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 por primera vez por el estándar IEEE 802.3ba-2010 [1] y luego 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 fueron aprobadas en 2017. [4]
Las normas definen numerosos tipos de puertos con diferentes interfaces ópticas y eléctricas y diferentes cantidades de hilos de fibra óptica por puerto. Se admiten distancias cortas (por ejemplo, 7 m) a través de cables twinaxiales, mientras que las normas para fibra alcanzan hasta 80 km.
Desarrollo de normas
El 18 de julio de 2006, en la reunión plenaria del 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 "Camino a 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 Grupo de Trabajo Ethernet P802.3ba de 40 Gbit/s y 100 Gbit/s con el siguiente alcance de proyecto: [8]
El objetivo de este proyecto es ampliar el protocolo 802.3 a velocidades operativas de 40 Gbit/s y 100 Gbit/s para proporcionar un aumento significativo del ancho de banda manteniendo al mismo tiempo la máxima compatibilidad con la base instalada de interfaces 802.3, las inversiones previas en investigación y desarrollo y los principios de operación y gestión de redes. El proyecto pretende permitir 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] Esta norma fue aprobada en la reunión de la Junta de Normas IEEE de junio de 2010 con 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, el Grupo de trabajo de PMD de fibra monomodo P802.3bg fue aprobado para el PMD SMF serial de 40 Gbit/s.
El alcance de este proyecto es agregar una opción dependiente del medio físico (PMD) de fibra monomodo para operación en serie de 40 Gbit/s especificando adiciones y modificaciones apropiadas de la norma IEEE Std 802.3-2008 enmendada por el proyecto IEEE P802.3ba (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 de cable de cobre y placa base de 100 Gbit/s P802.3bj. [2]
El alcance de este proyecto es especificar adiciones y modificaciones apropiadas al estándar IEEE Std 802.3 para agregar especificaciones de capa física (PHY) de 4 carriles de 100 Gbit/s y parámetros de gestión para la operación en placas base y cables de cobre twinaxiales , y especificar Ethernet de eficiencia energética (EEE) opcional para operación de 40 Gbit/s y 100 Gbit/s sobre placas base y cables de cobre.
El 10 de mayo de 2013 se aprobó el Grupo de trabajo sobre fibra óptica P802.3bm de 40 Gbit/s y 100 Gbit/s. [3]
Este proyecto tiene como objetivo especificar las adiciones y modificaciones apropiadas a la norma IEEE Std 802.3 para agregar especificaciones de capa física (PHY) de 100 Gbit/s y parámetros de gestión, utilizando una interfaz eléctrica de cuatro carriles para el funcionamiento en cables de fibra óptica multimodo y monomodo, y especificar Ethernet de eficiencia energética (EEE) opcional para el funcionamiento a 40 Gbit/s y 100 Gbit/s en cables de fibra óptica. Además, se deben agregar especificaciones de capa física (PHY) de 40 Gbit/s y parámetros de gestión para el funcionamiento 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 al medio existente y con extensiones a los parámetros de administración de capa física apropiados.
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 próxima generación de PHY de dos carriles y 100 Gbit/s. [15]
El 14 de mayo de 2018 se aprobó el PAR para el grupo de trabajo IEEE P802.3ck. El alcance de este proyecto es especificar las adiciones y modificaciones apropiadas a la norma IEEE 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. [16]
El 5 de diciembre de 2018, la Junta Directiva del 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 una capa física que admita un funcionamiento de 100 Gbit/s en una única longitud de onda capaz de cubrir al menos 80 km en 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 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). [18]
En junio de 2020, el grupo de trabajo IEEE P802.3db comenzó a trabajar para definir una especificación de capa física que admita el funcionamiento a 100 Gbit/s sobre un par de MMF con longitudes de hasta al menos 50 m. [19]
El 11 de febrero de 2021, la Junta Directiva del IEEE-SA aprobó el estándar IEEE 802.3cu. [20]
El 16 de junio de 2021, la Junta Directiva del IEEE-SA aprobó el estándar IEEE 802.3ct. [21]
El 21 de septiembre de 2022, la Junta Directiva del IEEE-SA aprobó los estándares IEEE 802.3ck y 802.3db. [22]
Primeros productos
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 progresó 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 en 1,5 años que se cita típicamente para la ley de Moore.
