos del proyecto IEEE 802.3df se dividieron en dos, y el trabajo de 1,6 T y 200 G/carril se trasladó al nuevo proyecto IEEE 802.3dj. El cronograma del proyecto 802.3dj indica que se completará en julio de 2026. ^[9]

Historia

Facebook y Google , entre otras empresas, han expresado la necesidad de TbE. ^[10] Si bien se puede lograr una velocidad de 400 Gbit/s con la tecnología existente, 1 Tbit/s (1000 Gbit/s) requeriría una tecnología diferente. ^{[2] [11]} En consecuencia, en la reunión del grupo de consenso sobre Ethernet de alta velocidad de IEEE Industry Connections en septiembre de 2012, se eligió 400 GbE como el objetivo de próxima generación. ^[2] Se agregaron objetivos adicionales de 200 GbE en enero de 2016.

La Universidad de California en Santa Bárbara (UCSB) atrajo ayuda de Agilent Technologies , Google, Intel , Rockwell Collins y Verizon Communications para ayudar con la investigación sobre Ethernet de próxima generación. ^[12]

A principios de 2016, las plataformas de enrutadores centrales basados ​​en chasis/modulares de Cisco, Juniper y otros fabricantes importantes admiten velocidades de datos full duplex de 400 Gbit/s por ranura. Actualmente, se encuentran disponibles tarjetas de línea de uno, dos y cuatro puertos de 100 GbE y de un puerto de 400 GbE . A principios de 2019, las tarjetas de línea de 200 GbE estuvieron disponibles después de la ratificación del estándar 802.3cd. ^{[13] [14]} En 2020, el Consorcio de Tecnología Ethernet anunció una especificación para Ethernet de 800 Gigabit. ^[15]

Ethernet 200G utiliza señalización PAM4 que permite transmitir 2 bits por ciclo de reloj, pero con un mayor costo de implementación. ^[16] Cisco introdujo un conmutador Ethernet 800G en 2022. ^[17] En 2024, se implementaron enrutadores Nokia con Ethernet 800G. ^[18]

Desarrollo de normas

El IEEE formó el "IEEE 802.3 Industry Connections Ethernet Bandwidth Assessment Ad Hoc", para investigar las necesidades comerciales en cuanto a requisitos de ancho de banda a corto y largo plazo. ^{[19] [20] [21]}

El "Grupo de estudio de Ethernet de 400 Gb/s" del IEEE 802.3 comenzó a trabajar en el estándar de generación de 400 Gbit/s en marzo de 2013. ^[22] Los resultados del grupo de estudio se publicaron y aprobaron el 27 de marzo de 2014. Posteriormente, el Grupo de trabajo IEEE 802.3bs ^[23] comenzó a trabajar para proporcionar especificaciones de capa física para varias distancias de enlace. ^[24]

El estándar IEEE 802.3bs fue aprobado el 6 de diciembre de 2017. ^[4]

El estándar IEEE 802.3cd fue aprobado el 5 de diciembre de 2018.

El estándar IEEE 802.3cn fue aprobado el 20 de diciembre de 2019.

El estándar IEEE 802.3cm fue aprobado el 30 de enero de 2020.

El estándar IEEE 802.3cu fue aprobado el 11 de febrero de 2021.

Los estándares IEEE 802.3ck y 802.3db fueron aprobados el 21 de septiembre de 2022.

En noviembre de 2022, los objetivos del proyecto IEEE 802.3df se dividieron en dos, y el trabajo de 1.6T y 200G/carril se trasladó al nuevo proyecto IEEE 802.3dj.

• Objetivos originales IEEE P802.3df
• Objetivos IEEE P802.3df actualizados para reducir el alcance a Ethernet de 800 G utilizando líneas físicas de 100 G
• Objetivos IEEE P802.3dj para Ethernet de 1,6 Tbit/s y PHY que emplean líneas de 200 Gbit/s
• Objetivos IEEE P802.3dj actualizados en mayo de 2023 para incluir Ethernet de placa base de 200 G/carril
• Objetivos IEEE P802.3dj actualizados en enero de 2024 para incluir tipos de PHY adicionales

El estándar IEEE 802.3df fue aprobado el 16 de febrero de 2024.

