工業乙太網測試

乙太網路(Ethernet)於現今科技時代已成為最主要的資料傳輸介面之一,成本低且可於不同的裝置或機器之間快速傳輸數據,IEEE組織的IEEE 802.3標準制定了乙太網路的技術標準,目前最主流為100G/200G,而400G/800G的興起,主要是人工智慧/元宇宙/區塊鍊等科技發展,高速運算能力、儲存與網路需求強烈,雲端資料中心(Hyperscale Datacenter) 工作數據大量且距離遠,需具備高吞吐量和最短延遲的特性,並能降低功耗率及相關的直接成本。

Data Center – Networking Ecosystem

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  • 資料中心組成元件之一: 交換器(Switch),在超大型資料中心裡,因應科技發展需求,伺服器之間橫向傳送的資料流量不斷大量增加,於是採用較穩定的spine-leaf架構,交換器有一個特定應用晶片(ASIC),每秒傳輸速率高達Terabit。當資料在各個交換器之間移動時, 電氣訊號在光學元件和ASIC晶片的串通是另一個技術門檻。尤其是交換器使用的插拔式光收發模組(Transceiver)隨著晶片發展而逐漸演進,速度與通道數大幅增加,QSFP-DD 800可支援高達800Gbps。

    傳統方式是以銅材質纜線(copper)將各台交換器連接起來,不過它的速度和傳輸距離無法完全滿足超大資料中心的需求,而光纖纜線(fiber)在遠距離的條件下,可維持最短延遲、更低功耗率的特性,以現代科技傳輸資料的需求量來說,光纖傳輸是更好的選擇, 因此插拔式光收發模組(Transceiver)將交換器晶片的電性訊號轉換成光,再透過光纖傳送出去,為傳送光學子系統(TOSA:Transmitter Optical Sub-Assembly),反之,接收光學子系統(ROSA:Receiver Optical Sub-Assembly)則接收來方的光訊號處理轉換成電性訊號。

    對於現代科技趨勢所需要的巨量資料傳輸,且資料中心空間物理限制的條件下,科學家們想出更佳的替代解決方案,除了熱門話題矽光子(Silicon photonics), 可以縮小元件尺寸,減少耗電量,但是目前門檻較高,技術還不成熟。
    共同封裝光學(CPO: Co-Packaged Optics)是目前在業界較可實現的方式,使用共同封裝光學將交換晶片與光收發模組包裝在同載板上,也節省空間與耗電量低。

    Data Center – Networking Ecosystem

    • Datacenters transition to higher speed to support bandwidth demand.
      1. First PAM4 links are being deployed
    • Big push to reduce the power consumption, footprint and cost of direct detect modules
      1. Silicon Photonic products on the rise
    • Physical limitation and challenges with PAM4 signaling drives multi-lane applications.
    • 400G-ZR being standardized - Coherent

    What’s new in Ethernet standards?

    艾飛思科技為高速訊號測試專家,尤其是PCIe及Ethernet測試技術,為了因應現代科技趨勢及發展,艾飛思科技隨時跟進掌握最新技術,積極參與PCI-SIG的各項測試規範工作小組,包含Optical Cabling Sub-team, 並已投入最新儀器與資源建造最專業高速測試實驗室,能替此產業的客戶們提供最專業的前期模擬、後期驗證測試以及最有效除錯方案等服務。

    Ethernet Standard Interfaces and Timelines

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