40 Gigabit Ethernet ( 40GbE ) и 100 Gigabit Ethernet ( 100GbE ) — это группы технологий компьютерных сетей для передачи кадров Ethernet со скоростью 40 и 100 гигабит в секунду (Гбит/с) соответственно. Эти технологии предлагают значительно более высокие скорости, чем 10 Gigabit Ethernet . Технология была впервые определена стандартом IEEE 802.3ba-2010 [1], а затем стандартами 802.3bg-2011, 802.3bj-2014, [2], 802.3bm-2015, [3] и 802.3cd-2018. Первые последующие спецификации Terabit Ethernet были утверждены в 2017 году. [4]
Стандарты определяют многочисленные типы портов с различными оптическими и электрическими интерфейсами и различным количеством волоконно-оптических жил на порт. Поддерживаются короткие расстояния (например, 7 м) по твинаксиальному кабелю, в то время как стандарты для волокна достигают до 80 км.
Разработка стандартов
18 июля 2006 года на пленарном заседании IEEE 802.3 в Сан-Диего был проведен призыв к созданию Группы по изучению высокоскоростных сетей (HSSG) для исследования новых стандартов высокоскоростного Ethernet. [5]
Первая встреча исследовательской группы 802.3 HSSG состоялась в сентябре 2006 года. [6] В июне 2007 года после выставки NXTcomm в Чикаго была сформирована торговая группа под названием «Дорога к 100G». [7]
5 декабря 2007 года был одобрен запрос на авторизацию проекта (PAR) для целевой группы P802.3ba 40 Гбит/с и 100 Гбит/с Ethernet со следующим объемом проекта: [8]
Целью данного проекта является расширение протокола 802.3 до рабочих скоростей 40 Гбит/с и 100 Гбит/с для обеспечения значительного увеличения пропускной способности при сохранении максимальной совместимости с установленной базой интерфейсов 802.3, предыдущими инвестициями в исследования и разработки, а также принципами работы и управления сетью. Проект заключается в обеспечении взаимосвязи оборудования, удовлетворяющего требованиям расстояний предполагаемых приложений.
Рабочая группа 802.3ba впервые собралась в январе 2008 года. [9] Этот стандарт был одобрен на заседании Совета по стандартам IEEE в июне 2010 года под названием IEEE Std 802.3ba-2010. [10]
Первое заседание исследовательской группы по одномодовому оптоволоконному кабелю Ethernet PMD 40 Гбит/с состоялось в январе 2010 года, а 25 марта 2010 года была утверждена целевая группа по одномодовому оптоволоконному кабелю P802.3bg для последовательного PMD SMF 40 Гбит/с.
Целью данного проекта является добавление опции PMD (зависящей от физической среды) одномодового оптоволокна для последовательной работы на скорости 40 Гбит/с путем указания дополнений и соответствующих изменений в стандарте IEEE 802.3-2008 с поправками, внесенными проектом IEEE P802.3ba (и любыми другими утвержденными поправками или исправлениями).
17 июня 2010 года был одобрен стандарт IEEE 802.3ba. [1] [11] В марте 2011 года был одобрен стандарт IEEE 802.3bg. [12] 10 сентября 2011 года была одобрена рабочая группа P802.3bj 100 Gbit/s Backplane and Copper Cable. [2]
Целью данного проекта является указание дополнений и соответствующих изменений стандарта IEEE 802.3 для добавления спецификаций физического уровня (PHY) 100 Гбит/с для 4-канального соединения и параметров управления для работы на объединительных платах и твинаксиальных медных кабелях, а также указание опционального энергоэффективного Ethernet (EEE) для работы на скоростях 40 Гбит/с и 100 Гбит/с через объединительные платы и медные кабели.
10 мая 2013 года была утверждена целевая группа по оптоволоконным сетям P802.3bm 40 Гбит/с и 100 Гбит/с. [3]
Этот проект должен указать дополнения и соответствующие изменения IEEE Std 802.3 для добавления спецификаций физического уровня (PHY) 100 Гбит/с и параметров управления, используя четырехполосный электрический интерфейс для работы на многомодовых и одномодовых оптоволоконных кабелях, и указать дополнительный энергоэффективный Ethernet (EEE) для работы 40 Гбит/с и 100 Гбит/с по оптоволоконным кабелям. Кроме того, добавить спецификации физического уровня (PHY) 40 Гбит/с и параметры управления для работы на одномодовых оптоволоконных кабелях с увеличенной досягаемостью (>10 км).
Также 10 мая 2013 года была утверждена целевая группа P802.3bq 40GBASE-T. [13]
Укажите физический уровень (PHY) для работы на скорости 40 Гбит/с по сбалансированному медному кабелю с витой парой, используя существующее управление доступом к среде передачи данных и с расширениями соответствующих параметров управления физическим уровнем.
12 июня 2014 года был утверждён стандарт IEEE 802.3bj. [2]
16 февраля 2015 года был утверждён стандарт IEEE 802.3bm. [14]
12 мая 2016 года рабочая группа IEEE P802.3cd начала работу над определением следующего поколения двухполосного физического уровня со скоростью 100 Гбит/с. [15]
14 мая 2018 года был одобрен PAR для целевой группы IEEE P802.3ck. Целью этого проекта является указание дополнений и соответствующих изменений в IEEE Std 802.3 для добавления спецификаций физического уровня и параметров управления для электрических интерфейсов 100 Гбит/с, 200 Гбит/с и 400 Гбит/с на основе сигнализации 100 Гбит/с. [16]
5 декабря 2018 года Совет IEEE-SA утвердил стандарт IEEE 802.3cd.