Objetivos del proyecto IEEE

Al igual que todas las velocidades desde 10 Gigabit Ethernet , los estándares solo admiten el funcionamiento en dúplex completo . Otros objetivos incluyen: ^[24]

1. Conservar el formato del marco Ethernet utilizando la MAC Ethernet
2. Conservar el tamaño de trama mínimo y máximo del estándar Ethernet actual
3. Admite una tasa de error de bits (BER) de 10 ⁻¹³ , lo que supone una mejora respecto del BER de 10 ⁻¹² que se especificó para 10 GbE, 40 GbE y 100 GbE.
4. Soporte para OTN (transporte de Ethernet a través de redes de transporte óptico) y soporte opcional para Ethernet de eficiencia energética (EEE).

Proyecto 802.3bs

Definir especificaciones de la capa física que respalden: ^[24]

• Ethernet de 400 Gbit/s
  • al menos 100 m sobre fibra multimodo (400GBASE-SR16) utilizando 16 hilos de fibra paralelos cada uno a 25 Gbit/s ^{[25] [26]}
  • al menos 500 m sobre fibra monomodo (400GBASE-DR4) utilizando 4 hilos de fibra paralelos cada uno a 100 Gbit/s ^{[27] [28]}
  • al menos 2 km sobre fibra monomodo (400GBASE-FR8) utilizando 8 longitudes de onda paralelas ( CWDM ) cada una a 50 Gbit/s ^{[27] [29] [30]}
  • al menos 10 km sobre fibra monomodo (400GBASE-LR8) utilizando 8 longitudes de onda paralelas (CWDM) cada una a 50 Gbit/s ^{[27] [30] [31]}
  • Interfaces eléctricas de chip a chip/chip a módulo de 8 y 16 carriles (400GAUI-8 y 400GAUI-16)
• Ethernet de 200 Gbit/s
  • al menos 500 m sobre fibra monomodo (200GBASE-DR4) utilizando 4 hilos de fibra paralelos cada uno a 50 Gbit/s ^{[32] [33]}
  • al menos 2 km sobre fibra monomodo (200GBASE-FR4) utilizando 4 longitudes de onda paralelas (CWDM) cada una a 50 Gbit/s ^{[1] [33]}
  • al menos 10 km sobre fibra monomodo (200GBASE-LR4) utilizando 4 longitudes de onda paralelas (CWDM) cada una a 50 Gbit/s ^{[1] [33]}
  • Interfaces eléctricas de chip a chip/chip a módulo de 4 u 8 carriles (200GAUI-4 y 200GAUI-8)

Proyecto 802.3cd

• Definir PHY de cuatro carriles de 200 Gbit/s para operación en:
  • cables bitaxiales de cobre con longitudes de hasta al menos 3 m (200GBASE-CR4).
  • placa base de circuito impreso con una pérdida de inserción de canal total de ≤ 30 dB a 13,28125 GHz (200GBASE-KR4).
• Definir PHY de 200 Gbit/s para operación sobre MMF con longitudes de hasta al menos 100 m (200GBASE-SR4).

Proyecto 802.3ck

• Ethernet de 200 Gbit/s
  • Definir una interfaz de unidad de conexión (AUI) de dos carriles de 200 Gbit/s para aplicaciones de chip a módulo, compatible con PMD basados ​​en señalización óptica de 100 Gbit/s por carril (200GAUI-2 C2M)
  • Definir una interfaz de unidad de conexión (AUI) de dos carriles y 200 Gbit/s para aplicaciones de chip a chip (200GAUI-2 C2C)
  • Defina una PHY de dos carriles de 200 Gbit/s para operación sobre placas base eléctricas con una pérdida de inserción ≤ 28 dB a 26,56 GHz (200GBASE-KR2)
  • Definir una PHY de dos carriles de 200 Gbit/s para operación sobre cables de cobre axiales gemelos con longitudes de hasta al menos 2 m (200GBASE-CR2)
• Ethernet de 400 Gbit/s
  • Definir una interfaz de unidad de conexión (AUI) de cuatro carriles de 400 Gbit/s para aplicaciones de chip a módulo, compatible con PMD basados ​​en señalización óptica de 100 Gbit/s por carril (400GAUI-4 C2M)
  • Definir una interfaz de unidad de conexión (AUI) de cuatro carriles y 400 Gbit/s para aplicaciones de chip a chip (400GAUI-4 C2C)
  • Defina un PHY de cuatro carriles de 400 Gbit/s para operación sobre placas base eléctricas con una pérdida de inserción ≤ 28 dB a 26,56 GHz (400GBASE-KR4)
  • Definir un PHY de cuatro carriles de 400 Gbit/s para operación sobre cables de cobre axiales gemelos con longitudes de hasta al menos 2 m (400GBASE-CR4)

