100-гигабитный Ethernet (100 Gigabit Ethernet (GbE))


Статус статьи

Не проверено экспертами


Назначение

Скорость 100-гигабит в секунду позволит обеспечить доступную высокоскоростную связь между научно-исследовательскими центрами по всей стране. Данная технология будет способствовать развитию науки, и повышать доходность коммерческого сектора телекоммуникаций.


Общие сведения

100-гигабитный Ethernet (или 100GbE) — стандарт Ethernet, разработанный группой IEEE P802.3ba Ethernet Task Force в период с ноября 2007 года по июнь 2010 года. Этот стандарт является следующим этапом развития группы стандартов Ethernet, имевших до 2010 года наибольшую скорость в 10 гигабит/с. В новом стандарте, IEEE Std 802.3ba-2010, обеспечивается скорость передачи данных в 40 и 100 гигабит в секунду, при совместном использовании нескольких 10 гбит/с или 25 гбит/с линий связи (lane).

История проекта:

  • 18 июля 2006 IEEE 802.3 на пленарном собрании, проходящем в Сан-Диего (San Diego), проявил интерес к созданию стандарта
  • В сентябре 2006 года состоялось первое заседание инициативной группы HSSG (Higher Speed Study Group)
  • В ноябре 2007 года состоялось последнее заседание инициативной группы
  • 5 декабря 2007 года инициативная группа разработчиков стандарта формально принята, под названием P802.3ba, в IEEE LMSC
  • В январе 2008 года состоялось первое заседание инициативной группы P802.3ba
  • В марте 2009 года IEEE 802.3 выпускает бюллетень для рабочих групп
  • В ноябре 2009 года IEEE LMSC выпускает бюллетень для спонсорских организаций
  • В январе 2010 года состоялось первое заседание группы, разрабатывающей 40-гигабитный Ethernet использующий одномодовое оптическое волокно PMD
  • 25 марта 2010 группа P802.3bg принимает стандарт на 40 гбит/с одномодовое PMD-волокно
  • 17 июня 2010 — принятие стандарта IEEE 802.3ba.


Актуальность использования

Многоканальные 100GbE соединения небольшой дальности с точки зрения стоимости и надежности выглядят перспективнее используемых в настоящее время планарных матриц поверхностно-излучающих 10Gbps лазеров (VCSEL arrays) и в ближайшее время скорее всего появятся в продуктах с оптической матрицей коммутации — таких как Juniper TX и Cisco СRS FCC.


Эффекты от внедрения (использования)



Принцип функционирования

В стандартах 40/100-гигабитного Ethernet содержится описание нескольких различных стандартов физического уровня (PHY). Сетевые устройства могут использовать различные типы PHY путём использования сменных PHY-модулей. Модули, использующие оптическое волокно, стандартизированы в 802.3ba а в различных multi-source agreements, MSA (соглашения между различными производителями). Один из стандартизованных модулей, поддерживающий и 40 и 100-гигабитный Ethernet, — это CFP MSA (англ. C form-factor pluggable), который может использоваться для расстояний 100 и более метров. Модули QSFP и CXP обеспечивают работу на меньших дистанциях.

Стандарт 802.3ba поддерживает только полнодуплексный режим работы.

При разработке PHY-части стандарта ставились цели:

  1. Сохранить формат кадров Ethernet стандарта 802.3, использующих формат 802.3 MAC
  2. Сохранить минимальные и максимальные размеры кадра (FrameSize), совпадающие с текущей редакцией стандарта 802.3
  3. Обеспечить в точке сопряжения MAC/PLS уровень ошибок (en:Bit error ratio) не выше 10^{-12} (то есть не более 1 ошибки в среднем на каждые 10^{12} бит)
  4. Обеспечение соответствующей поддержки Оптических Транспортных Сетей (англ. Optical Transport Network, OTN)
  5. Скорость передачи данных на уровне MAC в 40 и 100 гигабит в секунду
  6. Разработка вариантов уровня PHY для работы через одномодовое оптическое волокно (SMF), многомодовое оптическое волокно OM3 (MMF), кабели с медными проводниками и через объединительные платы (backplane).


Опыт применения

Задача передачи 40 и 100 Гбит/с сигнала по оптическому кабелю OM3 на 100 м (40GBASE-SR4 и 100GBASE-SR10) была решена с использованием волн около 850 нм, сходной с таковой в стандарте 10GBASE-SR. Передача сигнала со скоростью 40 Гбит/с по печатным платам на расстояния до 10 м (40GBASE-KR4) реализуется использованием 4 линий стандарта 10GBASE-KR. Работа на расстояниях 10 и 40 км реализуется с использованием 4х разных длин волн (около 1310 нм) и используют оптические элементы со скоростью передачи данных 25 Гбит/с (для 100GBASE-LR4 и 100GBASE-ER4) и 10 Гбит/с (для 40GBASE-LR4).


Ссылки


Архитектурные кейсы, связанные с технологией