2020 年 4 月 6 日,25 Gb 以太網聯盟發布更名通知,將名稱變更為“以太網技術聯盟”,聯盟成員包括思科、Arista、博通、Dell、Google,Mellanox和微軟等。與此同時,聯盟發布了用于800千兆位以太網 (GbE)的 800GBASE-R規范(以下簡稱:800 GbE 規范)。
800 GbE 規范引入了新的介質訪問控制(MAC) 和物理編碼子層 (PCS)。它基本上重新利用了來自 IEEE 802.3bs 標準的兩組現有 400GbE 邏輯,并進行了一些修改,以便將數據分布在八個 106 Gb/s 物理通道上。由于 PCS 被重用,因此保留了標準 RS(544, 514) 前向糾錯,以便與現有物理層規范簡單兼容。
以太網技術聯盟技術工作組主席Rob Stone表示:“這項工作的目的是盡可能地重新調整標準400GbE 邏輯的用途,以創建 800 GbE MAC 和 PCS 規范,同時為實現多速率以太網端口的用戶提供最小的開銷成本。800 GbE 規范是以該聯盟的新名稱首次發布的令人興奮的消息,反映了該組織的真正能力。我們為我們的成員公司在完成此規范方面的辛勤工作感到自豪。”
通過新思科技的描述,我們也能夠看到一些800 GbE 規范的好處,數據中心采用可擴展的網絡架構構建如葉脊架構。葉脊架構需要大量互連,因為每個葉交換機都扇出到每個主干交換機,從而最大限度地提高服務器之間的連接性。這反過來又推動了以400Gb/s 和 800Gb/s 運行的以太網互連的變化。向 800 Gb/s 以太網的轉變不僅可以節省電力,還可以節省面積,從而增加互連密度。
以太網的發展速度可謂驚人,從1995年的100M到如今的800G,以太網用25年的時間將網絡速度提升網絡數千倍,通過新思科技整理的下圖可能感受更為直觀。
圖源:新思科技
800 GbE 規范中提到,800Gb/s以太網技術被設計為使用8個106Gb/s 通道的接口,是使用2xClause 119 PCS (400G) 連接以 800 Gb/s 運行的單個MAC。 下圖顯示了系統架構。請注意,至少就目前而言,目前800 GbE 規范中并未定義800G PMD。2x400G PMD 可用于形成 800G 接口,例如 2x400GBASEDR4 模塊。這種架構可以支持 8x106.25G、16x53.125G 甚至更慢的接口,但8x106.25G 是主要焦點。
圖源:以太網技術聯盟
機器學習、人工智能和流媒體游戲服務等新的數據中心業務流量正在推動端到端以及到用戶的成倍的數據增長。速率接口從100GbE到400GbE實現了速率的4倍增長,如今800GbE也已經整裝待發。
在800G以太網的落地過程中,成立于2019年9月5日的800G Pluggable MSA工作組將起到積極的帶動作用。800G Pluggable MSA工作組旨在促進數據中心運營商與基礎設施、設備、光模塊,光/電芯片和連接器供應商之間的交流與協作。重點在數據中心網絡互連場景,旨在確定最佳的互連體系結構,定義800G可插拔光模塊的接口規格,構建生態系統并指導行業的健康發展。
800G-SR8和800G-FR4出現在800G Pluggable MSA工作組定義的第一個800G規范中,前者是一種適用于短距離傳輸應用且具有成本效益的8x100G模塊,在單模光纖上可以傳輸60-100米;后者則提出4 x 200G的光模塊,需要支持新的FEC功能。
從產業鏈進程來看,目前測試廠商和IP廠商在800G以太網的研發方面較為領先。2021年6月21日,是德科技宣布,該公司與四通道小型可插拔雙密度(QSFP-DD800)生態系統中的高速以太網合作伙伴聯手,成功完成了物理設計驗證解決方案的演示。
QSFP-DDMSA聯合主席、Molex行業標準總監ScottSommers表示:“為了滿足新一代數據中心關于信號完整性、熱性能和端口密度的要求,QSFP-DD的外形尺寸不斷改進。借助整個行業都在大力推進QSFP-DD基礎設施建設這一東風,是德科技推出了新型G800產品。”
新思科技則從IP層面幫助解決設計挑戰。使用多層以太網協議進行設計時的一個典型挑戰是確保MAC、PCS 和物理介質附件 (PMA) 子層在集成后提供最佳性能和延遲。在 800G 時,數據路徑盡可能高效以確保最低延遲變得更加重要。如果數據路徑的不同部分來自不同的供應商,那么建立互操作性可能是一項艱巨的任務,特別是因為 800G 以太網尚未被 IEEE 標準化。
新思科技目前提供可配置控制器和經過硅驗證的PHY,速度高達 400G/800G,以及其他驗證IP。
此外,也能夠看到諸如思博倫與旭創科技,兩家公司合作完成了800G以太網互操作性的演示。
不過,從800 GbE 規范能夠看出,800G以太網更多是對400G的連接擴展,在具體使用上是400G的延伸。比如,800 GbE 規范中提到,MLD技術的一個重要方面是為每個虛擬通道使用唯一的對齊標記 (AM)。對于400Gb/s,AM每163,840 x 257b塊插入到條帶數據流中。這將在800 Gb/s中得以延續(并保持每個400G流的相同間隔)。但插入的AM將增加兩倍,并且必須修改 AM 以確保一致的 800 Gb/s數據流,并防止錯誤配置的400 Gb/s 端口無法同步到 800 Gb/s數據流。這些調整并不是特別困難,難的是以太網如何進入T級,這個思科已經研究很多年了,原本在400G之后業界預期的也是T級,但現在來看還要時間。
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