Proyecto de 802,3 cm

• Ethernet de 400 Gbit/s
  • Definir una especificación de capa física que admita el funcionamiento a 400 Gbit/s sobre 8 pares de MMF con longitudes de hasta al menos 100 m (400GBASE-SR8)
  • Definir una especificación de capa física que admita el funcionamiento a 400 Gbit/s sobre 4 pares de MMF con longitudes de hasta al menos 100 m (400GBASE-SR4.2)

Proyecto 802.3cn

• Ethernet de 200 Gbit/s
  • Proporcionar una especificación de capa física que admita un funcionamiento de 200 Gbit/s en cuatro longitudes de onda capaces de al menos 40 km de SMF (200GBASE-ER4) ^[34]
• Ethernet de 400 Gbit/s
  • Proporcionar una especificación de capa física que admita un funcionamiento de 400 Gbit/s en ocho longitudes de onda capaces de al menos 40 km de SMF (400GBASE-ER8) ^[34]

Proyecto 802.3cu

• Definir un PHY de cuatro longitudes de onda de 400 Gbit/s para operación sobre SMF con longitudes de hasta al menos 2 km (400GBASE-FR4)
• Definir un PHY de cuatro longitudes de onda de 400 Gbit/s para operación sobre SMF con longitudes de hasta al menos 6 km (400GBASE-LR4-6) ^[35]

Proyecto 802.3cw

• Proporcionar una especificación de capa física que admita una operación de 400 Gbit/s en una única longitud de onda capaz de al menos 80 km en un sistema DWDM (400GBASE-ZR) ^[36] Se propone una modulación de amplitud en cuadratura de 16 estados con polarización dual (DP-16QAM) con detección coherente. ^[37]

Proyecto 802.3db

• Ethernet de 200 Gbit/s
  • Definir una especificación de capa física que admita operaciones de 200 Gbit/s sobre 2 pares de MMF con longitudes de hasta al menos 50 m (200GBASE-VR2)
  • Definir una especificación de capa física que admita operaciones de 200 Gbit/s sobre 2 pares de MMF con longitudes de hasta al menos 100 m (200GBASE-SR2)
• Ethernet de 400 Gbit/s
  • Definir una especificación de capa física que admita operaciones de 400 Gbit/s sobre 4 pares de MMF con longitudes de hasta al menos 50 m (400GBASE-VR4)
  • Definir una especificación de capa física que admita el funcionamiento a 400 Gbit/s sobre 4 pares de MMF con longitudes de hasta al menos 100 m (400GBASE-SR4)

'Grupo de trabajo sobre fibra de corto alcance IEEE P802.3db de 100 Gb/s, 200 Gb/s y 400 Gb/s'

Proyecto 802.3df

• Agrega una velocidad Ethernet de 800 G y especifica los tipos de puerto utilizando la tecnología existente de 100 G por carril

Objetivos IEEE P802.3df para Ethernet de 800 Gbit/s y PHY de 400G y 800G que utilizan líneas de 100 Gbit/s

Proyecto 802.3dj

• Agrega una velocidad Ethernet de 1.6T y especifica los tipos de puerto utilizando la nueva tecnología de 200G por carril

Objetivos IEEE P802.3dj para Ethernet de 1,6 Tbit/s y PHY de 200 G, 400 G, 800 Gb/s y 1,6 Tb/s que utilizan líneas de 200 Gbit/s

