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以太网络标准将朝400G迈出第一步


有一群工程师们将于下个月齐聚加拿大,开始订定可将数据传输速率提升至400Gbps 的以太网络标准;根据 IEEE 旗下新成立的 400G 以太网络标准组织代理主席John D' Ambrosia表示,这项工作预期将花费4年时间,而且将面临不少障碍。

包括Facebook 等大型数据中心营运商早在2009年就呼吁订定Terabit等级的以太网络,以因应激增的网络流量;但工程师们却推辞了这个请求,表示该种技术的成本还太高──同时开始招兵买马筹备400G以太网络标准工作。

D' Ambrosia指出,在个别线路(lane)采用串行/解串器(serdes)达到25G速率的以太网络产品才刚问世,而具备16条线路以上的产品价格非常昂贵:“如何以适当的成本来打造新标准,并让产品的每位成本持续下降,是一个大问题。”

 



图1 25G以太网络产品才刚起步,而10G产品则是在过去十年来茁壮成长

以太网络用户族群中有越来越多的营运商、各种产业以及大型数据中心业者,需要不同距离的连结,以及不同种类的服务器、机架与机箱;D' Ambrosia表示:“人们正在打造的使用情境已经改变。”

他指出,有鉴于选项的广泛,400G以太网络标准组织一开始得聚焦于最迫切的需求:“实际情况是我们最终还是会照顾到所有的需求,也许不一定是在这个计划里面;但我们还是得先同时考虑所有状况,才能订定出具弹性且可扩展的方案。”

 



图2 通常结合16条快速线路的产品价格最高

D' Ambrosia呼吁产业界能共襄盛举参与标准订定:“这一定与你有关──那些决定并不是由IEEE来做成,而是由你在IEEE组织内做决定。

 

 



图3 400G以太网络有那些技术选项?

“当你想缩减讯号数量以提升产品密度,却带来速度与调变方面的挑战;”D' Ambrosia指出,光纤或是Lambda、Symbol等不同技术选项,都可能是新标准将纳入的;在调变架构方面,NRZ、PAM以及新型态的前向纠错(forward error correction)也会在考虑范围之内。

新标准组织也需要决定如何支持光学传输网络(optical transport networks)、节能以太网络(Energy Efficient Ethernet),以及在维持低延迟的同时达到数据速率自动协商(auto-negotation)。



图4 随着以太网络速度增加,可支持的实际距离却开始缩水

 

随着以太网络速度增加,可支持的实际距离却开始缩水;为此D' Ambrosia的问题是,如果不能让以太网络技术达到有用的范围,又何必要费事去订定标准?

市场对于不同传输距离的以太网络各有需求,并有更多新的需求诞生;甚至只在一个数据中心里面。举例来说,目前有为数据中心应用推动500公尺传输距离的100G以太网络规格,因为在数据中心内的传输距离涵盖150公尺到10公里长。

D' Ambrosia指出,平行光纤网络(Parallel fibres)可以因应部分需求,支持300公尺至2公尺距离的单模光纤(single-mode fibre)也将会是关键议题。

 



图5 对各种传输距离之以太网络的不同需求

硅光子技术气侯未成?

此外D' Ambrosia也表示:“大家很喜欢讨论硅光子(silicon photonics)技术未来将如何拯救世界…但你真的想过有一天铜线会消失吗?”他指出:“那不会发生的,我预期我们会在5月份的第一次会议上看到400G铜线标准的提案。”

D' Ambrosia认为,电-光转换技术的演进会是新一代400G以太网络产品的催化剂:“光电整合(Photonic integration)会扮演要角,这是IC布线工程师的任务,光电整合IC总有一天会问世。”他特别欢迎硅光子技术支持者来参加标准订定会议,不要再继续抱怨他们的研究成果。

 



图6 光电整合技术的未来?

预期在40G、100G以及未来的400G产品,将会有全新型态的链接端口配置:“我们会考虑这个有趣的问题,同时考虑让所有的技术与速度并存──我们将得将这些议题都放在一起讨论。”D' Ambrosia表示。

 



图7 对不同传输速率的支援

身为因应未来带宽需求新标准组织的主席,D' Ambrosia深知众多终端使用者对带宽的迫切需求,他强调:“在某些方面,技术得跟上需求速度。”例如去年的伦敦奥运就达到了Terabit等级的带宽需求;还有一家德国网络业者表示他们使用的网络带宽已经达到2.5TB。

 



图8 IEEE 802.3以太网络标准蓝图

“我没听过有谁说想走慢一点…虽然我有的时候会这样想。”D' Ambrosia开玩笑地说:“当我们展开100G以太网络标准订定时,iPhone都还没诞生,Facebook的使用者也只有1,200万人──但现在已经是几十亿了!”

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