शारीरिक रूप से 10G ईथरनेट कैसे संभव है? [बन्द है]

Question

10 गीगाबिट ईथरनेट का मतलब है कि हर सेकंड 10 बिलियन बिट्स ट्रांसमिट होते हैं, लेकिन मुझे समझ नहीं आता है कि यह शारीरिक रूप से कैसे संभव है (अकेले 100G ईथरनेट)। आज सबसे तेज CPU केवल ~ 8GHz पर चलता है, लेकिन अगर ट्रांसमिशन के लिए CPU की आवश्यकता नहीं होती है, तब भी यह समस्याग्रस्त लगता है।

10 जी में, प्रत्येक बिट केवल 100 पिकोसॉन्ड्स तक रहता है, और उस समय में, मुझे लगता है कि गेट देरी एक मुद्दा बन जाएगा। यह प्रत्येक बिट के लिए उच्च या निम्न रेखा सेट करने जितना सरल नहीं है, निश्चित रूप से जटिल ईथरनेट तरंग के उत्पादन के लिए सैकड़ों ट्रांजिस्टर आवश्यक हैं।

ऐसा लगता है कि प्राप्त अंत पर एक समस्या और भी है, क्योंकि तरंग को बहुत उच्च दर पर नमूना किया जाना चाहिए, और यदि यह एडीसी का उपयोग करता है, तो यह और भी अधिक विलंब का परिचय देता है।

Comments

मुझे लगता है कि सबसे अच्छा शर्त तकनीकी कागजात के माध्यम से जाना और देखना होगा?

— यूजीन श।

डेटा कैसे एन्कोड किया गया है, इस पर एक नज़र डालें: PAM16 "जादुई" का उपयोग करना आपको बहुत कम संक्रमण की आवश्यकता है।

— प्लाज़्मा एचएच

8GHz * 64bit = 512Gbps। तो वास्तव में 10Gbps सीपीयू जितनी तेजी से पास नहीं है।

— टॉम बढ़ई

यह कैसे काम करता है इसके बारे में आपकी अधिकांश धारणाएं गलत हैं - अगर यह कल्पना के रूप में काम करता है, तो यह संभव नहीं होगा। लेकिन यह नहीं है, और यह है।

— क्रिस स्ट्रैटन

@ChrisStratton मैं असहमत हूं कि यह ऑफ टॉपिक है। हमारे पास "एक्स कैसे काम करता है?" अभिलेखागार में सवाल, और यह एक यथोचित संकीर्ण है।

— एडम हुन

Answer 1

इस उत्तर का पीछा करते हुए कुछ अलग लिंक लिया, लेकिन यह इस के लिए नीचे फोड़ा प्रतीत होता है:
1. 4 अंतर जोड़े (कुल 8 तार, लेकिन केवल 4 लेन)।
2. 800 मेगा प्रतीक एक सेकंड।
3. PAM16 का उपयोग करते हुए, 16 प्रतीकों का उपयोग किया जाता है जो 4 बिट प्रति बॉड प्रति लेन में अनुवाद करता है।

उस जानकारी को देखते हुए आप 4 बिट्स * 800 मेगाहर्ट्ज * 4 लेन के साथ आते हैं जिसका परिणाम 12800 एमबी / एस या 12.8 जीबी / एस है। त्रुटि सुधार और अन्य ओवरहेड के एन्कोडिंग के कारण, वे आपसे केवल 10 Gb / s प्राप्त करने की अपेक्षा करते हैं।

ध्यान दें कि तार स्वयं केवल 800 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर प्रतीक या आयाम बदल रहे हैं। ट्रांजिस्टर के लिए स्विचिंग गति के मामले में यह बहुत ही महत्वपूर्ण है।

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अब यह सब 10Gb ईथरनेट के लिए है। वे 100Gb ईथरनेट के लिए कैसे करते हैं यह थोड़ा अधिक दिमाग है। उसके लिए, ऐसा प्रतीत होता है कि वे वास्तव में आवृत्ति को 10.3 गीगाहर्ट्ज तक पंप करते हैं या 25GHz । क्या बिल्ली है? यहाँ देखेंउस मेज के लिए। फ़्रीक्वेंसी में अंतर यह है कि आपके पास कितने कॉपर पेयर डेटा लेन हैं। किसी ने वास्तव में तांबे में इस 25GHz ईथरनेट बनाया है या नहीं, यह जानना दिलचस्प होगा। यह संभव है कि उन्होंने इसे केवल अनुमान लगाया हो। जब आप उन आवृत्तियों के लिए प्राप्त करना शुरू करते हैं, तो आपके केबल को या तो वास्तव में कम होना चाहिए या आप बस फाइबर ऑप्टिक्स पर स्विच करते हैं जहां आप एक एकल फाइबर के नीचे सैकड़ों बीम प्रकाश भेज सकते हैं। इस तरह, आपको पागल गति से जाने की ज़रूरत नहीं है, आप बस स्रोत पर अपने डेटा को समानांतर करते हैं और इसे गंतव्य पर समानांतर करते हैं।

