25 GBIT ETHERNET

Apie:

• 25 Gigabitų Ethernet yra standartas Ethernet ryšiams duomenų centro „datacenter“ aplinkoje, sukurtas IEEE 802.3 darbo grupės P802.3by. 25GBASE-T standartas buvo patvirtintas kartu su 40GBASE-T IEEE 802.3bq standartu.[1]

„25G Ethernet Consortium“ buvo suformuotas 2014 metų liepą, vystyti vienakrypčio 25-Gbit/s Ethernet ir dvikrypčio 50-Gbit/s Ethernet technologijas. „25G Ethernet Consortium“ projektas baigtas 2015 m. rugsėjį. Jis naudojamas nuo IEEE Std. 802.3ba ir IEEE Std 802.bj standarto.[1] 2014 metų lapkritį IEEE 802.3 darbo grupė buvo suformuota vystyti vienakrypčio 25-Gbit/s standartą,o 2015 metų lapkritį 50-Gbit/s standartą. 2016 metų gegužę IEEE 802.3 darbo grupė buvo suformuota, kurti vienakryptį 50 GbE standartą. 2016 metų birželio 30 IEEE 802.3by standartas buvo priimtas „IEEE-SA Standards Board“. [1]

25 GbE fiziniai lygmenys:

• IEEE 802.3by standartas naudoja technologiją išskiriant 100 Gigabitų Ethernet, kaip keturis 25-Gbit/s perėjimus (IEEE 802.3bj). Šis standartas apibrėžia tokius fizinius lygmenis:

1. Vienakryptį 25 Gbit/s 25GBASE-KR PHY naudojamas atspausdintoms elektrinėms jungtims („backplane“);

2. Vienakryptį 25 Gbit/s 25GBASE-CR-S PHY naudojamas 3 m „twinaxial“ kabeliui;

3. Vienakryptį 25 Gbit/s 25GBASE-CR-L PHY naudojamas 5 m „twinaxial“ kabeliui;

4. Vienakryptį 25 Gbit/s 25GBASE-SR PHY naudojamas 100 m „OM4“ arba 70 m „OM3“ daugiamodžiuose optiniuose pluoštuose;[1]

25GBASE-SR: 25 Gb/s naudoja 25GBASE-R kodavimą per vieną perėjimą daugiamodžiuose pluoštuose siekant iki 100 m atstumo. [4]

25GBASE-KR: 25 Gb/s naudoja 25GBASE-R kodavimą per vieną perėjimą elektrinėje jungtyje („backplane“). [4]

25GBASE-CR: 25 Gb/s naudoja 25GBASE-R kodavimą per vieną perėjima „twinaxial“ variniu kabeliu. [4]

Prieinamumas:

• Nuo 2016 m. birželio, 25 Gigabitų Ethernet įranga yra prieinama rinkoje, naudojant gamyklinius SFP28 ir QSFP28 siųstuvus. Jungiant tiesiogiai SFP28-į-SFP28 galimi 1, 2, 3, 5 m. variniai laidai. Optinių siustuvų gamintojai paskelbė 1310 nm „LR“ optiką, kuria ketinama pasiekti 2-10 km atstumą .per du vienmodžius pluoštus „fiber“, tapačiai egzistuojančiai 10GBASE-LR optikai.[1]
• „Breakout“ tipo nuosekliai prijungti kabeliai taip pat egzistuoja, jie pritaiko vieną QSFP28 formato 100GbE perėjimą į keturis nepriklausomus 25 Gbit/sec SFP28 jungtis. Galimi serverio tinklo adapteriai palaikomi „Linux“ aplinkoje, naudojant standartinę PCI-Express x8 sąsają.[1]

25G ir 50G Ethernet specifikacijų apžvalga:

• 25G ir 50G Ethernet specifikacijos praplėtė IEEE 802.3 standartą įtraukdamos operacijas 25 Gb/s ir 50 Gb/s per varinius laidus ir elektrinias jungtis(„backplanes“). Jų pajėgumas susieti įrenginius esant šiems greičiams yra svarbus kitos kartos duomenų centro ryšiams, jie turi padidinti interneto serverio ryšius, kurio pralaidumas turi siekti 10 Gb/s ir 20 Gb/s be daugiau susietų perėjimų. Lyginant komutatoriaus ir „NIC“ funkcijas, „SerDes“ ir kabelių paskirstymo pasiūlymus 100GBASE-CR4/KR4, operacijos su 25 Gb/s ir 50 Gb/s galimos naudojant „breakout“ pajėgumus, kaip ir 40GBASE-R ryšiuose. [3] Specifikacijos neapibrėžia jungčių ar specifinių kabelių surinkimo, naudojant 25G ir 50G Ethernet sujungimu. Specifikacijos ne adresuoja ir netrukdo naudoti optinius susijungimus- nesvarbu ar tai aktyvus optinis kabelis „AOC“ ar pluoštas- palaikantis 25G ar 50G saitus. [3] 25G ir 50G Ethernet specifikacijos paremtos ir remiasi IEEE Std 802.3-2012 ir IEEE Std. [3]

Techninė apžvalga:

Taktų dažnis:

