中文引用格式: 萬(wàn)國(guó)偉,康凱,蔣海平. 高速以太網(wǎng)均衡技術(shù)的綜述與思考[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用,2024,50(12):41-47.
英文引用格式: Wan Guowei,Kang Kai,Jiang Haiping. An overview and thinking of high-speed Ethernet equalization technology[J]. Application of Electronic Technique,2024,50(12):41-47.
引言
在過(guò)去的十多年中,數(shù)據(jù)中心中每個(gè)組件的有線輸入/輸出(I/O)通道數(shù)量和單通道數(shù)據(jù)速率都顯著增加,典型的大型以太網(wǎng)交換機(jī)集成電路的總帶寬大約每五年增長(zhǎng)一個(gè)數(shù)量級(jí)。例如,從2008年240 Gb/s(24個(gè)通道,每通道速率為10 Gb/s)開(kāi)始,到2019年接近25.6 Tb/s(256個(gè)通道,每通道速率接近100 Gb/s)。這種帶寬需求的持續(xù)增長(zhǎng)推動(dòng)了現(xiàn)行56 Gb/s串行I/O標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展,并為未來(lái)超越100 Gb/s的鏈路奠定了基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)出爆炸式增長(zhǎng),這大大推動(dòng)了大型數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)I/O帶寬需求的快速擴(kuò)展,高速以太網(wǎng)的發(fā)展順應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)流量的快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。
高速以太網(wǎng)指的是傳輸速率超過(guò)傳統(tǒng)10 Mb/s的以太網(wǎng)技術(shù),涵蓋了包括快速以太網(wǎng)(100 Mb/s)、千兆以太網(wǎng)(1 Gb/s)、10千兆以太網(wǎng)、25千兆以太網(wǎng)、40千兆以太網(wǎng)以及100千兆以太網(wǎng)在內(nèi)的多種標(biāo)準(zhǔn),以適應(yīng)當(dāng)下對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。而隨著現(xiàn)代通信和計(jì)算需求的不斷增加,傳統(tǒng)的并行傳輸方式在性能、成本、功耗和可靠性上逐漸難以滿(mǎn)足需求,SerDes(Serializer/Deserializer,串行器/解串器)成為現(xiàn)代高速通信領(lǐng)域不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)。它通過(guò)將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為高速串行數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸,有效地解決了布線、傳輸速率和功耗等方面的難題,并為以太網(wǎng)、光纖通信、數(shù)據(jù)中心以及高速芯片間互連提供了可靠的解決方案。
在信號(hào)傳輸過(guò)程中,存在許多非理想因素,這些因素會(huì)破壞信號(hào)的完整性,例如頻率選擇性衰減、趨膚效應(yīng)、介質(zhì)損耗、串?dāng)_、反射、抖動(dòng)、噪聲等問(wèn)題。這些問(wèn)題會(huì)對(duì)信號(hào)的接收和恢復(fù)造成不利影響,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致誤碼,影響傳輸質(zhì)量和性能表現(xiàn)。隨著高速數(shù)據(jù)通信的需求不斷提升,信號(hào)完整性面臨的挑戰(zhàn)也日益嚴(yán)峻。為了降低誤碼率、提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕壳暗钠毡樽龇ㄊ窃诖墟溌返陌l(fā)送端和接收端使用各種均衡技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)償和優(yōu)化。這些均衡技術(shù)能夠有效地補(bǔ)償信號(hào)在傳輸過(guò)程中的損耗,消除干擾帶來(lái)的失真,使得信號(hào)在復(fù)雜的傳輸環(huán)境中依然能夠保持較高的質(zhì)量和穩(wěn)定性,確保系統(tǒng)的整體性能和傳輸效率。
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作者信息:
萬(wàn)國(guó)偉1,康凱1,蔣海平2
(1.中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院,上海 201210;
2.裕太微電子股份有限公司,上海 200000)