सन्दर्भ यदि आप इसे और देखना चाहते हैं: https://en.wikipedia.org/wiki/10_Gigabit_E
ईथरनेट
# Copper https://en.wikipedia.org/wiki/Pulse-amplitude_modulation/cinstallinstall.com/ लेख / प्रिंट / वॉल्यूम -15 / अंक -7 / सुविधाएँ / प्रौद्योगिकी / मुड़-जोड़ी-विकल्प-के लिए-10-गीगाबिट-इथरनेट। html
https://en.wikipedia.org/wiki/Differential_signaling

Comments

@HaLailahHaZeh भले ही उन्हें उस प्रभावी आवृत्ति को दूर करने का कोई तरीका नहीं मिला हो। 12.8 GHz सिस्टम में CPU के बीच संचार चैनलों पर अनसुना नहीं है।

— हॉर्ट

@ HaLailahHaZeh BTW, ऊपर दी गई आपकी टिप्पणी उस दस्तावेज़ के खिलाफ जाती है जिसे आपने लिंक किया था: मॉड्यूलेशन दर 800Mbaud है, इसलिए Nyquist की आवृत्ति 400 MHz है । आप वोल्टेज के स्तर की संख्या से आवृत्ति को गुणा नहीं करते हैं। इसका मतलब यह है कि ~ 500 मेगाहर्ट्ज तक आवृत्तियों को ले जाने में सक्षम केबलिंग पर्याप्त होगा।

— uint128_t

@HaLailahHaZeh 16 अलग-अलग वोल्टेज 4 बिट्स हैं, 16 बिट्स नहीं।

— user253751

Dammit। मैंने पोस्ट करने से पहले सभी -CX4 & -KX4 प्रकार की जाँच की। एहसास नहीं था कि वहाँ एक 10GBase-T था।

— फोटॉन

@ हेल्लाहहेज़: पीएएम -16 में 16 अलग-अलग वोल्टेज का उपयोग किया जाता है, लेकिन प्रत्येक प्रतीक-समय के दौरान केवल एक वोल्टेज प्रसारित होता है। 10GBASE-T के साथ, 800 MSymbols / sec का मतलब है कि प्रत्येक तार का वोल्टेज हर 1.25 नैनोसेकंड में बदलता है। व्हाइटपर के लिए धन्यवाद; ये उपयोगी है।

— दाविदरी

Answer 2

10G ईथरनेट (जैसा कि अन्य उत्तरों द्वारा वर्णित है) 10 GHz पर सिग्नल ट्रांज़िशन नहीं करता है, यह 10 Gb / s को प्राप्त करने के लिए 4 जोड़े में फैले कई स्तर के एन्कोडिंग का उपयोग करता है।

हालांकि, हाई स्पीड चिप्स पर 10+ गीगाबिट सीरियल ट्रांससीवर्स काफी आम हैं। उदाहरण के लिए PCIe, USB3.1, वज्र और इसी तरह के सभी प्रोटोकॉल व्यक्तिगत जोड़े पर 10 gbit / s सीरियल दर का उपयोग करते हैं।

आप सही हैं कि "बल्क" तर्क उस डेटा दर के साथ नहीं रख सकते हैं। निश्चित रूप से सीपीयू कोर उस आवृत्ति पर काम नहीं करता है, लेकिन यहां तक ​​कि तर्क जो PCIe इंटरफेस जैसी चीजों को लागू करता है, उस गति से काम नहीं कर सकता है। इसके बजाय वे समर्पित उच्च गति SERDESs का उपयोग करते हैं।

डेटा को व्यापक समानांतर बसों में आईसी के साथ रूट किया गया है। हार्डवेयर का एक समर्पित टुकड़ा इनपुट / आउटपुट के पास सीरियल-टू-पैरेलल या समानांतर-टू-सीरियल रूपांतरण सही करता है। SERDES वास्तविक तर्क का एक न्यूनतम न्यूनतम करता है। ट्रांसमीटर बहुत सरल हैं। यह उच्च गति के सीरियल डेटा क्लॉक और सीरियल लॉजिक के समानांतर उत्पन्न करने के लिए PLL होगा। रिसीवर अधिक जटिल हैं, उन्हें आने वाले डेटा पर घड़ी की वसूली करने की आवश्यकता होती है, और यह भी पता लगाने के लिए फ्रेमिंग का पता लगाना है कि बिट्स को ठीक से वर्गीकृत किया गया है। सभी सभी में, केवल एक छोटे से तर्क को अल्ट्रा-हाई स्पीड पर संचालित करना होता है। हां, संक्रमणों के माध्यम से प्रसार देरी बेहद महत्वपूर्ण है, और सर्किट को सावधानीपूर्वक डिज़ाइन करना होगा ताकि सभी सिग्नल ठीक से ऊपर आ जाएं।

