隨著5G網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算和日益普及的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的發(fā)展，對(duì)帶寬和網(wǎng)速提出了越來(lái)越高的要求。超計(jì)算器由于管理著海量數(shù)據(jù)中心，不僅推動(dòng)了網(wǎng)速的提高，還極大的影響了以太網(wǎng)的發(fā)展。盡管當(dāng)前以太網(wǎng)協(xié)議(互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)連接主干網(wǎng))的速度只有800G，但隨著數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用場(chǎng)景的增加，1.6T以太網(wǎng)數(shù)據(jù)速率將很快成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

這篇文章將深入地探討我們對(duì)帶寬的需求從何而來(lái)，以及如何滿足這些需求。

帶寬需求日益高漲

通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)看視頻、聽音樂(lè)、玩游戲、瀏覽社交媒體早日在大眾生活中普及，新冠疫情又加速了數(shù)字媒體消費(fèi)的趨勢(shì)。在2021年2月針對(duì)大約2,000名美國(guó)消費(fèi)者的數(shù)字媒體趨勢(shì)調(diào)查中，Deloitte公司發(fā)現(xiàn)了一些有趣的事實(shí)，揭示了帶寬至關(guān)重要的原因：

82%的受訪者訂閱了視頻流服務(wù)，每位用戶平均使用4種服務(wù);

78%受訪者稱自己經(jīng)常或偶爾玩游戲;

84%的受訪者使用社交媒體;

媒體消費(fèi)只是帶寬驅(qū)動(dòng)的生活場(chǎng)景之一，在復(fù)雜數(shù)據(jù)工作負(fù)載和大數(shù)據(jù)分析的驅(qū)動(dòng)下，從醫(yī)療保健到金融、政府機(jī)構(gòu)和制造業(yè)等各個(gè)行業(yè)對(duì)速度和容量的需求也在持續(xù)增長(zhǎng)。在這些領(lǐng)域內(nèi)，具有并行處理能力和人工智能算法的高性能計(jì)算(HPC) 系統(tǒng)為多種應(yīng)用提供了有價(jià)值的解決方案，如毒品發(fā)現(xiàn)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、犯罪預(yù)測(cè)，以及具有實(shí)時(shí)跟蹤功能的自動(dòng)化生產(chǎn)。

事實(shí)上，大量應(yīng)用不斷收集數(shù)據(jù)對(duì)高速低延遲計(jì)算提出了需求。網(wǎng)絡(luò)速度每三年翻一番，在速度提高的同時(shí)，帶寬成本降低，使得大量數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用更容易訪問(wèn)。Telegraphy指出，隨著谷歌、Meta(前身為Facebook)、亞馬遜和微軟等公司推出的服務(wù)和產(chǎn)品，全球網(wǎng)絡(luò)使用的國(guó)際帶寬在2018年至2020年間增加了一倍多，超過(guò)2,000Tbps。

靈活網(wǎng)絡(luò)技術(shù)首選

以太網(wǎng)由于其靈活性已成為首選的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)目前覆蓋了高達(dá)400G的數(shù)據(jù)速率。去年4月，以太網(wǎng)技術(shù)聯(lián)盟公布了面向800G以太網(wǎng)的800GBASE-R規(guī)范，其中引入了一種新的媒體訪問(wèn)控制(MAC)和物理編碼子層(PCS)。去年秋天，IEEE成立了一個(gè)小組，負(fù)責(zé)研究以太網(wǎng)的下一代傳輸速率(800G與1.6T都在名單上)。有些公司也已經(jīng)開始探索1.6T以太網(wǎng)技術(shù)，預(yù)計(jì)到2022年我們可以看到1.6T以太網(wǎng)的原型。