12 ноября 2018 года целевая группа IEEE P802.3ct начала работу над определением физического уровня, поддерживающего работу на скорости 100 Гбит/с на одной длине волны, способной передавать данные на расстояние не менее 80 км по системе DWDM (используя комбинацию фазовой и амплитудной модуляции с когерентным детектированием). [17]
В мае 2019 года целевая группа IEEE P802.3cu начала работу над определением одноволновых физических уровней 100 Гбит/с для работы по SMF (одномодовому волокну) с длиной не менее 2 км (100GBASE-FR1) и 10 км (100GBASE-LR1). [18]
В июне 2020 года целевая группа IEEE P802.3db начала работу над определением спецификации физического уровня, которая поддерживает работу на скорости 100 Гбит/с по 1 паре многомодовых оптоволоконных кабелей длиной не менее 50 м. [19]
11 февраля 2021 года Совет IEEE-SA одобрил стандарт IEEE 802.3cu. [20]
16 июня 2021 года Совет IEEE-SA утвердил стандарт IEEE 802.3ct. [21]
21 сентября 2022 года Совет IEEE-SA утвердил стандарты IEEE 802.3ck и 802.3db. [22]
Ранние продукты
Передача оптического сигнала по нелинейной среде — это, в основном, проблема аналогового проектирования. Как таковая, она развивалась медленнее, чем литография цифровых схем (которая в целом развивалась в соответствии с законом Мура ). Это объясняет, почему транспортные системы со скоростью 10 Гбит/с существовали с середины 1990-х годов, тогда как первые попытки передачи со скоростью 100 Гбит/с произошли примерно 15 лет спустя — 10-кратное увеличение скорости за 15 лет намного медленнее, чем 2-кратное увеличение скорости за 1,5 года, которое обычно приводится для закона Мура.
Тем не менее, по крайней мере, пять компаний (Ciena, Alcatel-Lucent, MRV, ADVA Optical и Huawei) сделали заявления для клиентов о транспортных системах 100 Гбит/с к августу 2011 года с различной степенью возможностей. [23] Хотя поставщики утверждали, что световые пути 100 Гбит/с могут использовать существующую аналоговую оптическую инфраструктуру, развертывание высокоскоростных технологий строго контролировалось, и перед их вводом в эксплуатацию требовались обширные испытания на совместимость.
Проектирование маршрутизаторов или коммутаторов, которые поддерживают интерфейсы 100 Гбит/с, является сложной задачей. Одной из причин этого является необходимость обработки потока пакетов 100 Гбит/с на линейной скорости без переупорядочивания в микропотоках IP/MPLS.
По состоянию на 2011 год [обновлять]большинство компонентов в пакетном пути обработки 100 Гбит/с (чипы PHY, NPU , память) не были легкодоступны в готовом виде или требовали обширной квалификации и совместного проектирования. Другая проблема связана с низким выходом производства оптических компонентов 100 Гбит/с, которые также были нелегкодоступны – особенно в подключаемых, длинноволновых или настраиваемых лазерных вариантах.
В 2009 году Mellanox [25] и Reflex Photonics [26] анонсировали модули на основе соглашения CFP.
Одномодовое волокно
Finisar , [27] Sumitomo Electric Industries , [28] и OpNext [29] продемонстрировали одномодовые модули Ethernet 40 или 100 Гбит/с на основе соглашения о подключаемых модулях форм-фактора C (CFP) на Европейской конференции и выставке по оптической связи в 2009 году. Первые лазеры для 100 Гбит/с были продемонстрированы в 2008 году. [30]
Совместимость
Реализации оптоволокна IEEE 802.3ba не были совместимы с многочисленными транспортными системами со скоростью линии 40 и 100 Гбит/с, поскольку они имели разные оптические уровни и форматы модуляции, как показывают типы интерфейсов IEEE 802.3ba. В частности, существующие транспортные решения 40 Гбит/с, которые использовали плотное мультиплексирование с разделением по длине волны для упаковки четырех сигналов 10 Гбит/с в одну оптическую среду, не были совместимы со стандартом IEEE 802.3ba, который использовал либо грубое WDM в диапазоне длин волн 1310 нм с четырьмя каналами 25 Гбит/с или десятью каналами 10 Гбит/с, либо параллельную оптику с четырьмя или десятью оптическими волокнами на направление.
Тестирование и измерение
Куэллан анонсировал тестовую плату в 2009 году. [31]
Ixia разработала Physical Coding Sublayer Lanes [32] и продемонстрировала работающую линию связи 100GbE с помощью тестовой установки на NXTcomm в июне 2008 года. [33] Ixia анонсировала тестовое оборудование в ноябре 2008 года. [34] [35]
В феврале 2009 года компания Discovery Semiconductors представила оптоэлектронные преобразователи для тестирования стандартов Ethernet на 10 км и 40 км со скоростью 100 Гбит/с. [36]
JDS Uniphase (теперь VIAVI Solutions ) представила продукты для тестирования и измерения для Ethernet 40 и 100 Гбит/с в августе 2009 года. [37]
Компания Spirent Communications представила Attero-100G для эмуляции ухудшения качества связи 100GbE и 40GbE в апреле 2015 года. [43] [44]
VeEX [45] представила свою тестовую и измерительную платформу UX400-100GE и 40GE на базе CFP в 2012 году, [46] за которой в 2015 году последовали версии CFP2, CFP4, QSFP28 и QSFP+. [47] [48]
Мелланокс Технологии
Mellanox Technologies представила однопортовый и двухпортовый адаптер ConnectX-4 100GbE в ноябре 2014 года. [49] В тот же период Mellanox представила доступность медных и оптоволоконных кабелей 100GbE. [50] В июне 2015 года Mellanox представила модели коммутаторов Spectrum 10, 25, 40, 50 и 100GbE. [51]
Аития
Aitia International представила коммутационную платформу на базе ПЛИС C-GEP в феврале 2013 года. [52] Aitia также производит IP-ядра 100G/40G Ethernet PCS/PMA+MAC для разработчиков ПЛИС и научных исследователей. [53]
Ость
Arista Networks представила коммутатор 7500E (с портами 100GbE до 96) в апреле 2013 года. [54] В июле 2014 года Arista представила коммутатор 7280E (первый в мире коммутатор top-of-rack с портами восходящей связи 100G). [55]
Экстремальные сети
Extreme Networks представила четырехпортовый модуль 100GbE для коммутатора ядра BlackDiamond X8 в ноябре 2012 года. [56]
