¿Cómo procesa una interfaz Ethernet de 40 Gbit / s los paquetes en silicio?

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Una interfaz Ethernet de 40 Gbit / s debe tener una señal de 40 GHz. ¿Cómo maneja la tecnología IC común de silicio una bestia tan exótica?

Mi mejor conjetura es que internamente se usan varios buses paralelos, pero no he encontrado mucho en lo interno de estas cosas.

digital-logic ethernet optoelectronics Watson Ladd
fuente
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no necesita una señal de 40 GHz para transferir 40 mil millones de bits, porque puede enviar varios bits en un ciclo de reloj. Por ejemplo, diferenciando más niveles de voltaje (como en SSD TLC, MLC ...) o transmitiendo varias veces en un reloj por bombeo
phuclv
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O transmitiendo en múltiples cables paralelos.
user253751
1
o si se incluye analógico, múltiples frecuencias + fases, etc.
Mark K Cowan

Respuestas:

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Hay varias formas de hacer que un enlace de datos sea más rápido:

  • hacer más transmisiones por segundo
  • enviar más bits por transmisión
  • ejecutar varios enlaces en paralelo

40G Ethernet hace todo esto: según Wikipedia , utiliza 4 canales, que se ejecutan a 1.6GHz cada uno y transmiten 6.25 bits por ciclo de reloj, lo que resulta en 40Gbit / s de ancho de banda total.

Aquí hay una imagen que muestra cómo se relaciona con otras tecnologías Ethernet (se detiene en 10G; 40G usa mejores cables y / o distancias más cortas para alcanzar 4 veces el ancho de banda espectral):

ingrese la descripción de la imagen aquí

Dmitry Grigoryev
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¿Cómo es "bits por hercio" la unidad? ¿No deberían ser "bits por ciclo" o "bits por segundo por hertz"?
R ..
@R .. La unidad debe ser solo "bits". Hz es 1/s, entonces # canales * bits * es el ancho de banda espectral [1]*[b]/[s], que es una velocidad. Bits por segundo por hertz es [b]/[s]/[1/s] = [b][s]/[s] = [b].
Iwillnotexist Idonotexist
Bueno, depende de si considera los ciclos una "unidad" o un recuento sin unidades. Pero sí.
R ..
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@R .. Reemplazo "bits por hertz" con "bits por muestra", que es más preciso
Dmitry Grigoryev
55
Ese gráfico es hermoso :)
rackandboneman
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Ethernet 40G es realmente cuatro enlaces físicos 10G que se ejecutan en paralelo. Los FPGA modernos tienen hardware SERDES que puede funcionar a más de 10 Gbps, y es común usar cuatro buses de 32 bits que se ejecutan a 312.5 MHz dentro del FPGA. Eso le da una velocidad de datos de exactamente 40,000 Gbps.

Dave Tweed
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... y los enlaces 10G en realidad no llevarán una señal de RF de 10GHz, los estándares comunes de Ethernet 10G están diseñados para funcionar en cableado especificado a 250MHz. El ancho de banda es el uso de esquemas de modulación apropiadas ... ¿Cómo distribuye el demodulador de la información recuperada "en el resto de la IC" es hasta el diseñador ....
rackandboneman
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@JayKeegan El teorema de Shannon-Hartley dice que puede hacer eso si tiene un SNR de 2 ^ 40 - 1, que es de aproximadamente 120dB.
user253751
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Las conexiones de cobre 10G distribuyen el ancho de banda en los cuatro pares del cable, por lo que cada par solo maneja 10 bits / Hz, lo que requiere aproximadamente 30 dB SNR. Por lo tanto, una conexión de cobre 40G (4 cables) está utilizando 16 pares físicos de cables.
Dave Tweed
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Un ejemplo simplista de Hz! = Bps: si puede distinguir a incrementos de 1 V entre 0 V y 7 V, una señal de 100 Hz puede enviar log2 (8) * 100 = 300 Bps
Ryan Cavanaugh
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@JayKeegan Probablemente esté pensando en este momento en un esquema de modulación llamado ASK (Transmitiendo = 1, No transmitiendo = 0) o BPSK (Fase 0 grados = 0, Fase 180 grados = 1). Pero esos no son los únicos esquemas de modulación. Por ejemplo, teóricamente podrías transmitir infinitos bits de información por un canal silencioso simplemente enviando una señal con un voltaje de CC o voltaje de CA muy preciso por la línea y leyéndolo con mucha precisión en el otro extremo. Lo mismo también podría hacerse utilizando una señal con una frecuencia o fase muy precisa. La razón por la que no puede hacer esto es, por supuesto, el ruido .
Iwillnotexist Idonotexist
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Echa un vistazo al trapo rojo IEEE, el Journal of Solid State Circuits, en la biblioteca. Casi todos los problemas tienen discusiones sobre el receptor 40GigaBit.

analogsystemsrf
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