Ethernet de terabits

Ethernet con velocidades superiores a 100 Gbit/s

Terabit Ethernet ( TbE ) es Ethernet con velocidades superiores a 100 Gigabit Ethernet . El 6 de diciembre se aprobó el estándar 400 Gigabit Ethernet ( 400G , 400GbE ) y 200 Gigabit Ethernet ( 200G , 200GbE ) ^[1] desarrollado por el grupo de trabajo IEEE P802.3bs utilizando una tecnología muy similar a 100 Gigabit Ethernet ^{[2] [3].} , 2017. ^{[4] [5]} El 16 de febrero de 2024 se aprobó el estándar 800 Gigabit Ethernet (800G, 800GbE ) desarrollado por el IEEE P802.3df Task Force. ^[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 1,6T y 200G/carril se trasladó al nuevo proyecto IEEE 802.3dj. El cronograma del proyecto 802.3dj indica su finalización 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 de Ethernet de mayor velocidad de IEEE Industry Connections celebrada en septiembre de 2012, se eligió 400 GbE como el objetivo de la próxima generación. ^[2] En enero de 2016 se agregaron objetivos adicionales de 200 GbE.

La Universidad de California, Santa Bárbara (UCSB) atrajo la ayuda de Agilent Technologies , Google, Intel , Rockwell Collins y Verizon Communications para ayudar con la investigación de 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 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 Ethernet Technology Consortium anunció una especificación para 800 Gigabit Ethernet. ^[15]

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

Desarrollo de estándares

El IEEE formó la "Evaluación ad hoc del ancho de banda Ethernet de conexiones industriales IEEE 802.3" para investigar las necesidades comerciales de ancho de banda a corto y largo plazo. ^{[19] [20] [21]}

El "Grupo de estudio Ethernet de 400 Gb/s " de 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 IEEE 802.3 bs Task Force ^[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 1,6 T y 200 G/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 800G utilizando carriles físicos de 100G
• Objetivos IEEE P802.3dj para Ethernet de 1,6 Tbit/s y PHY que emplean carriles de 200 Gbit/s
• Objetivos IEEE P802.3dj actualizados en mayo de 2023 para incluir Ethernet de plano posterior de 200G/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

Como todas las velocidades desde 10 Gigabit Ethernet , los estándares solo admiten operación full-duplex . Otros objetivos incluyen: ^[24]

1. Conserve el formato de trama de Ethernet utilizando la MAC de Ethernet
2. Preservar el tamaño de trama mínimo y máximo del estándar Ethernet actual
3. Admite una tasa de error de bits (BER) de 10 ⁻¹³ , que es una mejora con respecto al 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 ópticas) y soporte opcional para Ethernet de eficiencia energética (EEE).

proyecto 802.3bs

Definir especificaciones de capa física que admitan: ^[24]

