Mirek Rakowski - Sieci Ethernet 2011

1

802.3 ba

Ethernet 40Gb / 100Gb

Mirek Rakowski (113764)

KAMS + KTI

WETI PG

Mirek Rakowski - Sieci Ethernet 2011

2

802.3 ba – dlaczego powstało?

●

Coraz większy popyt na dostęp do Internetu

●

Trend na przetwarzanie rozproszone (cloud /

grid computing)

●

Rosnący popyt na obciążające usługi sieciowe

(VoD, video konferencje itd.)

●

Została utworzona grupa Higher Speed Study

Group (HSSG) do znalezienia nowego
rozwiązania.

Mirek Rakowski - Sieci Ethernet 2011

3

Mirek Rakowski - Sieci Ethernet 2011

4

802.3 ba, a jego poprzednicy

40 GbE oraz 100 GbE są oparte o wiele linii o

przepustowości 10 Gbit/s.

Różnice pomiędzy X*10 GbE a LAG?

✔

brak dodatkowego nakładu sygnalizacyjnego,

✔

większa rzeczywista przepustowość,

✔

mniej sprzętu / portów / przełączania,

✗

mniejsza elastyczność.

Mirek Rakowski - Sieci Ethernet 2011

5

Opis standardu

●

Wspiera tylko full-duplex

●

Zachowuje format ramki ethernetowej

●

Zachowuje minimalną i maksymalną długość dotychczasowej ramki

●

BER na poziomie 10

-12

●

Umożliwia wykorzystanie łącz optycznych

40 GbE

100 GbE

Długość

Backplane

*

1 m

Kable miedziane

*

*

10 m

OM3 MMF

*

*

100 m

SMF

*

*

10 km

MMF

*

40 km

Mirek Rakowski - Sieci Ethernet 2011

6

Nomenklatura

Prędkość:

●

40 = 40Gb/s, 100 = 100Gb/s

Typ medium

●

Miedź

●

K = Backplane

●

C = Kabel miedziany

●

Światłowody

●

S = krótkiego zasięgu (100 m)

●

L = długiego zasięgu (10 km)

●

E = bardzo długiego zasięgu (40 km)

Schemat kodowania

●

R = blokowe kodowanie 64B/66B

Ilość linii

●

Miedź = 4 lub 10

●

Światłowody = liczba linii lub długości fal

Mirek Rakowski - Sieci Ethernet 2011

7

Architektura

Mirek Rakowski - Sieci Ethernet 2011

8

PCS – Physical Coding Sublayer

●

MLD – multilane distribution.

●

Kodowanie identyczne jak w 10GbE – 64B/66B

●

Równomierne rozłożenie 66 bitowych słów na

linie

●

Ilość linii zależy od realizowanego rozwiązania

Mirek Rakowski - Sieci Ethernet 2011

9

PCS – Physical Coding Sublayer

●

Ilość linii jest NWW n linii interfejsu elektrycznego oraz m

linii PMD

●

40GbE opiera się na 4 liniach o 1, 2 lub 4 kanałach /

długościach fali

●

100GbE opiera się na 20 liniach o 1, 2, 4, 5 lub 10

kanałach / długościach fali

●

Gwarantuje to, że dane z jednej linii będą transmitowane

tylko jedną parą elektrycznych i optycznych linii

●

To z kolei gwarantuje zachowanie kolejności bitów w

transmisji

Mirek Rakowski - Sieci Ethernet 2011

10

PCS – Physical Coding Sublayer

Główne zadania warstwy:

●

Zapewnić podział ramki

●

Transport sygnałów kontrolnych

●

Rozdział i składanie danych na / z linii

●

Scrambling

Mirek Rakowski - Sieci Ethernet 2011

11

PCS – Physical Coding Sublayer

Mirek Rakowski - Sieci Ethernet 2011

12

PCS – Physical Coding Sublayer

\

Mirek Rakowski - Sieci Ethernet 2011

13

PCS – Physical Coding Sublayer

Scrambling

●

Taki sam scrambler jak w 10GBASE-R
(1 + x

39

+ x

58

)

●

PRBS – pseudorandom binary sequence

●

Ziarna różne dla każdej linii

Mirek Rakowski - Sieci Ethernet 2011

14

FEC – Forward error corection

●

Przepuszcza bloki danych 64B/66B.

●

Pozwala zmniejszenie BER do poziomu 10

-12

●

Umożliwia jednoczesną naprawdę 11 bitów.

●

Uzgadniany w procesie auto negocjacji.

●

Niezależny dla każdej linii PCS.

Mirek Rakowski - Sieci Ethernet 2011

15

PMA – Physical Medium Attachment

●

Podwarstwa łącząca PCS z PMD

●

Multipleksacja / demultipleksacja linii danych

●

Zarządzanie / odzyskiwanie sygnału zegarowego

●

Dostarczanie informacji o łączu

●

Może zawierać dodatkowe podwarstwy (w zależności od

rozwiązania).

