以太網(wǎng)（Ethernet）的發(fā)展：100G以太網(wǎng)之路-基礎(chǔ)電子

精品文檔-下載后可編輯以太網(wǎng)（Ethernet）的發(fā)展：100G以太網(wǎng)之路-基礎(chǔ)電子網(wǎng)絡(luò)流量快速增長很快就突破了當(dāng)前以太網(wǎng)傳輸速度標(biāo)準(zhǔn)的極限。目前我們應(yīng)當(dāng)做些什么才能保證網(wǎng)絡(luò)能夠?yàn)槲磥碛脩舻男滦枨笞龊脺?zhǔn)備？讓我們先來看一下當(dāng)前以太網(wǎng)是如何應(yīng)用的。

先看一下圍繞以太網(wǎng)的整個(gè)體系是怎樣的？仔細(xì)看一下（圖1），以太網(wǎng)體系可以分成四個(gè)不同的部分：內(nèi)容供應(yīng)商、寬帶接入網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心和企業(yè)、研究以及政府機(jī)構(gòu)。將這四個(gè)部分連接起來的就是互聯(lián)網(wǎng)主干。

圖1：以太網(wǎng)體系

傳統(tǒng)上，以太網(wǎng)在數(shù)據(jù)中心和企業(yè)局域網(wǎng)占主導(dǎo)地位。過去七年時(shí)間里，我們看到以太網(wǎng)開始滲透到整個(gè)體系的其它部分。首先，研究和教育機(jī)構(gòu)開始將以太網(wǎng)作為為科學(xué)家提供大型計(jì)算資源的經(jīng)濟(jì)方式。今天，寬帶接入網(wǎng)絡(luò)中采用以太網(wǎng)的趨勢(shì)也很明顯，以太網(wǎng)的成本優(yōu)勢(shì)和帶寬靈活性提供了具有吸引力的價(jià)格選擇。這些市場(chǎng)的發(fā)展導(dǎo)致以太網(wǎng)市場(chǎng)的快速發(fā)展，并且推動(dòng)了會(huì)聚在以太網(wǎng)技術(shù)的長期趨勢(shì)。

推動(dòng)對(duì)更高速度以太網(wǎng)技術(shù)的需求是什么呢？我們可以看到多種趨勢(shì)的會(huì)聚正在推動(dòng)對(duì)更高速度以太網(wǎng)的需求。其中主要的因素就是視頻等帶寬密集應(yīng)用推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)流量快速增長。隨著因特網(wǎng)娛樂應(yīng)用不斷增加，從企業(yè)到主干在內(nèi)的每網(wǎng)絡(luò)都在逼近其當(dāng)前的速度極限。

那么我們?nèi)绾蝸硖岣呔W(wǎng)絡(luò)帶寬呢？整個(gè)體系的許多部分正在轉(zhuǎn)向萬兆（10G）以太網(wǎng)，但網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流量的增長速度已經(jīng)快速超過萬兆以太網(wǎng)的能力。這在很大程度上是由于鏈路匯接（LAG）問題導(dǎo)致的。目前普遍使用鏈路匯接技術(shù)將多個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)管道匯接到單個(gè)虛擬管道中。LAG主要是針對(duì)大約四個(gè)鏈路進(jìn)行性能和管理優(yōu)化的。在整個(gè)生態(tài)體系的一些部分，業(yè)務(wù)流量幾乎每年翻一番，并且到2022年都將保持這一速度。即使四個(gè)萬兆以太網(wǎng)管道連接起來，也不足以提供所需要的容量。要滿足需求，需要更新的技術(shù)。這也是目前IEEE正在開發(fā)的。

IEEE高速研究組（HigherSpeedStudyGroup）近同意研究在40Gbps和100Gbps下一代以太網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。兩種速度主要針對(duì)服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)方面不同的需求。IEEE研究40Gbps主要針對(duì)計(jì)算應(yīng)用，而100Gbps則主要針對(duì)和匯接應(yīng)用。通過提供兩種速度，IEEE意在保證以太網(wǎng)能夠更高效更經(jīng)濟(jì)地滿足不同應(yīng)用的需要，進(jìn)一步推動(dòng)基于以太網(wǎng)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)會(huì)聚。

表1給出的是40Gbps和100Gbps的初技術(shù)規(guī)格。每種速度針對(duì)不同的應(yīng)用，如技術(shù)規(guī)格列表中所示。

表1：40G和100G物理層信號(hào)技術(shù)要求

要達(dá)到這么高的速度，需要重新考慮系統(tǒng)設(shè)計(jì)。2022年，業(yè)界將開始討論和研究如何在系統(tǒng)級(jí)支持40G和100G以太網(wǎng)。10年前，系統(tǒng)背板通道是2.5Gbps，當(dāng)時(shí)許多人的預(yù)測(cè)是快的理論速度是3.1Gbps。今天我們正在開發(fā)10個(gè)4Gbps和4個(gè)25Gbps的背板通道。

隨著系統(tǒng)要求的提升，系統(tǒng)功率也在提高。4個(gè)25Gbps通道需要更大電源；100Gbps處理器需要更大量的存儲(chǔ)器，當(dāng)然也需要更大功率；微處理技術(shù)也需要更大功率。對(duì)此，需要尋找解決方案。功率事關(guān)未來。同時(shí)，功率也是重大的障礙。我們需要保證電路板的供電。不僅要為電路板供電，還需要控制如此大的功率并保證系統(tǒng)冷卻。隨著我們轉(zhuǎn)向速度更快的以太網(wǎng)，這些都是業(yè)界面對(duì)的主要問題。

今天，如果考慮網(wǎng)絡(luò)容量，我們必須面對(duì)這樣的事實(shí)，即帶寬遇到了問題。