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

• Defina PHY de 200 Gbit/s de cuatro carriles para operar en:
  • Cables biaxiales de cobre con longitudes de hasta al menos 3 m (200GBASE-CR4).
  • Placa posterior de placa de circuito impreso con una pérdida total de inserción de canal de ≤ 30 dB a 13,28125 GHz (200GBASE-KR4).
• Defina 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
  • Defina una interfaz de unidad de conexión (AUI) de 200 Gbit/s de dos carriles para aplicaciones de chip a módulo, compatible con PMD basados ​​en señalización óptica de 100 Gbit/s por carril (200GAUI-2 C2M).
  • Defina una interfaz de unidad de conexión (AUI) de 200 Gbit/s de dos carriles para aplicaciones de chip a chip (200GAUI-2 C2C)
  • Defina una PHY de dos carriles de 200 Gbit/s para funcionamiento sobre placas posteriores eléctricas y una pérdida de inserción ≤ 28 dB a 26,56 GHz (200GBASE-KR2).
  • Defina una PHY de dos carriles de 200 Gbit/s para operar sobre cables de cobre axiales gemelos con longitudes de hasta al menos 2 m (200GBASE-CR2)
• Ethernet de 400 Gbit/s
  • Defina una interfaz de unidad de conexión (AUI) de 400 Gbit/s de cuatro carriles para aplicaciones de chip a módulo, compatible con PMD basados ​​en señalización óptica de 100 Gbit/s por carril (400GAUI-4 C2M).
  • Defina una interfaz de unidad de conexión (AUI) de 400 Gbit/s de cuatro carriles para aplicaciones de chip a chip (400GAUI-4 C2C)
  • Defina una PHY de 400 Gbit/s de cuatro carriles para operación sobre placas posteriores eléctricas y una pérdida de inserción ≤ 28 dB a 26,56 GHz (400GBASE-KR4)
  • Defina una PHY de 400 Gbit/s de cuatro carriles para operar 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 funcionamiento a 400 Gbit/s en 8 pares de MMF con longitudes de hasta al menos 100 m (400GBASE-SR8)
  • Definir una especificación de capa física que admita funcionamiento a 400 Gbit/s en 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 con capacidad para 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 con capacidad para al menos 40 km de SMF (400GBASE-ER8) ^[34]

proyecto 802.3cu

• Definir una PHY de 400 Gbit/s de cuatro longitudes de onda para operación sobre SMF con longitudes de hasta al menos 2 km (400GBASE-FR4)
• Defina una PHY de 400 Gbit/s de cuatro longitudes de onda 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 el funcionamiento a 400 Gbit/s en una única longitud de onda capaz de alcanzar al menos 80 km a través de un sistema DWDM (400GBASE-ZR) ^[36] La modulación de amplitud en cuadratura de 16 estados con polarización dual (DP-16QAM) con detección coherente es propuesto. ^[37]

proyecto 802.3db

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

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

proyecto 802.3df

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

Objetivos IEEE P802.3df para Ethernet de 800 Gbit/s y PHY de 400G y 800G utilizando carriles de 100 Gbit/s

proyecto 802.3dj

• Agrega una velocidad Ethernet de 1,6 T y especifica tipos de puertos utilizando la nueva tecnología de 200 G por carril