• Naudojant Ethernet „NIC“ ar komutatorių, visi didelio greičio komponentai yra prijungti naudojant nuoseklų komponentą vadinamu „SerDes“, kuris išskaido informacija į baitus, sugrupuoja į bendra visumą imtuvui. „SerDes“ technologija per metus patobulėjo iki 25Ghz. Komponentai kurie naudoja 10GbE komutatorius veikia 12,5 GHz naudoja „SerDes“ su taktiniu dažniu siekiančiu 10,3125 GHz. 40 GbE „NICs“ ir komutatoriai naudoja 4 paralerias „SerDes“ sąsajas, kurio kiekvienas taktinis dažnis siekia 10,3125GHz. Komponentai, kurie naudoja siūlomus 25Gbe „NICs“ ir komutatorius naudoja vienkryptį „SerDes“ kurio taktinis dažnis siekia 25,78125GHz. Žiūrėti į 1 lentelę.[2]

Perėjimų skaičius:

• Tipiniame 10GbE/40GbE „ToR“ Ethernet komutatoriuje, Ethernet perėjimai yra „SerDes“ jungtys ateinančios iš perjungiamų plokštės kontaktų. Šie ryšiai buvo naudojami tiesiogiai prijungti prie SFP+ ir QSFP+ optinių įėjimų ar kitų Ethernet ar kitų gamyklinių plokščių. Ryšys tarp SFP+/QSFP+ priekį komutatoriaus ir perjungimo plokštė veikia, kaip viena iš pagrindinių „SerDes“ jungčių. Skaičius „SerDes“ jungčių reikalauja taikyti komutatoriaus praėjimus vadinamus perėjimais „lanes“.[2]

  • Komponentai naudojami šiuolaikiniuose komutatoriuose, visi naudoja „SerDes“ su taktiniu dažniu 10Ghz, siekiant 10Gb siuntimo greičio tarp kiekvieno komponento. Pastaruosius dvejus metus, „SerDes“ technologija pažengė į priekį, dėl to kad 25 Ghz „SerDes“ tapo ekonomiškai prieinamesnis ir visos fiziškai susijusios problemos signalo vientisume tapo realiai šalinamos.[2]

  25GbE standarto prieinamumas su 25Ghz „SerDes“ reikalauja tik vieno „SerDes“ perėjimo. Pateikiama 2,5 karto daugiau pralaidumo lyginant su 10GbE sprendimais. Išsaugojamos ilgalaikės išlaidos lyginant su 40GbE sprendimais (1 paveikslėlis). Taip pat, kai kurie „Blade“ serveriai kaip išeitį naudoją išskirtinius, turinčius tik du „SerDes“ praėjimus „lanes“, dėl „LAN“ motininėje plokštėje(LOM) ryšio perėjimų „networking ports“ . Dėl to negalima naudoti keturių praėjimų 40Gbps sąsajos.[2]

Auto-derybos:

• Auto-derinimo galimybės nėra pilnai išspręstos ir įgyvendinamos. Visi 25GbE ir 50GbE sprendimai bus sutaikomi su 10GbE, 40GbE, 100GbE ir 400GbE produktais, nes jie visi naudoja tą patį IEEE 802.3 sistemos formatą. Tačiau dar nėra galimybės, kad komputatoriaus perėjimai automatiškai jungtusi esant skirtingams greičiams. Pavyzdžiui dabartinis komutatorius galės palaikyti QLogic 25GbE adapterius, kurie automatiškai derėsis jungimo parametrus prie 25GbE. QLogic 100GbE adapteriai galės automatiškai derėtis jungimo parametrus prie 100GbE, 50GbE, 40GbE ir 25GbE.[2]

Jungimo būdai:

• 25GbE fizinės sąsajos specifikacija palaiko įvairius jungimo būdus, kaip parodyta 3 lentelėje. Šiuo metu naudojami komutatoriai nepalaiko 25GbE naudojant SFP28 tiesiogiai prijungiamą varinį „DAC“ kabelį. Vienas iš sprendimų yra naudoti „breakout“ kabelį, kuris leidžia keturis 25GbE praėjimus. Prijungti prie 100GbE QFSFP28 komutatoriaus praėjimo. „DAC“ kabelio ilgis yra apribotas iki 3 m, naudojant 25GbE. Aktyvaus optinio kabelio sprendimai taip gal būti panaudoti, norint siekti didesnio atstumo.[2]

PCI Express sąsajos:

• PCIe 3.0 yra daugelio transportavimo serveriuose naudojama platforma. Viena iš tendencijų „clouds“ ir „web-scale“ serverį diegti vienu praėjimu „single-lane“ Ethernet ryšį, sunaudojant mažesnes išlaidas . Šie serveriai tipiškai turi PCIe 3.0 X4 įšėjimus. Kaip parodyta 4 lentelėje, 25 GbE yra lengviau atnaujinti iš 10GbE, nes ji tinka esančiuose modeliuose ir reikalauja per pus mažiau PCIe perėjimų lyginant su 40GbE, taikant geresnį PCIe pralaidumo naudojimą ir su mažesniu galios poveikiu.[2]

Literatūros šaltiniai:

1. Pastraipa iš tinklalapio: https://en.wikipedia.org/wiki/25_Gigabit_Ethernet [Žiūrėta 2016-11-05];

2. Pastraipa iš kompanijos „QLOGIC“ dokumento „25Gb Ethernet“. Nuoroda: http://www.qlogic.com/Resources/Documents/WhitePapers/Adapters/WP_25Gb_Ethernet.pdf [Žiūrėta 2016-11-06];

3. Pastraipa iš „Ethernet Consortium“ dokumento „Overview of 25G & 50G Ethernet Specification“. Nuoroda: http://25gethernet.org/sites/default/files/25G%20and%2050G%20Specification%20Overview.pdf [Žiūrėta 2016-11-06];

4. Pastraipa iš tinklalapio: http://blog.siemon.com/standards/ieee-p802-3by-25-gbs-ethernet-task-force [Žiūrėta 2016-11-06];