Делл
Коммутаторы Dell Force10 поддерживают интерфейсы 40 Гбит/с. Эти оптоволоконные интерфейсы 40 Гбит/с, использующие трансиверы QSFP+, можно найти на коммутаторах распределенного ядра Z9000, S4810 и S4820 [ 57], а также на blade-коммутаторах MXL и IO-Aggregator . Коммутаторы серии Dell PowerConnect 8100 также предлагают интерфейсы QSFP+ 40 Гбит/с. [58]
Telesoft Technologies анонсировала двойную карту ускорителя 100G PCIe, часть серии MPAC-IP. [60] Telesoft также анонсировала STR 400G (сегментированный маршрутизатор трафика) [61] и 100G MCE (медиаконвертер и расширение). [62]
Коммерческие испытания и внедрения
В отличие от «гонки за 10 Гбит/с», которая была вызвана насущной необходимостью решения проблем роста Интернета в конце 1990-х годов, интерес клиентов к технологиям 100 Гбит/с был в основном обусловлен экономическими факторами. Распространенными причинами принятия более высоких скоростей были: [63]
уменьшить количество используемых оптических длин волн («лямбд») и необходимость в освещении нового волокна
для обеспечения более дешевой оптовой торговли, интернет-пиринга и подключения к центрам обработки данных
пропустить относительно дорогую технологию 40 Гбит/с и перейти сразу с 10 на 100 Гбит/с
Alcatel-Lucent
В ноябре 2007 года Alcatel-Lucent провела первое полевое испытание оптической передачи на скорости 100 Гбит/с. Испытание было проведено на работающем участке сети Verizon протяженностью 504 км и соединило города Флориды Тампа и Майами. [64]
Интерфейсы 100GbE для платформы маршрутизации услуг 7450 ESS/7750 SR были впервые анонсированы в июне 2009 года, а полевые испытания с Verizon, [65] T-Systems и Portugal Telecom прошли в июне-сентябре 2010 года. В сентябре 2009 года Alcatel-Lucent объединила возможности 100G своего портфеля IP-маршрутизации и оптического транспорта в интегрированном решении под названием Converged Backbone Transformation. [66]
В июне 2011 года Alcatel-Lucent представила архитектуру обработки пакетов, известную как FP3, заявленную для скоростей 400 Гбит/с. [67] Alcatel-Lucent анонсировала основной маршрутизатор XRS 7950 (на основе FP3) в мае 2012 года. [68] [69]
Парча
Компания Brocade Communications Systems представила свои первые продукты 100GbE (на базе бывшего оборудования Foundry Networks MLXe) в сентябре 2010 года. [70] В июне 2011 года новый продукт был запущен в эксплуатацию в точке обмена трафиком AMS-IX в Амстердаме. [71]
Циско
Cisco Systems и Comcast объявили о своих испытаниях 100GbE в июне 2008 года. [72] Однако сомнительно, что эта передача могла бы приблизиться к скорости 100 Гбит/с при использовании платформы CRS-1 40 Гбит/с на слот для обработки пакетов. Первое развертывание Cisco 100GbE в AT&T и Comcast состоялось в апреле 2011 года. [73] В том же году Cisco протестировала интерфейс 100GbE между CRS-3 и новым поколением своей модели граничного маршрутизатора ASR9K. [74] В 2017 году Cisco анонсировала коммутатор Cisco Catalyst 9500 Series с 32 портами 100GbE [75] , а в 2019 году — модульный коммутатор Catalyst 9600 Series с линейной картой 100GbE [76]
Хуавей
В октябре 2008 года Huawei представила свой первый интерфейс 100GbE для своего маршрутизатора NE5000e. [77] В сентябре 2009 года Huawei также продемонстрировала сквозное соединение 100 Гбит/с. [78] Было упомянуто, что продукты Huawei имеют на борту разработанный компанией NPU «Solar 2.0 PFE2A» и используют подключаемую оптику в CFP.
В кратком содержании продукта середины 2010 года линейные карты NE5000e получили коммерческое название LPUF-100 и были зачислены в использование двух Solar-2.0 NPU на порт 100GbE в противоположной (входной/выходной) конфигурации. [79] Тем не менее, в октябре 2010 года компания ссылалась на поставки NE5000e российскому оператору сотовой связи «Мегафон» как на решение «40 Гбит/с/слот» с «масштабируемостью до» 100 Гбит/с. [80]
В апреле 2011 года Huawei объявила, что NE5000e был обновлен для поддержки 2x100GbE интерфейсов на слот с использованием линейных карт LPU-200. [81] В соответствующем кратком описании решения Huawei сообщила о поставке клиентам 120 тысяч интегральных схем Solar 1.0, но не указала цифры Solar 2.0. [82] После испытаний в России в августе 2011 года Huawei сообщила об оплате клиентам DWDM 100 Гбит/с, но не о поставках 100GbE на NE5000e. [83]
Можжевельник
Компания Juniper Networks анонсировала 100GbE для своих маршрутизаторов серии T в июне 2009 года. [84] Опция 1x100GbE появилась в ноябре 2010 года, когда совместный пресс-релиз с академической магистральной сетью Internet2 ознаменовал начало работы первых интерфейсов 100GbE в реальной сети. [85]
В том же году Juniper продемонстрировала работу 100GbE между основными (серия T) и граничными ( MX 3D) маршрутизаторами. [86] В марте 2011 года Juniper объявила о первых поставках интерфейсов 100GbE крупному североамериканскому поставщику услуг (Verizon [87] ).
В апреле 2011 года Juniper развернула систему 100GbE в британской образовательной сети JANET . [88] В июле 2011 года Juniper анонсировала 100GbE с австралийским интернет-провайдером iiNet на своей платформе маршрутизации T1600. [89] Juniper начала поставлять линейную карту MPC3E для маршрутизатора MX, 100GbE CFP MIC и оптику 100GbE LR4 CFP в марте 2012 года [ требуется ссылка ] . Весной 2013 года Juniper Networks объявила о доступности линейной карты MPC4E для маршрутизатора MX, которая включает 2 слота 100GbE CFP и 8 интерфейсов 10GbE SFP+ [ требуется ссылка ] .
В июне 2015 года компания Juniper Networks объявила о выпуске модуля CFP-100GBASE-ZR, представляющего собой решение plug & play, которое обеспечивает 80 км 100GbE для сетей на базе MX и PTX. [90] Модуль CFP-100GBASE-ZR использует модуляцию DP-QPSK и технологию когерентного приемника с оптимизированной реализацией DSP и FEC. Модуль с низким энергопотреблением может быть напрямую модернизирован в существующие разъемы CFP на маршрутизаторах MX и PTX.