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

Tipos de puertos de 200G

Tipos de puertos 400G

Tipos de puertos 800G

Tipos de puerto 1,6 T

Ver también

• Alianza Ethernet
• Cuello de botella de 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: limitarse a 400 Gb por ahora". El registro .
3. Óptica de a bordo: más allá de los enchufables
4. "[STDS-802-3-400G] ¡Aprobado por 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". 2016-07-18.
6. "[802.3_B400G] ¡Estándar IEEE P802.3df aprobado!". www.ieee802.org . Consultado el 25 de febrero de 2024 .
7. "OIF lanza proyecto CEI-112G para enlaces eléctricos serie 100G". Cable de negocios. 30 de agosto de 2016.
8. "Área pública 802.3df".
9. https://www.ieee802.org/3/dj/projdoc/timeline_3dj_231128.pdf
10. Feldman, Michael (3 de febrero de 2010). "Facebook sueña con Terabit Ethernet". Cable HPC . Tabor Comunicaciones, Inc.
11. Matsumoto, Craig (5 de marzo de 2010). "¿Nos atrevemos a apuntar a Terabit Ethernet?". Lectura ligera . Web técnica de la UBM.
12. Craig Matsumoto (26 de octubre de 2010). "Comienza la persecución de Terabit Ethernet". Lectura ligera . Consultado el 15 de diciembre de 2011 .
13. "Interfaz Cisco 4 x 100 Gbit/s".
14. "Alcatel-Lucent aumenta la capacidad del operador para ofrecer big data y vídeo a través de redes existentes con el lanzamiento de una interfaz de enrutador IP 400G".
15. "El consorcio de tecnología Ethernet renombrado presenta 800 Gigabit Ethernet".
16. Smith, Ryan. "Derrames de micrones en GDDR6X: señalización PAM4 para velocidades más altas, próximamente a RTX 3090 de NVIDIA". www.anandtech.com .
17. "Cisco enciende el conmutador Nexus y ofrece módulos ópticos de 800 GB".
18. "NL-ix implementa 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". Mundo PC . Consultado el 23 de mayo de 2013 .
20. "Evaluación del ancho de banda Ethernet de conexiones industriales IEEE" (PDF) . Grupo de trabajo 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". Perlé . 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 IEEE 802.3bs
24. "Objetivos" (PDF) . Grupo de trabajo IEEE 802.3bs. Marzo de 2014 . Consultado el 1 de marzo de 2015 .
25. Propuesta preliminar de 100 m MMF
26. "Borrador de especificaciones de 400GBase-SR16" (PDF) .
27. Carta de enlace del grupo de trabajo Ethernet IEEE 802.3 a las preguntas 6/15 y 11/15 del UIT-T
28. 400G-PSM4: una propuesta para el objetivo de 500 m utilizando señalización de 100 Gbit/s por carril
29. Especificaciones básicas de 400 Gb/s 8x50G PAM4 WDM 2 km SMF PMD
30. Propuesta de referencia para 8 x 50G NRZ para 400GbE 2 km y 10 km PMD
31. "Borrador de especificaciones técnicas de 400 GbE" (PDF) .
32. IEEE 802.3 NGOATH SG adoptó cambios en los objetivos del proyecto 802.3bs actualizados por el grupo de estudio IEEE 802.3 NGOATH, 16 de marzo de 2016, Plenaria de IEEE 802 de marzo de 2016, Macao, China.
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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 .
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43. Bueno, Mark. "Especificación técnica 400G-LR4-10". 100glambda.com . Grupo 100G Lambda MSA . Consultado el 26 de mayo de 2021 .

Otras lecturas

• Chris Jablonski. "Los investigadores desarrollarán 1 Terabit Ethernet para 2015". Red ZD. 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". Ars Técnica . Consultado el 9 de octubre de 2011 .
• Rick Merritt (9 de mayo de 2011). "IEEE mira más allá de Ethernet 100G". La vanguardia . Consultado el 9 de octubre de 2011 .
• Stephen Lawson (2 de febrero de 2010). "Facebook ve la necesidad de Terabit Ethernet". Mundo PC . Consultado el 15 de diciembre de 2011 .
• Informes IEEE
  • "Ethernet de 100 gigabits y más". Comunicaciones ópticas IEEE: diseño, tecnologías y aplicaciones . Marzo de 2010. doi : 10.1109/MCOM.2010.5434372. ISSN  0163-6804.
  • Elby, Stuart (julio de 2011). "El impulso hacia Terabit Ethernet". Serie de reuniones temáticas de verano de la Sociedad de Fotónica IEEE 2011 . págs. 104-105. doi :10.1109/PHOSST.2011.6000067. ISBN 978-1-4244-5730-4. S2CID  9077455.
  • Detwiler, Thomas; Rígido, Andrés; Basch, Bert; Ralph, Stephen E. (julio de 2011). "DQPSK para Terabit Ethernet en la banda de 1310 nm". Serie de reuniones temáticas de verano de la Sociedad de Fotónica IEEE 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). "Terabit Ethernet en camino". dentro de HPC .
• Mellor, Chris (15 de febrero de 2009). "Posibilidades de Terabit Ethernet". El registro .
• Wang, Brian (24 de abril de 2008). "Terabit Ethernet alrededor de 2015".
• Duffy, Jim (20 de abril de 2009). "100 Gigabit Ethernet: puente a Terabit Ethernet". Mundo de la Red . 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 Técnica . Conde Nast .
• "Programa IEEE GET - Estándares GET 802(R)". Asociación de Estándares IEEE .