Wie verarbeitet eine 40-Gbit / s-Ethernet-Schnittstelle Pakete in Silizium?

An einer 40-Gbit / s-Ethernet-Schnittstelle sollte ein 40-GHz-Signal anliegen. Wie geht die gewöhnliche Silizium-IC-Technologie mit solch einem exotischen Biest um?

Ich vermute, dass intern verschiedene parallele Busse verwendet werden, aber ich habe nicht viel über die Interna dieser Dinge herausgefunden.

digital-logic ethernet optoelectronics

— Watson Ladd
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Sie benötigen kein 40-GHz-Signal, um 40 Milliarden Bits zu übertragen, da Sie mehrere Bits in einem Taktzyklus senden können. Zum Beispiel durch Differenzieren von mehr Spannungspegeln (wie in SSD TLC, MLC ...) oder mehrmaliges Senden in einer Uhr durch Pumpen

— phuclv

Oder durch Übertragung auf mehreren parallelen Drähten.

— user253751

oder wenn analog enthalten ist, mehrere Frequenzen + Phasen, etc ...

— Mark K Cowan

Antworten:

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie Sie eine Datenverbindung beschleunigen können:

Machen Sie mehr Übertragungen pro Sekunde
Senden Sie mehr Bits pro Übertragung
Führen Sie mehrere Links parallel aus

All dies leistet 40G Ethernet: Laut Wikipedia werden 4 Kanäle mit jeweils 1,6 GHz verwendet, die 6,25 Bit pro Taktzyklus übertragen, was 40 Gbit / s Gesamtbandbreite ergibt.

Hier ist ein Bild, das Ihnen zeigt, wie es mit anderen Ethernet-Technologien zusammenhängt (es hört bei 10 G auf; 40 G verwendet bessere Kabel und / oder kürzere Entfernungen, um die vierfache spektrale Bandbreite zu erreichen):

— Dmitry Grigoryev
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Wie ist "Bits pro Hertz" die Einheit? Sollte das nicht "Bits pro Zyklus" oder "Bits pro Sekunde pro Hertz" sein?

— R ..

@R .. Die Einheit sollte nur "Bits" sein. Hz ist 1/s, also #channels * bits * spektrale Bandbreite ist [1]*[b]/[s], was eine Geschwindigkeit ist. Bits pro Sekunde pro Hertz ist [b]/[s]/[1/s] = [b][s]/[s] = [b].

— Ich werde nicht existieren Idonotexist

Nun, es hängt davon ab, ob Sie Zyklen als "Einheit" oder als Zählung ohne Einheiten betrachten. Aber ja.

— R ..

@R .. Ich ersetze "bits per hertz" durch "bits per sample", was in der Tat genauer ist.

— Dmitry Grigoryev

Diese Grafik ist wunderschön :)

— Rackandboneman

40G Ethernet sind vier physikalische 10G-Verbindungen, die parallel laufen. Moderne FPGAs verfügen über SERDES-Hardware, die mit weit über 10 Gbit / s betrieben werden kann. Im FPGA werden normalerweise vier 32-Bit-Busse mit 312,5 MHz verwendet. Das ergibt eine Datenrate von genau 40.000 Gbit / s.

— Dave Tweed
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... und 10G-Verbindungen werden tatsächlich kein 10GHz-HF-Signal übertragen. Übliche 10G-Ethernet-Standards sind für die Verkabelung mit 250MHz vorgesehen. Die Bandbreite ist aus geeigneten Modulationsschemata verwenden ... Wie der Demodulator die wiederhergestellten Informationen „in den Rest des ICS“ verteilt ist , bis zu dem Designer ....

— rackandboneman

@JayKeegan Das Shannon-Hartley- Theorem besagt, dass Sie dies tun können, wenn Sie ein SNR von 2 ^ 40 - 1 haben, was ungefähr 120 dB entspricht.

— user253751

10G-Kupferverbindungen verteilen die Bandbreite auf alle vier Paare im Kabel, sodass jedes Paar nur 10 Bit / Hz verarbeitet und etwa 30 dB SNR benötigt. Bei einer 40G-Kupferverbindung (4 Kabel) werden daher 16 physische Adernpaare verwendet.

— Dave Tweed

Ein vereinfachtes Beispiel für Hz! = Bps: Wenn Sie bei 1-V-Inkrementen zwischen 0 V und 7 V unterscheiden können, kann ein 100-Hz-Signal log2 (8) * 100 = 300 Bps senden

— Ryan Cavanaugh

@ JayKeegan Sie denken wahrscheinlich gerade an ein Modulationsschema namens ASK (Senden = 1, Nicht Senden = 0) oder BPSK (Phase 0 Grad = 0, Phase 180 Grad = 1). Dies sind jedoch nicht die einzigen Modulationsschemata. Beispielsweise könnten Sie theoretisch unendlich viele Informationen über einen rauschfreien Kanal übertragen, indem Sie einfach ein Signal mit einer sehr genauen Gleich- oder Wechselspannung über die Leitung senden und am anderen Ende sehr genau auslesen. Das Gleiche könnte auch mit einem Signal mit einer sehr genauen Frequenz oder Phase geschehen. Der Grund, warum Sie das nicht können, ist natürlich Lärm .

— Ich werde nicht existieren Idonotexist

Schauen Sie sich das IEEE Red-Rag, das Journal of Solid State Circuits, in der Bibliothek an. Fast jede Ausgabe hat 40GigaBit-Empfänger-Diskussionen.

— analogsystemsrf
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