Sin embargo, al menos cinco empresas (Ciena, Alcatel-Lucent, MRV, ADVA Optical y Huawei) hicieron anuncios a sus 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 caminos de luz de 100 Gbit/s podrían utilizar la infraestructura óptica analógica existente, la implementación de tecnología de alta velocidad estaba estrictamente controlada y se requirieron extensas pruebas de interoperabilidad antes de ponerlas en servicio.
El diseño de enrutadores o conmutadores que admitan interfaces de 100 Gbit/s es difícil. Una de las razones es la necesidad de procesar un flujo de paquetes de 100 Gbit/s a velocidad de línea sin reordenarlo dentro de microflujos IP/MPLS.
A partir de 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 extensa calificación y codiseño. Otro problema está relacionado con la baja producción de componentes ópticos de 100 Gbit/s, que tampoco estaban fácilmente disponibles, especialmente en versiones de láser enchufables, de largo alcance o ajustables.
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 conectable (CFP) en la Conferencia y Exhibición Europea sobre Comunicación Óptica en 2009. Los primeros láseres para 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 modulación y capa óptica, como lo 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 de 10 Gbit/s, u óptica paralela con cuatro o diez fibras ópticas por dirección.
Prueba y medición
Quellan anunció una placa de prueba en 2009. [31]
Ixia desarrolló líneas de subcapa de codificación física [32] y demostró un enlace de 100 GbE en funcionamiento a través de 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 presentó 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 la interoperabilidad en enero de 2010. [39]
Calnex Solutions introdujo equipos 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 por 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 100GbE en noviembre de 2014. [49] En el mismo período, Mellanox presentó la disponibilidad de cables de cobre y fibra de 100GbE. [50] En junio de 2015, Mellanox presentó los modelos de conmutadores Spectrum 10, 25, 40, 50 y 100GbE. [51]
Aitia
Aitia International presentó la plataforma de conmutación basada en FPGA C-GEP en febrero de 2013. [52] Aitia también produce núcleos IP PCS/PMA+MAC Ethernet 100G/40G para desarrolladores de FPGA e investigadores académicos. [53]
Arista
Arista Networks presentó el conmutador 7500E (con hasta 96 puertos 100GbE) en abril de 2013. [54] En julio de 2014, Arista presentó el conmutador 7280E (el primer conmutador top-of-rack del mundo con puertos de enlace ascendente de 100G). [55]
Redes extremas
Extreme Networks presentó un módulo 100GbE 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 blade MXL y el IO-Aggregator . Los conmutadores de la serie Dell PowerConnect 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]
Tecnologías Telesoft Ltd.
Telesoft Technologies anunció la tarjeta aceleradora dual PCIe 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 y despliegues comerciales
A diferencia de la "carrera hacia los 10 Gbit/s", impulsada por la necesidad inminente de abordar los problemas de crecimiento de Internet a finales de los años 1990, el interés de los clientes en las tecnologías de 100 Gbit/s se debió principalmente a factores económicos. Las razones más comunes para adoptar velocidades más altas fueron: [63]
para reducir el número de longitudes de onda ópticas ("lambdas") utilizadas y la necesidad de iluminar nuevas fibras
Proporcionar conectividad de centros de datos, interconexión a Internet y venta al por mayor más barata.
