W jaki sposób interfejs Ethernet 40 Gbit / s przetwarza pakiety w krzemie?

Interfejs Ethernet 40 Gbit / s powinien mieć na sobie sygnał 40 GHz. Jak zwykła krzemowa technologia IC radzi sobie z tak egzotyczną bestią?

Domyślam się, że używane są różne równoległe magistrale, ale nie znalazłem wiele na temat wewnętrznych tych rzeczy.

digital-logic ethernet optoelectronics

— Watson Ladd
źródło

nie potrzebujesz sygnału 40 GHz, aby przesłać 40 miliardów bitów, ponieważ możesz wysłać wiele bitów w cyklu zegara. Na przykład różnicując więcej poziomów napięcia (jak w SSD TLC, MLC ...) lub przesyłając wiele razy w zegarze przez pompowanie

— phuclv

Lub przez transmisję na wielu równoległych przewodach.

— user253751,

lub jeśli uwzględniono analog, wiele częstotliwości + fazy itp.

— Mark K Cowan

Odpowiedzi:

Istnieje kilka sposobów szybszego utworzenia łącza danych:

wykonać więcej transmisji na sekundę
wysłać więcej bitów na transmisję
uruchom kilka linków równolegle

40G Ethernet robi to wszystko: według Wikipedii wykorzystuje 4 kanały, każdy pracujący z częstotliwością 1,6 GHz każdy i przesyłający 6,25 bitów na cykl zegara, co daje 40 Gbit / s całkowitej przepustowości.

Oto zdjęcie, które pokazuje, w jaki sposób odnosi się do innych technologii Ethernet (zatrzymuje się na 10G; 40G wykorzystuje lepsze kable i / lub krótsze odległości, aby osiągnąć 4-krotną szerokość pasma widmowego):

— Dmitrij Grigoriew
źródło

Jaka jest liczba bitów na herc? Czy nie powinno to oznaczać „bitów na cykl” lub „bitów na sekundę na herc”?

— R ..

@R .. Jednostka powinna być po prostu „bitami”. Hz wynosi 1/s, więc # kanałów * bitów * szerokość pasma widmowego to [1]*[b]/[s], co jest prędkością. Bity na sekundę na herc to [b]/[s]/[1/s] = [b][s]/[s] = [b].

— Nie będę istniał Idonotexist,

Zależy to od tego, czy rozważymy cykle jako „jednostkę” czy liczbę bez jednostki. Ale tak.

— R ..

@R .. Zamieniam „bity na herc” na „bity na próbkę”, co jest rzeczywiście dokładniejsze.

— Dmitrij Grigoryev,

Ta grafika jest cudowna :)

— rackandboneman

40G Ethernet to tak naprawdę cztery fizyczne łącza 10G działające równolegle. Współczesne układy FPGA mają sprzęt SERDES, który może działać z prędkością znacznie przekraczającą 10 Gb / s, i często stosuje się cztery 32-bitowe magistrale pracujące z częstotliwością 312,5 MHz w układzie FPGA. To daje szybkość transmisji dokładnie 40 000 Gb / s.

— Dave Tweed
źródło

... a łącza 10G tak naprawdę nie będą przenosić sygnału RF 10GHz, wspólne standardy ethernetowe 10G mają działać na okablowaniu określonym do 250MHz. Pasmo polega na zastosowaniu odpowiednich schematów modulacji ... Sposób, w jaki demodulator dystrybuuje odzyskane informacje „do reszty układu scalonego”, zależy od projektanta…

— rackandboneman

@JayKeegan Twierdzenie Shannona-Hartleya mówi, że możesz to zrobić, jeśli masz SNR 2 ^ 40-1 , czyli około 120dB.

— user253751,

Połączenia miedziane 10G rozdzielają szerokość pasma na wszystkie cztery pary kabla, więc każda para obsługuje tylko 10 bitów / Hz, wymagając około 30 dB SNR. Połączenie miedziane 40G (4 kable) wykorzystuje zatem 16 fizycznych par przewodów.

— Dave Tweed

Uproszczony przykład Hz! = Bps: jeśli można rozróżnić co 1 V między 0 V a 7 V, sygnał 100 Hz może wysłać log2 (8) * 100 = 300 Bps

— Ryan Cavanaugh

@JayKeegan Prawdopodobnie myślisz teraz o schemacie modulacji o nazwie ASK (Transmission = 1, Not Transmitting = 0) lub BPSK (Faza 0 stopni = 0, Faza 180 stopni = 1). Ale to nie jedyne schematy modulacji. Na przykład, teoretycznie można przesyłać nieskończone ilości informacji kanałem bezszumowym, po prostu wysyłając sygnał o bardzo precyzyjnym napięciu stałym lub przemiennym wzdłuż linii i odczytując go bardzo dokładnie na drugim końcu. To samo można również zrobić przy użyciu sygnału o bardzo precyzyjnej częstotliwości lub fazie. Powodem, dla którego nie możesz tego zrobić, jest oczywiście hałas .

— Nie będę istniał Idonotexist,

Sprawdź czerwoną szmatkę IEEE, Journal of Solid State Circuits, w bibliotece. Prawie każdy numer zawiera dyskusje z odbiorcami 40GigaBit.

— analogsystemsrf
źródło