Стандарты
Рабочая группа IEEE 802.3 занимается поддержанием и расширением стандарта передачи данных Ethernet. Дополнения к стандарту 802.3 [91] вносятся целевыми группами, которые обозначаются одной или двумя буквами. Например, целевая группа 802.3z разработала проект оригинального стандарта Gigabit Ethernet .
802.3ba — обозначение, присвоенное целевой группе по высокоскоростному Ethernet, которая в 2010 году завершила работу по модификации стандарта 802.3 для поддержки скоростей свыше 10 Гбит/с.
Скорости, выбранные 802.3ba, составляли 40 и 100 Гбит/с для поддержки как конечной точки, так и агрегации каналов соответственно. Это был первый случай, когда две разные скорости Ethernet были указаны в одном стандарте. Решение включить обе скорости было принято из-за давления, чтобы поддержать скорость 40 Гбит/с для локальных серверных приложений и скорость 100 Гбит/с для интернет-магистралей. Стандарт был объявлен в июле 2007 года [92] и был ратифицирован 17 июня 2010 года. [10]
Стандарты 40/100 Gigabit Ethernet охватывают ряд различных спецификаций физического уровня Ethernet (PHY). Сетевое устройство может поддерживать различные типы PHY с помощью подключаемых модулей. Оптические модули не стандартизированы ни одним официальным органом по стандартизации, но находятся в соглашениях с несколькими источниками (MSA). Одним из соглашений, которое поддерживает 40 и 100 Gigabit Ethernet, является CFP MSA [93] , которое было принято для расстояний более 100 метров. Модули разъемов QSFP и CXP поддерживают более короткие расстояния. [94]
Стандарт поддерживает только полнодуплексную работу. [95] Другие цели включают в себя:
Сохраните формат кадра Ethernet 802.3, используя MAC 802.3
Сохранение минимального и максимального размера кадра текущего стандарта 802.3
Для физических уровней используется следующая номенклатура: [2] [3] [96]
Цель 100-метрового лазерно-оптимизированного многомодового волокна (OM3) была достигнута с помощью параллельного ленточного кабеля с длиной волны 850 нм 10GBASE-SR подобной оптики (40GBASE-SR4 и 100GBASE-SR10). Цель объединительной платы с 4 полосами типа 10GBASE-KR PHY (40GBASE-KR4). Цель медного кабеля достигается с помощью 4 или 10 дифференциальных полос с использованием разъемов SFF-8642 и SFF-8436. Объективы 10 и 40 км 100 Гбит/с с четырьмя длинами волн (около 1310 нм) оптики 25 Гбит/с (100GBASE-LR4 и 100GBASE-ER4) и объектив 10 км 40 Гбит/с с четырьмя длинами волн (около 1310 нм) оптики 10 Гбит/с (40GBASE-LR4). [97]
В январе 2010 года еще одно разрешение на проект IEEE начало работу целевой группы по определению стандарта последовательного одномодового оптического волокна 40 Гбит/с (40GBASE-FR). Он был утвержден как стандарт 802.3bg в марте 2011 года. [12] Он использовал оптику 1550 нм, имел дальность действия 2 км и был способен принимать длины волн света 1550 нм и 1310 нм. Возможность принимать свет 1310 нм позволяет ему взаимодействовать с более длинным физическим уровнем 1310 нм, если таковой когда-либо будет разработан. Длина волны 1550 нм была выбрана для передачи 802.3bg, чтобы сделать его совместимым с существующим испытательным оборудованием и инфраструктурой. [98]
В декабре 2010 года соглашение о нескольких источниках 10x10 (10x10 MSA) начало определять оптический подуровень , зависящий от физической среды (PMD), и устанавливать совместимые источники недорогих, маломощных, подключаемых оптических трансиверов на основе 10 оптических линий по 10 Гбит/с каждая. [99] 10x10 MSA был задуман как более дешевая альтернатива 100GBASE-LR4 для приложений, которым не требуется длина линии связи более 2 км. Он был предназначен для использования со стандартным одномодовым кабелем типа G.652.C/D с низким пиком воды с десятью длинами волн в диапазоне от 1523 до 1595 нм. Членами-основателями были Google , Brocade Communications , JDSU и Santur. [100]
Другие компании-члены 10x10 MSA включали MRV, Enablence, Cyoptics, AFOP, oplink , Hitachi Cable America, AMS-IX, EXFO, Huawei , Kotura, Facebook и Effdon, когда в марте 2011 года была объявлена спецификация 2 км. [101]
Модули 10X10 MSA должны были иметь тот же размер, что и спецификации CFP.
12 июня 2014 года был утвержден стандарт 802.3bj. Стандарт 802.3bj определяет 100 Гбит/с 4x25G PHY - 100GBASE-KR4, 100GBASE-KP4 и 100GBASE-CR4 - для объединительной платы и двухосевого кабеля.
16 февраля 2015 года был одобрен стандарт 802.3bm. Стандарт 802.3bm определяет более дешевый оптический 100GBASE-SR4 PHY для MMF и четырехполосную спецификацию chip-to-module и chip-to-chip electrical (CAUI-4). Подробные цели проекта 802.3bm можно найти на веб-сайте 802.3.
14 мая 2018 года был одобрен проект 802.3ck. Его цели: [102]
Определить однополосный интерфейс блока присоединения (AUI) 100 Гбит/с для приложений «чип-модуль», совместимый с PMD на основе оптической сигнализации 100 Гбит/с на полосу (100GAUI-1 C2M)
Определить однополосный интерфейс блока присоединения (AUI) 100 Гбит/с для приложений «чип-чип» (100GAUI-1 C2C)
Определить однополосный физический уровень 100 Гбит/с для работы через электрические объединительные платы, поддерживающие вносимые потери ≤ 28 дБ на частоте 26,56 ГГц (100GBASE-KR1).
Определить однополосный физический уровень 100 Гбит/с для работы по двухпроводным медным кабелям длиной не менее 2 м (100GBASE-CR1).
12 ноября 2018 года целевая группа IEEE P802.3ct начала работу над определением физического уровня, поддерживающего работу со скоростью 100 Гбит/с на одной длине волны, способной передавать данные на расстояние не менее 80 км по системе DWDM (100GBASE-ZR) (используя комбинацию фазовой и амплитудной модуляции с когерентным детектированием).
