Bagaimana proses paket antarmuka Ethernet 40 Gbit / s dalam silikon?

24

Antarmuka Ethernet 40 Gbit / s harus memiliki sinyal 40 GHz. Bagaimana teknologi IC silikon umum menangani binatang eksotis seperti itu?

Dugaan terbaik saya adalah bahwa secara internal berbagai bus paralel digunakan, tetapi saya belum menemukan banyak hal internal.

digital-logic ethernet optoelectronics Watson Ladd
sumber
20
Anda tidak memerlukan sinyal 40GHz untuk mentransfer 40 miliar bit, karena Anda dapat mengirim banyak bit dalam satu siklus clock. Misalnya dengan membedakan lebih banyak level tegangan (seperti pada SSD TLC, MLC ...) atau mentransmisikan beberapa kali dalam satu jam dengan memompa
phuclv
3
Atau dengan mentransmisikan beberapa kabel paralel.
user253751
1
atau jika analog disertakan, beberapa frekuensi + fase, dll ...
Mark K Cowan

Jawaban:

23

Ada beberapa cara bagaimana Anda dapat membuat tautan data lebih cepat:

  • buat lebih banyak transmisi per detik
  • kirim lebih banyak bit per transmisi
  • jalankan beberapa tautan secara paralel

40G Ethernet melakukan semua ini: menurut Wikipedia , ia menggunakan 4 saluran, masing-masing berjalan pada 1,6GHz dan mentransmisikan 6,25 bit per siklus clock, yang menghasilkan 40Gbit / detik total bandwidth.

Berikut adalah gambar yang menunjukkan kepada Anda bagaimana kaitannya dengan teknologi Ethernet lainnya (berhenti pada 10G; 40G menggunakan kabel yang lebih baik dan / atau jarak yang lebih pendek untuk mencapai 4 kali bandwidth spektral):

masukkan deskripsi gambar di sini

Dmitry Grigoryev
sumber
Bagaimana "bit per hertz" unit? Bukankah itu "bit per siklus" atau "bits per detik per hertz"?
R ..
@ R .. Unit harus hanya "bit". Hz adalah 1/s, jadi #channels * bits * adalah bandwidth spektral [1]*[b]/[s], yang merupakan kecepatan. Bit per detik per hertz adalah [b]/[s]/[1/s] = [b][s]/[s] = [b].
Iwillnotexist Idonotexist
Yah itu tergantung pada apakah Anda menganggap siklus sebagai "unit" atau jumlah unit-kurang. Tapi ya.
R ..
2
@ R .. Saya mengganti "bits per hertz" dengan "bits per sample", yang memang lebih akurat.
Dmitry Grigoryev
5
Grafik itu sangat bagus :)
rackandboneman
38

40G Ethernet sebenarnya adalah empat tautan fisik 10G yang berjalan secara paralel. FPGA modern memiliki perangkat keras SERDES yang dapat berjalan pada kecepatan lebih dari 10 Gbps, dan biasanya menggunakan empat bus 32-bit yang beroperasi pada 312,5 MHz di dalam FPGA. Itu memberi Anda kecepatan data tepat 40.000 Gbps.

Dave Tweed
sumber
18
... dan tautan 10G tidak akan benar-benar membawa sinyal RF 10GHz, standar ethernet 10G yang umum dimaksudkan untuk bekerja pada pemasangan kabel yang ditentukan untuk 250MHz. Bandwith adalah dari menggunakan skema modulasi yang sesuai ... Bagaimana demodulator mendistribusikan informasi yang dipulihkan "ke seluruh IC" terserah ....
rackandboneman
7
@JayKeegan Teorema Shannon-Hartley mengatakan Anda dapat melakukan itu jika Anda memiliki SNR 2 ^ 40 - 1, yaitu sekitar 120dB.
pengguna253751
2
Koneksi 10G tembaga mendistribusikan bandwidth pada keempat pasang kabel, sehingga masing-masing pasangan hanya menangani 10 bit / Hz, membutuhkan sekitar 30 dB SNR. Oleh karena itu, sambungan tembaga 40G (4 kabel) menggunakan 16 pasang kabel fisik.
Dave Tweed
2
Contoh sederhana Hz! = Bps: jika Anda dapat membedakan dengan kenaikan 1 V antara 0 V dan 7 V, sinyal 100 Hz dapat mengirim log2 (8) * 100 = 300 Bps
Ryan Cavanaugh
4
@JayKeegan Anda mungkin sedang berpikir tentang skema modulasi yang disebut ASK (Transmitting = 1, Not Transmitting = 0) atau BPSK (Fase 0 derajat = 0, Fase 180 derajat = 1). Tetapi itu bukan satu-satunya skema modulasi. Misalnya, Anda secara teoritis dapat mengirimkan bit informasi yang tak terbatas ke saluran tanpa suara hanya dengan mengirim sinyal dengan tegangan DC yang sangat tepat atau tegangan AC di telepon dan membacanya dengan sangat tepat di ujung lainnya. Hal yang sama juga dapat dilakukan dengan menggunakan sinyal dengan frekuensi atau fase yang sangat tepat. Alasan Anda tidak bisa melakukan ini tentu saja berisik .
Iwillnotexist Idonotexist
0

Lihat kain merah IEEE, Journal of Solid State Circuits, di perpustakaan. Hampir setiap masalah memiliki diskusi penerima 40GigaBit.

analogsystemsrf
sumber