para omitir 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. La prueba se realizó en un tramo en servicio de 504 kilómetros de la red de Verizon y conectó las ciudades de Tampa y Miami en Florida. [64]
Las interfaces 100GbE para la plataforma de enrutamiento de servicios 7450 ESS/7750 SR se anunciaron por primera vez en junio de 2009, y las pruebas de campo con Verizon, [65] T-Systems y Portugal Telecom se llevaron a cabo entre junio y septiembre de 2010. En septiembre de 2009, Alcatel-Lucent combinó las capacidades 100G de su cartera de enrutamiento IP y transporte óptico en una solución integrada denominada Transformación de red troncal convergente. [66]
En junio de 2011, Alcatel-Lucent presentó una arquitectura de procesamiento de paquetes conocida como FP3, publicitada 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 100GbE (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 100 GbE de Cisco en AT&T y Comcast tuvo lugar en abril de 2011. [73] En el mismo año, Cisco probó la interfaz 100 GbE entre CRS-3 y una nueva generación de su modelo de enrutador de borde ASR9K. [74] En 2017, Cisco anunció un conmutador Cisco Catalyst 9500 Series de 32 puertos 100 GbE [75] y en 2019 el conmutador modular Catalyst 9600 Series con una tarjeta de línea 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 100 Gbit/s de extremo a extremo. [78] Se mencionó que los productos de Huawei tenían la NPU "Solar 2.0 PFE2A" de desarrollo propio a bordo y usaban ópticas enchufables en CFP.
En un informe de 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 (ingreso/egreso). [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/ranura", con "escalabilidad de hasta" 100 Gbit/s. [80]
En abril de 2011, Huawei anunció que el NE5000e se había actualizado para transportar interfaces 2x100GbE por ranura utilizando tarjetas de línea LPU-200. [81] En un informe de solución relacionado, Huawei informó que se habían enviado 120 mil circuitos integrados Solar 1.0 a los clientes, pero no se dieron cifras de Solar 2.0. [82] Después de la prueba de agosto de 2011 en Rusia, Huawei informó que había pagado a los clientes DWDM de 100 Gbit/s, pero no había enviado 100GbE en el NE5000e. [83]
Enebro
Juniper Networks anunció 100 GbE para sus enrutadores de la serie T en junio de 2009. [84] La opción 1x100 GbE se presentó en noviembre de 2010, cuando un comunicado de prensa conjunto con la red troncal académica Internet2 marcó las primeras interfaces de producción 100 GbE que entraron 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 100 GbE 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 MIC CFP de 100 GbE y una óptica LR4 CFP 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, una solución plug & play que brinda 80 km de conectividad 100GbE 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 optimizada de DSP y FEC. El módulo de bajo consumo se puede instalar directamente en los conectores CFP existentes en los enrutadores MX y PTX.
Normas
El grupo de trabajo IEEE 802.3 se ocupa del mantenimiento y la extensión del estándar de comunicaciones de datos Ethernet. Las adiciones al estándar 802.3 [91] las realizan grupos de trabajo que se designan 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 dar soporte tanto a las necesidades de punto final como de agregación de enlaces respectivamente. Esta fue la primera vez que se especificaron dos velocidades Ethernet diferentes en un único estándar. La decisión de incluir ambas velocidades surgió de la presión para dar soporte a la velocidad de 40 Gbit/s para aplicaciones de servidor local y a la velocidad de 100 Gbit/s para redes troncales de Internet. El estándar se anunció en julio de 2007 [92] y se ratificó el 17 de junio de 2010. [10]
Un transceptor 40G-SR4 en el factor de forma QSFP
Los estándares de Ethernet de 40/100 Gigabit abarcan varias especificaciones de capa física (PHY) de Ethernet. Un dispositivo de red puede admitir distintos tipos de PHY mediante módulos enchufables. Los módulos ópticos no están estandarizados por ningún organismo de normalización oficial, pero se encuentran en acuerdos de múltiples fuentes (MSA). Un acuerdo que admite Ethernet de 40 y 100 Gigabit es el CFP MSA [93], que se adoptó para distancias de más de 100 metros. Los módulos conectores QSFP y CXP admiten distancias más cortas. [94]
