Giao diện Ethernet 40 Gbit / s xử lý các gói bằng silicon như thế nào?

Giao diện Ethernet 40 Gbit / s nên có tín hiệu 40 GHz trên đó. Làm thế nào để công nghệ IC silicon thông thường xử lý một con thú kỳ lạ như vậy?

Dự đoán tốt nhất của tôi là các thanh song song khác nhau trong nội bộ được sử dụng, nhưng tôi không tìm thấy nhiều về nội bộ của những điều này.

digital-logic ethernet optoelectronics

— Watson Ladd
nguồn

bạn không cần tín hiệu 40GHz để chuyển 40 tỷ bit, vì bạn có thể gửi nhiều bit trong một chu kỳ đồng hồ. Ví dụ: bằng cách phân biệt nhiều cấp điện áp hơn (như trong SSD TLC, MLC ...) hoặc truyền nhiều lần trong đồng hồ bằng cách bơm

— phuclv

Hoặc bằng cách truyền trên nhiều dây song song.

— user253751

hoặc nếu bao gồm tín hiệu tương tự, nhiều tần số + pha, v.v ...

— Mark K Cowan

Câu trả lời:

Có một số cách bạn có thể tạo liên kết dữ liệu nhanh hơn:

thực hiện nhiều truyền hơn mỗi giây
gửi nhiều bit hơn trên mỗi lần truyền
chạy một số liên kết song song

Ethernet 40G thực hiện tất cả những điều này: theo Wikipedia , nó sử dụng 4 kênh, tốc độ 1.6 GHz mỗi kênh và truyền 6,25 bit mỗi chu kỳ xung nhịp, dẫn đến tổng băng thông 40Gbit / s.

Dưới đây là hình ảnh cho bạn thấy nó liên quan đến các công nghệ Ethernet khác như thế nào (nó dừng ở 10G; 40G sử dụng cáp tốt hơn và / hoặc khoảng cách ngắn hơn để đạt được 4 lần băng thông quang phổ):

— Dmitry Grigoryev
nguồn

Làm thế nào là "bit trên hertz" đơn vị? Không phải đó là "bit trên mỗi chu kỳ" hay "bit mỗi giây trên hertz"?

— R ..

@R .. Đơn vị chỉ nên là "bit". Hz là 1/s, vì vậy #channels * bit * băng thông quang phổ [1]*[b]/[s]là tốc độ. Bits mỗi giây trên hertz là [b]/[s]/[1/s] = [b][s]/[s] = [b].

— Idillotexist Idonotexist

Vâng, nó phụ thuộc vào việc bạn xem xét chu kỳ một "đơn vị" hoặc số lượng đơn vị ít hơn. Nhưng vâng.

— R ..

@R .. Tôi thay thế "bit trên hertz" bằng "bit trên mỗi mẫu", điều này thực sự chính xác hơn.

— Dmitry Grigoryev

Đồ họa đó thật đẹp :)

— rackandboneman 6/12/2016

Ethernet 40G thực sự là bốn liên kết 10G vật lý chạy song song. Các GPU hiện đại có phần cứng SERDES có thể chạy với tốc độ trên 10 Gbps và thông thường sử dụng bốn bus 32 bit chạy ở tốc độ 312,5 MHz bên trong FPGA. Điều đó cung cấp cho bạn tốc độ dữ liệu chính xác là 40.000 Gbps.

— Dave Tweed
nguồn

... và các liên kết 10G sẽ không thực sự mang tín hiệu RF 10GHz, các tiêu chuẩn ethernet 10G phổ biến có nghĩa là hoạt động trên hệ thống cáp được chỉ định là 250 MHz. Các bandwith là từ việc sử dụng các sơ đồ điều chế thích hợp ... Làm thế nào bộ giải mã phân phối thông tin đã phục hồi "vào phần còn lại của IC" tùy thuộc vào nhà thiết kế ....

— rackandboneman

@JayKeegan Định lý Shannon-Hartley nói rằng bạn có thể làm điều đó nếu bạn có SNR là 2 ^ 40 - 1, tức là khoảng 120dB.

— dùng253751

Kết nối đồng 10G phân phối băng thông trên tất cả bốn cặp trong cáp, vì vậy mỗi cặp chỉ xử lý 10 bit / Hz, cần khoảng 30 dB SNR. Do đó, kết nối đồng 40G (4 cáp) sử dụng 16 cặp dây vật lý.

— Dave Tweed

Một ví dụ đơn giản về Hz! = Bps: nếu bạn có thể phân biệt ở mức tăng 1 V giữa 0 V và 7 V, tín hiệu 100 Hz có thể gửi log2 (8) * 100 = 300 Bps

— Ryan Cavanaugh

@JayKeegan Hiện tại bạn có thể đang nghĩ đến một sơ đồ điều chế có tên là ASK (Truyền = 1, Không truyền = 0) hoặc BPSK (Pha 0 độ = 0, Pha 180 độ = 1). Nhưng đó không phải là phương án điều chế duy nhất. Chẳng hạn, về mặt lý thuyết, bạn có thể truyền các bit thông tin vô hạn xuống một kênh không nhiễu chỉ bằng cách gửi tín hiệu có điện áp DC hoặc điện áp AC rất chính xác xuống dòng và đọc chính xác ở đầu kia. Điều tương tự cũng có thể được thực hiện bằng cách sử dụng tín hiệu có tần số hoặc pha rất chính xác. Lý do bạn không thể làm điều này là tất nhiên tiếng ồn .

— Idillotexist Idillotexist

Kiểm tra giẻ đỏ của IEEE, Tạp chí Mạch trạng thái rắn, trong thư viện. Hầu như mọi vấn đề đều có các cuộc thảo luận về người nhận 40GigaBit.

— hệ thống tương tự
nguồn