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以太网络自动协商与欧洲杯链路训练对于 NRZ及PAM4的应用-2020时间

发表日期:2020/11/05 浏览次数:

。而实际上,”云”即代表着一个数据中心的全球网络,不断努力以提供欧洲杯的带宽和更少的中断,以便执行欧洲杯的欧洲杯来可以为欧洲杯的客户提供欧洲杯的服务。

自从2002年批准了 IEEE 802.3ae10Gb/s 规格以来,以太网领域迅速扩展,成功地部署了 25G/s 和 100Gb/s 的数据速率(IEEE 802.3by – 2016),现在成功利用脉冲幅度实现了50GbE 调制 x4(PAM4),聚合后为 100/200 和 400Gb/s(IEEE 802.3cd – 2018)。采用已广泛应用于生态系统的各个方面,IEEE 标准组织继续扩展以实现更高的数据速率,以支持以更少的端口数来实现更大带宽的需求.

以太网测试

这些进步带来了在 #NextEraEthernet 生态系统中建立物理链接的一系列新挑战。在开始任何通信之前,必须使用匹配的配置来设置链接端点。这可以是固定设置来进行,但是在某些情况下,端点间相互 “协商” 以找到两端均支持的最佳配置,这动作称为“自动协商”.

对于数据中心中大多数设置于机架内的通信应用,铜电缆线 – 直接连接电缆(DAC)– 为事实上的标准应用,因为它们是在短距离,高速通信中最为经济及高效率的解决方案。当使用DAC时,最重要的是要微调发送欧洲杯端的特性以通过链路进行传输。为此,端点通过交换训练序列 (Training) 数据包执行“链接训练 (Link Training)”。

正如 AN (Auto-Negotiation) 的过程所指出的那样,链路训练有许多重要的新功能,可以实现最佳的帧 (Frame) 传输。今天观察到的一个常见问题为 : 从 AN 完成到 TS 开始的过渡中 , 存在简单的时序不匹配。如果经过了太多时间,则链接将超时并再次恢复为 AN。为了确定这些交互符合相关的规范 , 这需要新的方法和工具。


NRZ和PAM4线路代码

许多以太网连接都基于不归零(NRZ)线路代码,该代码每个时钟符号传送1位。到目前为止,此速度已用于高达25 Gbps的SerDes速度。当前标准定义的100 Gbps以太网连接聚合在四个25 Gbps SerDes上,甚至更老的标准也定义了在10 Gbps SerDes上发送100GbE。通过以欧洲杯25 Gbps SerDes的较高倍数发送欧洲杯,可以实现更高的传输速率。

但是减少频谱带宽和减少用于欧洲杯的SerDes数量的愿望为高速欧洲杯带来了新的线路代码:PAM4(脉冲幅度调制),它通过使用4个欧洲杯电平在单个符号中编码两位。这样可以提供53.125 Gbps的SerDes,其符号率(或波特率)为26.5625 GBaud。为简单起见,这些通常称为50 Gbps或25 GBaud SerDes。图1说明了NRZ和PAM行代码之间的区别。

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使用PAM4信令,可以用八个50 Gbps SerDes实现400GbE接口,可以用四个50 Gbps SerDes实现200GbE接口。也定义了具有两个50 Gbps SerDes的新版本100GbE接口和具有一个50 Gbps SerDes的50GbE接口。

图2表示新的IEEE标准802.3bs和802.3cd中定义的接口。大部分基于PAM4线路代码;但是,还定义了一个400GE接口,该接口使用带有NRZ线路代码的16-25 Gbps SerDes。该配置适用于光学互连,并未被广泛采用。

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使用 PAM4 线路代码传输 50 Gbps 的信息所需的带宽大约与 NRZ 线路代码发送的 25 Gbps 的带宽相同。但是,如图 1 所示,PAM4 欧洲杯电平是 NRZ 欧洲杯电平的三分之一。这意味着 PAM4 信噪比(SNR)显着降低,这将导致比 NRZ 编码欧洲杯欧洲杯的错误。

为了对此进行补偿,在指定 PAM4 信令的标准中,必须使用强大的前向纠错(FEC)。必须与 PAM4 线路代码一起使用的 FEC 是 Reed-Solomon RS(5440、5140)“ KP ” RS-FEC。RS-FEC 和 BASE-R FE C变体可能会或可能不会应用于基于传统 NRZ 的欧洲杯,具体取决于 AN 期间表示的适用支持操作。


Auto negotiation – AN 自动协商功能

自动协商最初是为高达 1G 的双绞线以太网设计的。除了为链路参与者交换速度功能外,AN 还演变为当今的以太网,其中包括用于建立可靠且一致的连接的其他配置信息。AN 允许链路末端的投注协商通用的传输参数功能,例如速度和双工模式,交换扩展的页面信息和媒体信令支持。以更高的速度发出欧洲杯,可能需要选择 FEC。

IEEE 已为基于 NRZ 的 25/50/100GbE 定义了自动协商,以包括许多配置参数,如图 3 所示。对于基于 PAM 4 的 200GE,100GE 和 50GE 电接口,只有速度本身可以自动协商,因为 KP RS-FEC 是强制性的,而双工模式则无关。电接口由相应的 IEEE 802.3 和以太网技术联盟规范定义,其中包括自动协商的扩展定义。

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自动协商在 IEEE 802.3 条款 73 中定义,该条款在 IEEE 802.3cd 和以太网协会 400GBASE-CR8 / KR8 规范中进行了更新。他们将以下基于 PAM4 的速率添加到可以自动协商的速率中:

• 400 G,8通道:400GBASE-KR8或400GBASE-CR8

(最高优先级)–仅以太网联盟

• 200 G,4通道:200GBASE-KR4或200GBASE-CR4

• 100 G,2通道:100GBASE-KR2或100GBASE-CR2

• 50 G,1通道:50GBASE-KR或50GBASE-CR R
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如上所述,并未为光接口定义自动协商。仅针对铜缆( -CR)和电气背板(-KR)定义。这适用于IEEE 802.3条款73(范围从 1G 到 200G)和以太网协会 400GBASE-CR8 / KR8 规范中定义的所有速率.

使用传统的物理层检查工具和技术,我们可以确定 SERDES 是否驱动正确的电欧洲杯并在规格参数之内,进行时序计算并大致了解被检查投注的物理健康状况。但是,传统的欧洲杯完整性测试工具无法 “显示” 基本和扩展页面信息的内容(如图5所示),这些信息在链接启动期间由组件共享。如果存在建立链接的问题,而这些问题是 AN 不一致的结果,则工程师实际上是盲目的,并且无法确定原因.


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