El estándar sólo admite operaciones full-duplex . [95] Otros objetivos incluyen:
Conservar el formato de trama Ethernet 802.3 utilizando la MAC 802.3
Conservar el tamaño de trama 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 el apoyo adecuado para OTN
Admite velocidades de datos MAC de 40 y 100 Gbit/s
Se utiliza la siguiente nomenclatura para las capas físicas: [2] [3] [96]
El objetivo de fibra multimodo optimizada por láser (OM3) de 100 m se cumplió con un cable plano paralelo con una óptica de longitud de onda de 850 nm similar a 10GBASE-SR (40GBASE-SR4 y 100GBASE-SR10). El objetivo de placa base con 4 carriles de PHY de 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 ópticas de 10 Gbit/s (40GBASE-LR4). [97]
En enero de 2010, otra autorización de proyecto IEEE dio inicio a un grupo de trabajo para definir un estándar de fibra óptica monomodo serial 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 un PHY de 1310 nm de mayor alcance, en caso de que alguna vez se desarrollara uno. Se eligió 1550 nm como la longitud de onda para la transmisión 802.3bg para que fuera compatible con el equipo de prueba y la infraestructura existentes. [98]
En diciembre de 2010, se inició un acuerdo multifuente 10x10 (10x10 MSA) para definir una subcapa óptica dependiente del medio físico (PMD) y establecer fuentes compatibles de transceptores ópticos enchufables 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 a 100GBASE-LR4 para aplicaciones que no requieren una longitud de enlace mayor a 2 km. Fue pensado para usarse con un cable estándar de modo único tipo G.652.C/D de bajo nivel 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 del MSA 10x10 incluyeron a 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 MSA 10x10 estaban destinados a tener el mismo tamaño que las especificaciones CFP.
El 12 de junio de 2014 se aprobó el estándar 802.3bj, que especifica 4 PHY de 25 Gbps a 100 Gbit/s (100GBASE-KR4, 100GBASE-KP4 y 100GBASE-CR4) para backplane y cable twin-ax.
El 16 de febrero de 2015 se aprobó el estándar 802.3bm. El estándar 802.3bm especifica una capa física 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 del proyecto 802.3bm se pueden encontrar en el sitio web 802.3.
El 14 de mayo de 2018 se aprobó el proyecto 802.3ck, que tiene como objetivos: [102]
Definir una interfaz de unidad de conexión (AUI) de carril único de 100 Gbit/s para aplicaciones de chip a módulo, compatible con PMD basados en señalización óptica de 100 Gbit/s por carril (100GAUI-1 C2M)
Definir una interfaz de unidad de conexión (AUI) de 100 Gbit/s de carril único para aplicaciones de chip a chip (100GAUI-1 C2C)
Defina un PHY de 100 Gbit/s de carril único para operación sobre placas base eléctricas que admitan una pérdida de inserción ≤ 28 dB a 26,56 GHz (100GBASE-KR1).
Definir un PHY de 100 Gbit/s de carril único para operación sobre cables de cobre bitaxiales 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 una capa física que admita un funcionamiento de 100 Gbit/s en una única longitud de onda capaz de cubrir al menos 80 km en un sistema DWDM (100GBASE-ZR) (utilizando una combinación de modulación de fase y amplitud con detección coherente).
El 5 de diciembre de 2018 se aprobó el estándar 802.3cd. El estándar 802.3cd especifica los PHY que utilizan líneas de 50 Gbit/s: 100GBASE-KR2 para backplane, 100GBASE-CR2 para cable twin-ax, 100GBASE-SR2 para MMF y 100GBASE-DR para SMF con señalización de 100 Gbit/s.
En junio de 2020, el grupo de trabajo IEEE P802.3db comenzó a trabajar para definir una especificación de capa física que admita el funcionamiento a 100 Gbit/s sobre un 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
Se trata de una de las primeras codificaciones utilizadas y amplía el esquema de codificación utilizado en 10GE de un solo carril y 40G de cuatro carriles para utilizar 10 carriles. Debido a la baja tasa de símbolos, se pueden lograr alcances relativamente largos a costa de utilizar una gran cantidad de cableado.
Esto también permite la conexión 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 2,5×. La mayor velocidad de símbolos hace que los enlaces sean más susceptibles a errores.