5 декабря 2018 года был утвержден стандарт 802.3cd. Стандарт 802.3cd определяет PHY, использующие линии 50 Гбит/с - 100GBASE-KR2 для объединительной платы, 100GBASE-CR2 для двухкоординатного кабеля, 100GBASE-SR2 для MMF и использующие сигнализацию 100 Гбит/с 100GBASE-DR для SMF.
В июне 2020 года целевая группа IEEE P802.3db начала работу над определением спецификации физического уровня, которая поддерживает работу на скорости 100 Гбит/с по 1 паре многомодовых оптоволоконных кабелей длиной не менее 50 м. [19]
11 февраля 2021 года был утвержден стандарт IEEE 802.3cu. Стандарт IEEE 802.3cu определяет одноволновые PHY 100 Гбит/с для работы по SMF (одномодовое волокно) с длиной не менее 2 км (100GBASE-FR1) и 10 км (100GBASE-LR1).
Типы интерфейсов 100G
Схемы кодирования
10,3125 Гбод с NRZ ("PAM2") и 64b66b на 10 полосах в каждом направлении
Один из самых ранних способов кодирования, он расширяет схему кодирования, используемую в однополосном 10GE и четырехполосном 40G, чтобы использовать 10 полос. Благодаря низкой скорости передачи символов можно достичь относительно больших расстояний за счет использования большого количества кабелей.
Это также позволяет выполнить разветвление до 10×10GE при условии, что оборудование поддерживает разделение порта.
25,78125 Гбод с NRZ ("PAM2") и 64b66b на 4 полосах в каждом направлении
Ускоренный вариант вышеописанного, это напрямую соответствует сигнализации 10GE/40GE на скорости 2,5×. Более высокая скорость передачи символов делает соединения более восприимчивыми к ошибкам.
Если устройство и трансивер поддерживают двухскоростную работу, можно перенастроить порт 100G для понижения скорости до 40G или 4×10G. Для этого нет протокола автосогласования, поэтому необходима ручная настройка. Аналогично порт можно разбить на 4×25G, если это реализовано в оборудовании. Это применимо даже для CWDM4, если демультиплексор CWDM и оптика CWDM 25G используются соответствующим образом.
25,78125 Гбод с NRZ ("PAM2") и RS-FEC(528,514) на 4 полосах в каждом направлении
Для решения проблемы более высокой восприимчивости к ошибкам при этих скоростях передачи символов в IEEE 802.3bj / Статья 91 было определено применение коррекции ошибок Рида-Соломона . Это заменяет кодировку 64b66b на кодировку 256b257b, за которой следует приложение RS-FEC, которое объединяется с точно такими же накладными расходами, как 64b66b. Для оптического трансивера или кабеля нет различия между этим и 64b66b; некоторые типы интерфейсов (например, CWDM4) определяются «с или без FEC».
26,5625 Гбод с PAM4 и RS-FEC(544,514) на 2 полосах в каждом направлении
Это обеспечивает дальнейшее удвоение полосы пропускания на полосу (используется для сокращения вдвое количества полос) за счет использования амплитудно-импульсной модуляции с 4 различными аналоговыми уровнями, что делает каждый символ переносящим 2 бита. Чтобы поддерживать пределы ошибок, накладные расходы FEC удваиваются с 2,7% до 5,8%, что объясняет небольшое увеличение скорости передачи символов.
53,125 Гбод с PAM4 и RS-FEC(544,514) на 1 полосе в каждом направлении
Это вариант предыдущей версии с двойной скоростью, который еще больше расширяет возможности кремния и обеспечивает полную скорость 100GE на одной средней полосе.
30,14475 Гбод с DP-DQPSK и SD-FEC на 1 полосе в каждом направлении
Зеркально отображая разработки OTN4 , DP-DQPSK (двойная поляризация, дифференциальная квадратурная фазовая манипуляция) использует поляризацию для переноса одной оси созвездия DP-QPSK . Кроме того, новые алгоритмы FEC с мягким решением принимают дополнительную информацию об уровнях аналогового сигнала в качестве входных данных для процедуры исправления ошибок.
13,59375 Гбод с PAM4, специальным кодированием KP4 и RS-FEC(544,514) на 4 полосах в каждом направлении
Вариант с половинной скоростью 26,5625 Гбод с RS-FEC, с шагом 31320/31280 кодирования номера полосы в сигнал и дальнейшим кадрированием 92/90.
Типы интерфейсов 40G
Дополнительное примечание для 40GBASE-CR4/-KR4:
CL73 позволяет двум PHY обмениваться страницами технических возможностей, и оба PHY приходят к общей скорости и типу носителя. Завершение CL73 инициирует CL72. CL72 позволяет каждому из передатчиков 4 полос регулировать предыскажение посредством обратной связи от партнера по каналу связи.
40GBASE-T
40GBASE-T — это тип порта для 4-парного сбалансированного медного кабеля Cat.8 длиной до 30 м, определенный в IEEE 802.3bq. [124] Стандарт IEEE 802.3bq-2016 был одобрен Советом по стандартам IEEE-SA 30 июня 2016 года. [125] Он использует 16-уровневую сигнализацию PAM по четырем линиям со скоростью 3200 Мбод каждая, масштабируемую по сравнению с 10GBASE-T .
Интерфейсы чип-чип/чип-модуль
КАУИ-10
CAUI-10 — это 10-канальный электрический интерфейс со скоростью 100 Гбит/с, определенный в 802.3ba. [1]
CAUI-4
CAUI-4 — это 100-гигабитный 4-полосный электрический интерфейс, определенный в 802.3bm Annex 83E с номинальной скоростью передачи сигналов для каждой полосы 25,78125 ГБод с использованием модуляции NRZ. [3]
100ГАУИ-4
100GAUI-4 — это 100-гигабитный 4-канальный электрический интерфейс, определенный в 802.3cd Annex 135D/E, с номинальной скоростью передачи сигналов для каждой линии 26,5625 Гбод с использованием модуляции NRZ и RS-FEC(544,514), поэтому он подходит для использования с физическими уровнями 100GBASE-CR2, 100GBASE-KR2, 100GBASE-SR2, 100GBASE-DR, 100GBASE-FR1, 100GBASE-LR1.