Tipos de puerto 200G

Tipos de puerto 400G

Tipos de puerto 800G

Tipos de puerto 1.6T

Véase también

• Alianza Ethernet
• Cuello de botella en la interconexión
• Cable de fibra óptica
• Comunicación óptica
• Interfaz óptica paralela

Referencias

1. "IEEE 802.3 NGOATH SG adoptó cambios en los objetivos del proyecto 802.3bs" (PDF) .
2. "Los expertos en redes dicen que Terabit Ethernet es DEMASIADO RÁPIDO: se quedan con 400 Gb por ahora". The Register .
3. "Óptica embarcada: más allá de los enchufables | Sistemas de fibra". www.fibre-systems.com .
4. "[STDS-802-3-400G] ¡Aprobado IEEE P802.3bs!". Grupo de trabajo IEEE 802.3bs . Consultado el 14 de diciembre de 2017 .
5. "Actualización de transmisión de alta velocidad: 200G/400G". 18 de julio de 2016.
6. "[802.3_B400G] ¡Estándar IEEE P802.3df aprobado!". www.ieee802.org . Consultado el 25 de febrero de 2024 .
7. "OIF lanza el proyecto CEI-112G para enlaces eléctricos seriales de 100G". Businesswire. 30 de agosto de 2016.
8. "Área pública 802.3df".
9. "Cronología de la adopción de IEEE P802.3dj" (PDF) . www.ieee802.org . 2023-11-28.
10. Feldman, Michael (3 de febrero de 2010). "Facebook sueña con Ethernet de terabits". HPCwire . Tabor Communications, Inc.
11. Matsumoto, Craig (5 de marzo de 2010). "¿Nos atrevemos a aspirar a una Ethernet de terabits?". Light Reading . UBM TechWeb.
12. Craig Matsumoto (26 de octubre de 2010). "The Terabit Ethernet Chase Begins". Light Reading . Consultado el 15 de diciembre de 2011 .
13. "Servicios de red y tecnología de proveedores de servicios". Cisco .
14. "Alcatel-Lucent aumenta la capacidad del operador para entregar big data y video a través de redes existentes con el lanzamiento de la interfaz de enrutador IP 400G".
15. "El consorcio de tecnología Ethernet renombrado presenta Ethernet de 800 Gigabit".
16. Smith, Ryan. "Micron habla sobre GDDR6X: señalización PAM4 para tasas más altas, próximamente en la RTX 3090 de NVIDIA". www.anandtech.com .
17. "Cisco potencia el conmutador Nexus y ofrece módulos ópticos de 800 GB".
18. "NL-ix despliega una gama de enrutadores de servicios Nokia". 16 de enero de 2024.
19. Stephen Lawson (9 de mayo de 2011). "IEEE busca datos sobre las necesidades de ancho de banda de Ethernet". PC World . Consultado el 23 de mayo de 2013 .
20. "Evaluación del ancho de banda de Ethernet de IEEE Industry Connections" (PDF) . Grupo de trabajo sobre Ethernet IEEE 802.3. 19 de julio de 2012. Consultado el 1 de marzo de 2015 .
21. Max Burkhalter Brafton (12 de mayo de 2011). «Terabit Ethernet podría estar en camino». Perle . Consultado el 15 de diciembre de 2011 .
22. "Grupo de estudio de Ethernet de 400 Gb/s". Sitio web del grupo . IEEE 802.3 . Consultado el 23 de mayo de 2013 .
23. "Grupo de trabajo sobre Ethernet IEEE P802.3bs de 400 Gb/s". www.ieee802.org .
24. "Objetivos" (PDF) . Grupo de trabajo IEEE 802.3bs. Marzo de 2014 . Consultado el 1 de marzo de 2015 .
25. "Propuesta preliminar de MMF de 100 m" (PDF) .
26. "Especificaciones preliminares del 400GBase-SR16" (PDF) .
27. "Carta de enlace del Grupo de trabajo sobre Ethernet IEEE 802.3 a las preguntas UIT-T del 15/6 y del 15/11" (PDF) .
28. "400G-PSM4: Una propuesta para el objetivo de 500 m utilizando señalización de 100 Gbit/s por carril" (PDF) .
29. "Especificaciones básicas de PMD SMF de 2 km y 8 x 50 G PAM4 de 400 Gb/s" (PDF) .
30. "Propuesta de referencia para 8 x 50G NRZ para 400GbE 2 km y 10 km PMD" (PDF) .
31. "Borrador de especificaciones técnicas de 400 GbE" (PDF) .
32. IEEE 802.3 NGOATH SG adoptó cambios en los objetivos del proyecto 802.3bs Actualizado por el grupo de estudio IEEE 802.3 NGOATH, 16 de marzo de 2016, sesión plenaria de IEEE 802 de marzo de 2016, Macao, China.
33. "IEEE 802.3bs 200/400 Gb/s Ethernet (informante de estándares)".
34. "Objetivos adoptados" (PDF) . www.ieee802.org .
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38. Charles E. Spurgeon (2014). Ethernet: La guía definitiva (2.ª edición). O'Reilly Media. ISBN 978-1-4493-6184-6.
39. "Explorando el ecosistema Ethernet IEEE 802" (PDF) . IEEE. 2017-06-04 . Consultado el 2018-08-29 .
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41. "Señalización eléctrica de 100 Gb/s" (PDF) . IEEE 802.3 NEA Ad hoc . Consultado el 8 de diciembre de 2021 .
42. Nowell, Mark. "Especificación técnica 400G-FR4". 100glambda.com . 100G Lambda MSA Group . Consultado el 26 de mayo de 2021 .
43. Nowell, Mark. "Especificación técnica 400G-LR4-10". 100glambda.com . 100G Lambda MSA Group . Consultado el 26 de mayo de 2021 .