Si el dispositivo y el transceptor admiten el funcionamiento a doble velocidad, es posible reconfigurar un puerto de 100 G para reducir la velocidad a 40 G o 4×10 G. No existe un protocolo de negociación automática para esto, por lo que es necesaria la configuración manual. De manera similar, un puerto se puede dividir en 4×25 G 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 por la aplicación RS-FEC, que combina exactamente la misma sobrecarga que 64b66b. Para el transceptor óptico o el cable, no hay distinción entre esto 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) al emplear modulación de amplitud de pulso con 4 niveles analógicos distintos, lo que hace que cada símbolo lleve 2 bits. Para mantener los márgenes de error, la sobrecarga de FEC se duplica del 2,7 % al 5,8 %, lo que explica el ligero aumento en la tasa de símbolos.
53,125 Gbaud con PAM4 y RS-FEC (544.514) en 1 carril por dirección
Ampliando aún más los límites del silicio, esta es una variante de doble velocidad de la anterior, que ofrece un funcionamiento completo de 100 GE en un carril medio.
30,14475 Gbaud con DP-DQPSK y SD-FEC en 1 carril por dirección
Siguiendo los avances de OTN4 , DP-DQPSK (modulación 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 señal analógica como entrada para el procedimiento de corrección de errores.
13,59375 Gbaud con codificación específica PAM4, KP4 y RS-FEC (544,514) en 4 carriles por dirección
Una variante de media velocidad de 26,5625 Gbaud con RS-FEC, con una codificación en pasos de 31320/31280 del 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 un tipo de medio comunes. La finalización de CL73 inicia CL72. CL72 permite que cada uno de los transmisores de los 4 carriles ajuste el preénfasis a través de la 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, ampliado a partir de 10GBASE-T .
Interfaces de chip a chip/chip a módulo
CAUI-10
CAUI-10 es una interfaz eléctrica de 10 carriles y 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 el Anexo 83E de 802.3bm con una tasa de señalización nominal para cada carril de 25,78125 GBd utilizando modulación NRZ. [3]
100 GAUI-4
100GAUI-4 es una interfaz eléctrica de 4 carriles de 100 Gbit/s definida en el Anexo 135D/E de 802.3cd con una tasa 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 su uso con PHY 100GBASE-CR2, 100GBASE-KR2, 100GBASE-SR2, 100GBASE-DR, 100GBASE-FR1, 100GBASE-LR1.
100 GAUI-2
100GAUI-2 es una interfaz eléctrica de 2 carriles de 100 Gbit/s definida en el Anexo 135F/G de 802.3cd con una tasa 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 PHY 100GBASE-CR2, 100GBASE-KR2, 100GBASE-SR2, 100GBASE-DR, 100GBASE-FR1, 100GBASE-LR1.
100 GAUI-1
100GAUI-1 es una interfaz eléctrica de 1 carril de 100 Gbit/s definida en el Anexo 120F/G de 802.3ck con una tasa 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 PHY 100GBASE-CR1, 100GBASE-KR1, 100GBASE-SR1, 100GBASE-DR, 100GBASE-FR1, 100GBASE-LR1.
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 Push-On/Pull-off (MPO) de múltiples fibras . [1] : 86.10.3.3 40GBASE-SR4 y 100GBASE-SR4 utilizan MPO-12 mientras que 100GBASE-SR10 utiliza MPO-24 con un carril óptico por hebra de fibra.
Las interfaces de largo alcance utilizan conectores LC dúplex con todos los carriles ópticos multiplexados con WDM .
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Lectura adicional
Descripción general de los requisitos y aplicaciones para la tecnología Ethernet de 40 Gigabit y Ethernet de 100 Gigabit Documento técnico (archivado el 1 de agosto de 2009) – Ethernet Alliance
Documento técnico sobre la descripción general de la tecnología Ethernet de 40 Gigabit y Ethernet de 100 Gigabit – Ethernet Alliance
Enlaces externos
Alianza Ethernet
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Grupo de trabajo sobre Ethernet de 40 Gbit/s y 100 Gbit/s IEEE P802.3ba
Área pública del grupo de trabajo sobre Ethernet de 40 Gbit/s y 100 Gbit/s IEEE P802.3ba