100ГАУИ-2
100GAUI-2 — это двухполосный электрический интерфейс со скоростью передачи данных 100 Гбит/с, определенный в приложении 135F/G стандарта 802.3cd с номинальной скоростью передачи сигналов для каждой полосы 26,5625 Гбод с использованием модуляции PAM4 и RS-FEC(544,514), поэтому он подходит для использования с физическими уровнями 100GBASE-CR2, 100GBASE-KR2, 100GBASE-SR2, 100GBASE-DR, 100GBASE-FR1, 100GBASE-LR1.
100ГАУИ-1
100GAUI-1 — это однополосный электрический интерфейс со скоростью 100 Гбит/с, определенный в 802.3ck Annex 120F/G, с номинальной скоростью передачи сигналов для каждой полосы 53,125 Гбод с использованием модуляции PAM4 и RS-FEC (544,514), поэтому он подходит для использования с физическими уровнями 100GBASE-CR1, 100GBASE-KR1, 100GBASE-SR1, 100GBASE-DR, 100GBASE-FR1, 100GBASE-LR1.
Стандарты сменной оптики
Форм-факторы трансиверов 40G
Форм -фактор QSFP + указан для использования с 40-гигабитным Ethernet. Поддерживаются медный кабель прямого подключения (DAC) или оптические модули, см. рисунок 85–20 в спецификации 802.3. Модули QSFP+ на 40 Гбит/с также могут использоваться для предоставления четырех независимых портов 10-гигабитного Ethernet. [1]
Форм-факторы трансиверов 100G
Модули CFP используют 10-линейный электрический интерфейс CAUI-10.
Модули CFP2 используют 10-линейный электрический интерфейс CAUI-10 или 4-линейный электрический интерфейс CAUI-4.
Модули CFP4 используют 4-полосный электрический интерфейс CAUI-4. [126]
Модули QSFP 28 используют электрический интерфейс CAUI-4.
SFP-DD или модули Small Form-factor Pluggable – Double Density используют электрический интерфейс 100GAUI-2.
Существуют также стандарты модулей CXP и HD. [129] Модули CXP используют электрический интерфейс CAUI-10.
Оптические соединители
Интерфейсы малой дальности используют оптические разъемы MPO (Multiple-Fiber Push-On/Pull-off) . [1] : 86.10.3.3 40GBASE-SR4 и 100GBASE-SR4 используют MPO-12, а 100GBASE-SR10 использует MPO-24 с одной оптической линией на нить волокна.
Интерфейсы большой дальности используют дуплексные разъемы LC , при этом все оптические линии мультиплексированы с помощью WDM .
^ abcde "IEEE P802.3ba 40Gb/s and 100Gb/s Ethernet Task Force". официальный веб-сайт . IEEE. 19 июня 2010 г. Получено 24 июня 2011 г.
^ abcd "100 Gb/s Backplane and Copper Cable Task Force". официальный веб-сайт . IEEE. Архивировано из оригинала 28.02.2013 . Получено 22.06.2013 .
^ abcd "40 Gb/s and 100 Gb/s Fiber Optic Task Force". официальный веб-сайт . IEEE.
^ например IEEE 802.3bs-2017
^ "IEEE формирует группу по изучению высокоскоростных сетей для изучения следующего поколения технологии Ethernet". 2006-07-25. Архивировано из оригинала 2011-07-26 . Получено 2013-01-14 .
^ "IEEE 802.3 Higher Speed Study Group". IEEE802.org . Получено 17 декабря 2011 г. .
↑ Джефф Карузо (21 июня 2007 г.). «Группа продвигает 100-гигабитный Ethernet: рождается альянс «Дорога к 100G»». Network World . Получено 6 июня 2011 г.
^ "Уведомление об утверждении запроса на авторизацию проекта: утверждение P802.3ba" (PDF) . Совет по стандартам Ассоциации стандартов IEEE. 5 декабря 2007 г. Получено 6 июня 2011 г.
^ Карузо, Джефф (15.01.2008). «Работа по стандартизации следующего Ethernet начинается». NetworkWorld.
^ ab "IEEE P802.3ba 40Gbit/s and 100Gbit/s Ethernet Task Force". 2010-06-21.
^ "Стандарт IEEE 802.3ba выпущен". Веб-сайт Help Net Security . 21 июня 2010 г. Получено 24 июня 2011 г. Стандарт IEEE 802.3ba, ратифицированный 17 июня 2010 г., ...
^ ab "IEEE P802.3bg 40Gb/s Ethernet: Single-mode Fibre PMD Task Force". официальный веб-сайт целевой группы . IEEE 802. 12 апреля 2011 г. Получено 7 июня 2011 г.
^ "NetLogic Microsystems объявляет о выпуске первой в отрасли двухрежимной четырехпортовой объединительной платы 10GBASE-KR и 40GBASE-KR4 PHY с энергоэффективным Ethernet". Business Wire (пресс-релиз). NetLogic Microsystems. 13 октября 2010 г. Архивировано из оригинала 29 июня 2013 г. Получено 24 июня 2013 г.
^ "Mellanox Technologies". Архивировано из оригинала 14 июля 2011 г. Получено 25 сентября 2009 г.
^ "InterBOARD CFP 100GBASE-SR10 Parallel Optical Module". коммерческий веб-сайт . Reflex Photonics Inc. Архивировано из оригинала 2010-02-24 . Получено 7 июня 2011 г.
^ "Корпорация Finisar – Finisar First продемонстрировала 40-гигабитный Ethernet LR4 CFP-трансивер на расстоянии более 10 км от оптоволокна на выставке ECOC". Архивировано из оригинала 27 февраля 2010 г. Получено 25 сентября 2009 г.
^ "Sumitomo Electric разрабатывает трансивер 40GbE". Архивировано из оригинала 2 января 2015 г. Получено 25 сентября 2009 г.
^ "Hitachi и Opnext представляют приемник для 100GbE и демонстрируют передачу на расстояние 10 км по SMF" . Получено 26 октября 2009 г.
^ "Форм-факторы SSD | SNIA".
^ "Quellan QLx411GRx 40G Evaluation Board". Архивировано из оригинала 2009-06-30 . Получено 25 сентября 2009 .