在1.6T以太網(wǎng)技術(shù)的研究中，有幾點(diǎn)需要注意。首先，要確保MAC、PCS和物理介質(zhì)連接(PMA)集成在一起時(shí)可以提供最佳的性能和延遲;其次，如果每個(gè)子層來(lái)自不同的供應(yīng)商，可能會(huì)對(duì)互操作性產(chǎn)生影響;再次，1.6T以太網(wǎng)將會(huì)有多種配置。最初的16T設(shè)計(jì)將基于100G SerDes，PCS必須支持實(shí)現(xiàn)1.6T所需的16個(gè)通道。隨著200G SerDes標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)，PCS將需要支持PAM4或PAM6 SerDes。

隨著MAC的設(shè)計(jì)速度越來(lái)越快，數(shù)據(jù)路徑也日益加寬，但是，從物理設(shè)計(jì)的角度來(lái)講，這可能不適用于1.6T。另一個(gè)物理設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)涉及56TB交換機(jī)和大量IO，以及需要將50多個(gè)SerDes通道連接到PCS和MAC 進(jìn)入交換機(jī)。盡管1.6T以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)尚未確定，但顯而易見，想要管理海量的數(shù)據(jù)并優(yōu)化連接還需要一些工程方面的創(chuàng)造力。

網(wǎng)速的提高也給我們創(chuàng)造了探索光纖連接的機(jī)會(huì)，尤其是對(duì)于數(shù)據(jù)中心，光纖具有更快、更輕、更薄、成本更低的特點(diǎn)。

以太網(wǎng)IP，高速環(huán)境下的重要角色

低延遲、高性能以太網(wǎng)IP可以支持帶寬的不斷增加，在高速以太網(wǎng)環(huán)境中扮演著與交換機(jī)、路由器、服務(wù)器和其他硬件同等重要的角色。例如，利用符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)的新思科技以太網(wǎng)IP解決方案，可以幫助芯片設(shè)計(jì)工程師降低集成風(fēng)險(xiǎn)，加快上市速度，并專注于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品差異化。產(chǎn)品組合包括：

可配置的控制器和經(jīng)過(guò)硅驗(yàn)證的112G PHY，速度可達(dá)400G/800G

驗(yàn)證IP，通過(guò)一套全面的協(xié)議、方法、驗(yàn)證和生產(chǎn)力加速功能，加快驗(yàn)證收斂

軟件開發(fā)工具包

基于以太網(wǎng)的設(shè)計(jì)開發(fā)出后，必須經(jīng)過(guò)驗(yàn)證。新思科技VC驗(yàn)證IP(VIP)和ZeBu以太網(wǎng)解決方案可幫助加快驗(yàn)證收斂，提供一組全面的協(xié)議、方法、驗(yàn)證和生產(chǎn)力增強(qiáng)功能。VC VIP在原生SystemVerilog和UVM中實(shí)現(xiàn)，在所有模擬器上本地運(yùn)行，能夠以最小的工作量進(jìn)行集成、配置和定制。此外，針對(duì)關(guān)鍵以太網(wǎng)特性和條款的源代碼UNH-IOL測(cè)試套件使團(tuán)隊(duì)能夠快速開始進(jìn)行定制測(cè)試，并加速驗(yàn)證收斂。新思科技還提供以太網(wǎng)速度適配器和通用ICE接口，用于將仿真設(shè)計(jì)與目標(biāo)硬件系統(tǒng)、測(cè)試設(shè)備和JTAG軟件調(diào)試器連接。新思科技工程師持續(xù)參與標(biāo)準(zhǔn)制定以及以太網(wǎng)IP的開發(fā)，以滿足最新標(biāo)準(zhǔn)要求。

我們生活中的許多領(lǐng)域都需要越來(lái)越大的帶寬和越來(lái)越快的網(wǎng)速，因此，擁有能夠滿足這一需求的基礎(chǔ)架構(gòu)對(duì)成功至關(guān)重要。

原文標(biāo)題：1.6T以太網(wǎng)將成下一代行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，IP挑戰(zhàn)如何破?

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審核編輯：湯梓紅