Lectura adicional

• Chris Jablonski. "Investigadores desarrollarán Ethernet de 1 Terabit para 2015". ZD Net. Archivado desde el original el 29 de octubre de 2010. Consultado el 9 de octubre de 2011 .
• Iljitsch van Beijnum (agosto de 2011). "La velocidad importa: cómo Ethernet pasó de 3 Mbps a 100 Gbps... y más allá". Ars Technica . Consultado el 9 de octubre de 2011 .
• Rick Merritt (9 de mayo de 2011). "IEEE Looks beyond 100G Ethernet". The Cutting Edge . Consultado el 9 de octubre de 2011 .
• Stephen Lawson (2 de febrero de 2010). «Facebook ve la necesidad de una Ethernet de terabit». PC World . Consultado el 15 de diciembre de 2011 .
• Informes del IEEE
  • D'Ambrosia, John (marzo de 2010). "100 gigabit Ethernet y más allá". Comunicaciones ópticas IEEE: diseño, tecnologías y aplicaciones . 48 (3). doi :10.1109/MCOM.2010.5434372. ISSN  0163-6804.
  • Elby, Stuart (julio de 2011). "El avance hacia la Ethernet de terabits". Serie de reuniones temáticas de verano de la IEEE Photonics Society de 2011. págs. 104-105. doi :10.1109/PHOSST.2011.6000067. ISBN 978-1-4244-5730-4.S2CID 9077455  .
  • Detwiler, Thomas; Stark, Andrew; Basch, Bert; Ralph, Stephen E. (julio de 2011). "DQPSK para Ethernet de terabits en la banda de 1310 nm". Serie de reuniones temáticas de verano de la IEEE Photonics Society de 2011. págs. 143–144. doi :10.1109/PHOSST.2011.6000087. ISBN 978-1-4244-5730-4.S2CID 44199212  .

Enlaces externos

• West, John (3 de abril de 2009). "Ethernet de terabits en camino". insideHPC .
• Mellor, Chris (15 de febrero de 2009). "Posibilidades de Ethernet en terabits". The Register .
• Wang, Brian (24 de abril de 2008). "Ethernet de terabits en torno a 2015".
• Duffy, Jim (20 de abril de 2009). «100 Gigabit Ethernet: puente hacia Ethernet de terabits». Network World . Archivado desde el original el 14 de mayo de 2010.
• Fleishman, Glenn (13 de febrero de 2009). "Terabit Ethernet se convierte en una posibilidad fotónica". Ars Technica . Condé Nast .
• "Programa IEEE GET - Normas GET 802(R)". Asociación de Normas IEEE .