^ "Продукты для обеспечения видимости сети и тестирования сети". Keysight .
^ "Avago Technologies, Infinera & Ixia представят первый 100-гигабитный Ethernet". YouTube . Архивировано из оригинала 2014-06-30 . Получено 7 марта 2012 .
^ "Ixia First to Offer 100 GE Testing Capability". Пресс-релиз . Ixia. 29 сентября 2008 г. Получено 7 июня 2011 г.
^ "40 Гбит/с и 100 Гбит/с Тестирование: Обзор". коммерческий веб-сайт . Ixia . Получено 7 июня 2011 г.
^ "Discovery Semiconductors – 100 Gb Ethernet (4 x 25 Gb/s) Quad PIN-TIA Optical Receiver". коммерческий веб-сайт . Получено 7 июня 2011 г.
^ "JDSU представляет самый надежный в отрасли тестовый набор 100 Gigabit Ethernet". Пресс-релиз . JDS Uniphase. 19 августа 2009 г. Архивировано из оригинала 26 января 2013 г. Получено 7 июня 2011 г.
^ "40/100 GbE: Тестирование следующего поколения высокоскоростного Ethernet". коммерческий веб-сайт . Spirent Communications. Архивировано из оригинала 21 декабря 2010 г. Получено 7 июня 2011 г.
^ "EXFO и Opnext достигли полной совместимости, успешно протестировав IEEE-совместимую 100-гигабитную Ethernet-оптику". Пресс-релиз . 11 января 2010 г. Архивировано из оригинала 30 июля 2012 г. Получено 7 июня 2011 г.
^ "Семинар по 100-гигабитному Ethernet прошел с огромным успехом". Новости DTU . Технический университет Дании. 2 февраля 2011 г. Архивировано из оригинала 2011-07-19 . Получено 7 июня 2011 г.
↑ Торбен Р. Симонсен (26 января 2011 г.). «Dansk virksomhed klar med test для Ethernet 100 Гбит». Электроник Бранчен . Архивировано из оригинала 15 июля 2012 г. Проверено 7 июня 2011 г.(датский)
^ "Calnex Solutions Limited | Calnex Solutions запускает первый в отрасли тестер 100GbE для синхронизации". RealWire . 19 ноября 2014 г. Получено 22 октября 2015 г.
^ «Первый в отрасли эмулятор ухудшения качества связи 100G помогает снизить влияние задержки в высокоскоростных сетях Ethernet». corporate.spirent.com . 15 апреля 2015 г. Архивировано из оригинала 22 декабря 2015 г. Получено 22 октября 2015 г.
^ "Аттеро". www.spirent.com . Спирент . Проверено 15 ноября 2017 г.
^ "Frost & Sullivan признает технологическое развитие VeEX". Архивировано из оригинала 2015-06-23 . Получено 2017-02-09 .
^ "VeEX представляет самый маленький в отрасли многофункциональный многозадачный анализатор для сетей 40/100G. | VeEX Inc. | The Verification EXperts". veexinc.com . Получено 09.02.2017 .
^ "VeEX улучшает платформу UX400 с помощью тестовых модулей CFP2 и CFP4 следующего поколения |". advanced-television.com . 8 июня 2015 г. Получено 09.02.2017 .
^ "VeEX представляет 600G тестирование для своей платформы UX400 |". advanced-television.com . 9 июля 2015 . Получено 2017-02-09 .
^ «Mellanox обеспечивает комплексное решение для межсетевых соединений со скоростью 100 Гбит/с с выпуском адаптера ConnectX-4 | NVIDIA». www.mellanox.com .
^ "Mellanox объявляет о выпуске медных кабелей прямого подключения со скоростью 100 Гбит/с и активных оптических кабелей | NVIDIA". www.mellanox.com .
^ "Mellanox представляет первый в мире коммутатор Open Ethernet 25/100 Gigabit | NVIDIA". www.mellanox.com .
^ Пал Варга (1 мая 2013 г.). "Платформа разработки Aitia C-GEP?". FPGA Networking . Получено 6 июня 2015 г.
^ Пал Варга (6 июня 2016 г.). "FPGA IP core for 100G/40G ethernet?". FPGA Networking . Получено 6 июня 2016 г. .
^ Джим Даффи (1 мая 2013 г.). "Arista уходит от Cisco/Insieme на 100G SDN?". Network World . Архивировано из оригинала 2013-05-17 . Получено 24 мая 2013 г.
^ Кристин Бент (16 июля 2014 г.). «Arista Leading 100GbE Charge With 7280E Switch Series Launch». CRN . Получено 18 февраля 2016 г. .
^ Даффи, Джим (13 ноября 2012 г.). «Extreme присоединяется к Cisco, Brocade, Huawei на 100G». Network World. стр. 1. Архивировано из оригинала 2013-01-23 . Получено 18 января 2013 г.
^ "Сравнение моделей Dell Force10 S-серии" . Получено 2 марта 2013 г.
^ "Технические данные серии PowerConnect 8100" . Получено 2 марта 2013 г. .
^ "Chelsio представляет 40-гигабитный Ethernet-адаптер (40GbE), устанавливает новую планку производительности для высокоскоростного Ethernet". Пресс-релиз . 11 июня 2013 г. Архивировано из оригинала 2013-07-18 . Получено 20 июня 2013 г.
^ "100G в маршрутизаторах" (PDF) . Презентация Juniper Networks на ECOC 2009 .
^ "Verizon успешно завершила первые в отрасли полевые испытания оптической сетевой передачи данных со скоростью 100 Гбит/с". Архивировано из оригинала 2014-07-14 . Получено 2018-11-30 .
^ "Verizon завершила ведущее в отрасли полевое испытание 100G Ethernet". Архивировано из оригинала 2016-06-11 . Получено 2018-11-30 .
^ «Подход к ядру, меняющий правила игры».
^ "Сетевой процессор Alcatel-Lucent FP3 маршрутизирует на скорости 400 Гбит/с". Пресс-релиз . 29 июня 2011 г. Получено 24 июня 2013 г.
↑ Дэвид Голдман (21 мая 2012 г.). «Как Alcatel-Lucent сделал Интернет в 5 раз быстрее». CNN Money . Получено 24 июня 2013 г.