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और थंडरबोल्ट केवल तांबे के पतले तारों पर 20-40 gbit / s काम करता है क्योंकि केबल कमजोर संकेतों को बढ़ाने के लिए सक्रिय हैं और जैसे कि, काफी महंगा है।

— chx

Answer 3

10 GBit / s ईथरनेट लिंक के बहुत सारे वास्तव में ऑप्टिकल हैं (जैसे 10GBASE-SR या 10GBASE-LR, https://en.wikipedia.org/wiki/10_Gigabit_Eiber देखें ) हालांकि 8P8C () के साथ 10GBASE-T ओवरवेट जोड़ी केबल भी हैं 'आरजे 45') कनेक्टर्स जैसा कि @horta द्वारा वर्णित है। जहां तक ​​मुझे पता है कि ऑप्टिकल वेरिएंट की तुलना में यह काफी पावरफुल है।

CPU (या बल्कि मेमोरी) से ईथरनेट कार्ड में डेटा का स्थानांतरण आमतौर पर x86 आधारित कंप्यूटर में PCIe बस के माध्यम से होता है। PCIe Gen 1 लेन में 2 Gbit / s सेकंड (8/10 बिट एन्कोडिंग के बाद) का उपयोग करने योग्य डेटा अंतरण दर है। 8 लेन के साथ सैद्धांतिक अधिकतम 16 GBit / s (प्रति दिशा) है, 10 GBit / s ईथरनेट के एकल पोर्ट को चलाने के लिए पर्याप्त है।

सीपीयू रैम में प्रेषित होने वाले डेटा को जमा करता है और फिर नेटवर्क कार्ड को निर्देश देता है कि कहां से उठाया जाए (डीएमए) और इसी तरह रिसेप्शन के लिए सीपीयू बफ़र आवंटित करता है और नेटवर्क कार्ड को इसके बारे में सूचित करता है जब आम तौर पर बफर (एस) होने पर एक अवरोध उत्पन्न करता है। ) भरा गया था। ध्यान दें कि RAM की बैंडविड्थ आमतौर पर PCIe बस की तुलना में बहुत बड़ी है।

आज हमारे पास PCIe Gen 3 व्यापक रूप से उपलब्ध है जिसमें लगभग 8 GBit / s प्रति लेन और दिशा की उपयोग करने योग्य डेटा दर है। एक 16 लेन स्लॉट सैद्धांतिक रूप से 128 GBit / s को संभाल सकता है, 100 GBit / s ईथरनेट के लिए पर्याप्त है (PCIe Gen 4 को हाल ही में आधिकारिक तौर पर घोषित किया गया है)।

तो पीसी के अंदर उच्च थ्रूपुट को प्राप्त करने के लिए 'ट्रिक' (अत्यधिक सिग्नलिंग गति पर जाने के बिना) समानांतर बसों (रैम) या कई सीरियल लेन (PCIe) का उपयोग करना है।

के लिए 100 Gbit / s ईथरनेट एक आम तौर पर 25 GBaud संकेत गति (100GBASE-SR4, 100GBASE-LR4, 100GBASE-CR4) के साथ चार संबंध हैं, वहाँ भी 10 Gbit / s के दस लिंक के साथ केबल (जैसे फाइबर जोड़े) के लिए एक मानक हैं (100GBASE-CR10, 100GBASE-SR10, 100GBASE-CR10)। लंबी दूरी की लिंक के लिए, केवल एक फाइबर का उपयोग करने वाले मानक भी हैं, या तो चार तरंग दैर्ध्य (100GBASE-CWDM4) या दो ध्रुवीकरण मोड और QPSK (100GBASE-ZR) का उपयोग कर रहे हैं।

लंबी दौड़ के लिंक (जैसे 20 टेराबिट / प्रति फाइबर जोड़ी के साथ मारिया ट्रान्साटलांटिक केबल) पर अत्यधिक उच्च लिंक गति के लिए, फाइबर और एम्पलीफायरों के प्रयोज्य तरंग दैर्ध्य बैंड में संभव के रूप में भी घने के रूप में जाने वाले विभिन्न तरंग दैर्ध्य में कई ट्रांसमीटरों के रूप में एक पैक। तरंग दैर्ध्य डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग (DWDM)। ध्यान दें कि इस तरह के मल्टीप्लेक्स / डिम्टिप्लेक्सर आमतौर पर अपने मूल में एक ऑप्टिकल उपकरण होता है और इसे कई निचले बैंडविड्थ धाराओं द्वारा खिलाया जाता है जिसे समानांतर रूप से इलेक्ट्रॉनिक रूप से संसाधित किया जा सकता है।

20 Tbit प्राप्त करने के लिए / s एक तो भी उपयोग उन्नत मॉडुलन तकनीक जहां प्रत्येक घड़ी चक्र पर एक से अधिक आयाम और चरणों प्रेषित किया जा रहा है (मैंने में 64QAM देखा है है श्वेतपत्र ) इसलिए घड़ी चक्र के अनुसार कई बिट्स संचारण, 10GBASE आयकर मानक के समान @horta द्वारा वर्णित है।