●

Jednokierunkowe – dla komunikacji dwukierunkowej

potrzebne 2 układy.

Mirek Rakowski - Sieci Ethernet 2011

16

PMA – Physical Medium Attachment

Mirek Rakowski - Sieci Ethernet 2011

17

Parametryzowane PMA

PMA – Physical Medium Attachment

●

Na każdą linie wejściową V/N linii wirtualnych

●

Na każdą linie wejściową V/M linii wirtualnych

Mirek Rakowski - Sieci Ethernet 2011

18

Możliwe warianty:

PMA – Physical Medium Attachment

40GbE:

●

PMA 4:4 mapping

●

PMA 4:1 mapping

100GbE:

●

PMA 10:10 mapping

●

PMA 20:10 mapping

●

PMA 10:4 mapping

●

PMA 4:1 mapping

Mirek Rakowski - Sieci Ethernet 2011

19

Możliwe warianty:

PMA – Physical Medium Attachment

PMA 10:4 mapping

Nadawanie:

●

Przejście z 10 linii na 4.

●

Dostarczenie źródła zegarowego
do klienta.

●

Transmisja równoległa do PMD.

Odbiór:

●

Odbiór równoległych danych.

●

Przejście z 4 linii na 10.

●

Odebranie źródła zegarowego

●

Transmisja równoległa do PMA.

●

Dostarczenie informacji o łączu.

Mirek Rakowski - Sieci Ethernet 2011

20

PMA – Physical Medium Attachment

Mirek Rakowski - Sieci Ethernet 2011

21

Zarządzanie zegarem

Częstotliwość taktowania zegara po przejściu

przez multipleksacje wynosi:

<wartość początkowa> * M/N

PMA – Physical Medium Attachment

Mirek Rakowski - Sieci Ethernet 2011

22

PMD – Physical Medium Dependent

40 GbE

Typ

Dystans

Medium transmisyjne

Backplane

40GBASE-KR4

> 1 m

4 x 10 Gb/s backplane

Kable miedziane

40GBASE-CR4

> 7 m

4 x 10 Gb/s, 8 kabli dwużyłowych

Światłowody

40GBASE-SR4

> 100 m

4 x 10 Gb/s przy użyciu 8

równoległych, wielomodowych

światłowodów kategorii OM3

40GBASE-LR4

10 km

4 x 10 Gb/s - 4 linie (CWDM) na

parze światłowodów jednomodowych

Mirek Rakowski - Sieci Ethernet 2011

23

PMD – Physical Medium Dependent

100 GbE

Typ

Dystans

Medium transmisyjne

Kable miedziane

100GBASE-CR10

> 7 m

10 x 10 Gb/s, 20 kabli dwużyłowych

Światłowody

100GBASE-SR10

> 100 m

10 x 10 Gb/s przy użyciu 20

równoległych, wielomodowych

światłowodów kategorii OM3

100GBASE-LR4

> 10 km

4 x 25 Gb/s - 4 linie (DWDM) na

parze światłowodów jednomodowych

100GBASE-ER4

40 km

4 x 25 Gb/s - 4 linie (DWDM) na

parze światłowodów jednomodowych

Mirek Rakowski - Sieci Ethernet 2011

24

●

Konieczna tylko przy 40GBASE-4KR.

●

W pozostałych przypadkach jest opcjonalna.

●

Uzgadnia FEC pomiędzy stacjami.

●

Wykorzystywana jest linia 0.

●

Bit A3 określa, że mamy do czynienia z

40GBASE-4KR

AN – Autonegotiation

Mirek Rakowski - Sieci Ethernet 2011

25

Interfejsy

XLGMII / CGMII (Media Independent Interface)

●

Interfejs pomiędzy MAC a podwarstwami

warstwy fizycznej

●

Wprowadza interfejs niezależny od

implementacji producentów hardware'u.

●

XLGMII i CGMII nie różnią się działaniem

logicznym (tylko zegarem)

●

XLGMII – 625 MHz

●

CGMII – 1,5625 MHz

●

Zapewnia komunikację pomiędzy warstwami

Mirek Rakowski - Sieci Ethernet 2011

26

Interfejsy

XLAUI / CAUI (Attachment Unit Interface)

●

4 linie dla 40GbE oraz 10 linii dla 100GbE.

●

Każda linia o przepustowości 10 Gb/s (z

kodowaniem 64B/66B daje to 10.3125 Gbaud/s).

●

Fizyczny interfejs – zapewnia połączenie i

komunikację pomiędzy układami scalonymi.

●

Max. 25 cm.

Mirek Rakowski - Sieci Ethernet 2011

27

Inne standardy

●

40G InfiniBand

●

OC-768 POS
(oparty o SONET/SDH, 37,584Gbit/s, DWDM)

Mirek Rakowski - Sieci Ethernet 2011

28

Koniec :)

Dziękuję za uwagę :D