^ "100 Gigabit Ethernet (100GE): Услуги, выпущенные на скорость". Веб-сайт компании . Архивировано из оригинала 2012-11-16 . Получено 24 июня 2013 г.
^ "Brocade готов представить 100G Ethernet". Brocade . Архивировано из оригинала 2012-10-15.
^ "3 новых сервиса запущены AMS-IX на мероприятии MORE IP". Архивировано из оригинала 2012-07-19 . Получено 2011-09-05 .
^ «Транспортные решения Cisco NGN» (PDF) .
^ Мацумото, Крейг (11 апреля 2011 г.). "AT&T, Comcast Go Live With 100G". Легкое чтение . Получено 17 декабря 2011 г.
^ Лю, Стивен (25 июля 2011 г.). «Cisco Live! Демонстрация 100GbE на CRS-3 и ASR 9000 Series». blogs.cisco.com. Архивировано из оригинала 21 декабря 2011 г. Получено 17 декабря 2011 г.
^ «Cisco представляет сеть будущего, которая может учиться, адаптироваться и развиваться». newsroom.cisco.com. 20 июня 2017 г. Получено 10 сентября 2019 г.
^ «Ваш катализатор для прошлого, настоящего и будущего». blogs.cisco.com. 29 апреля 2019 г. Получено 10 сентября 2019 г.
^ "Huawei успешно разрабатывает прототип 100 Gigabit Ethernet WDM". Архивировано из оригинала 2012-03-24 . Получено 2011-09-05 .
^ "Huawei запускает первые в мире комплексные решения 100G". Архивировано из оригинала 2012-10-11 . Получено 2011-09-05 .
^ «Российский МегаФон заключил контракт на поставку магистральных сетей с Huawei». 3 июня 2020 г.
^ «Huawei представляет первую в мире высокоскоростную линейную карту 200G для маршрутизаторов».
^ «Решение Huawei 200G».
^ «Оборудование Huawei 100G успешно проходит тестирование в России». Архивировано из оригинала 25 февраля 2012 г. Проверено 5 сентября 2011 г.
^ «Juniper Networks представляет революционный интерфейс Ethernet 100 Gigabit для маршрутизаторов серии T».
^ "Internet2 набирает обороты с сетью Ethernet 100G". 12 ноября 2010 г.
^ "Juniper демонстрирует первый в отрасли реальный трафик 100G от ядра сети до периферии". Архивировано из оригинала 2012-07-09 . Получено 2011-09-05 .
^ «Verizon — первый поставщик услуг, объявивший о развертывании 100G в сети США».
^ "Развертывание 100GE" (PDF) . JANET UK .
^ "iiNet представляет 100GbE с новой магистралью Juniper Networks".
^ «Сети Juniper — Жизнь начинается на расстоянии 40(км) — 100G ZR Optics».
^ "Стандарт IEEE 802.3". Архивировано из оригинала 5 декабря 2012 года.
^ Реймер, Джереми (24 июля 2007 г.). «Новый стандарт Ethernet: не 40 Гбит/с, не 100, а оба». ars technica.
^ "CFP Multi-Source Agreement". официальный веб-сайт . Архивировано из оригинала 2009-04-04 . Получено 24 июня 2011 г.
^ ab Грег Хэнкинс (20 октября 2009 г.). "IEEE P802.3ba 40 GbE and 100 GbE Standards Update" (PDF) . Североамериканская группа сетевых операторов (NANOG) 47 презентаций . Получено 24 июня 2011 г. .
^ Джон Д'Амброзия. "IEEE P802.3ba Objectives" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 2009-08-24 . Получено 25 сентября 2009 .
^ Ilango Ganga (13 мая 2009 г.). "Отчет главного редактора" (PDF) . Публичный отчет IEEE P802.3ba 40Gb/s and 100Gb/s Ethernet Task Force . стр. 8. Получено 7 июня 2011 г.
^ Иланго Ганга; Брэд Бут; Говард Фрейзер; Шимон Мюллер; Гэри Николл (13 мая 2008 г.). «IEEE P802.3ba 40Gbit/s and 100Gbit/s Ethernet Task Force, May 2008 Meeting».
^ Андерсон, Джон. «Обоснование двухдиапазонного Rx в 40GBASE-FR» (PDF) .
^ "10 x 10 MSA – недорогой подключаемый оптический трансивер 100 ГБ/с". официальный веб-сайт . Соглашение о нескольких источниках 10x10. Архивировано из оригинала 21 июня 2011 г. Получено 24 июня 2011 г.
^ "Ведущие отраслевые коллеги объединяют усилия для разработки недорогого соглашения 100G Multi-Source". Пресс-релиз Businesswire . 7 декабря 2010 г. Получено 24 июня 2011 г.
^ "10X10 MSA ратифицирует спецификацию для недорогих 100 Гбит/с 2-километровых соединений" (PDF) . Пресс-релиз . 10x10 MSA. 4 марта 2011 г. Архивировано из оригинала (PDF) 2011-07-18 . Получено 24 июня 2011 г. .
^ «Технические данные модулей Cisco CPAK 100GBASE».
^ "Тестирование совместимости CFP2, CPAK и QSFP28 с интерфейсами CEI-28G-VSR и CEI-25G-LR от разных поставщиков во время выставки ECOC 2013" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2016-05-23 . Получено 2019-02-04 .
^ Дэниел Дав. "Оптические модули 4X25G и будущая оптика" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 2014-02-11 . Получено 2013-07-04 .
Дальнейшее чтение
Обзор требований и приложений для 40-гигабитного Ethernet и 100-гигабитного Ethernet. Обзор технологий. Белая книга (Архив 2009-08-01) – Ethernet Alliance
Обзор технологий 40 Gigabit Ethernet и 100 Gigabit Ethernet. Белая книга – Ethernet Alliance
Внешние ссылки
Альянс Ethernet
"Шпаргалка по 100G Ethernet: сборник статей, слайд-шоу, мультимедийного контента по 100G Ethernet". Network World . 19 ноября 2009 г. Получено 24 августа 2016 г.
Рабочая группа IEEE P802.3ba 40 Гбит/с и 100 Гбит/с Ethernet
IEEE P802.3ba 40 Гбит/с и 100 Гбит/с Ethernet Целевая группа для общественных мест
Документы группы по изучению более высоких скоростей