¿Cómo se consiguen 200 GBit/s sobre cable de cobre biaxial?

El estándar 200GBASE-CR4 [ 1 ] define la comunicación ethernet con 200 GBit/s utilizando cuatro carriles y modulación PAM4 sobre una distancia máxima de 3 m.

Un solo símbolo PAM4 codifica dos bits, por lo tanto, espero que un solo carril se module a aproximadamente 25 GHz.

Según [ 3 ], 40GBASE-T es el estándar de Ethernet con el ancho de banda más alto que utiliza cables de cobre biaxiales. Utiliza cuatro carriles, por lo tanto, tenemos 10 GBit/s por carril y codificación PAM16. Por lo tanto, debería haber cuatro bits por símbolo y espero que un carril se module alrededor de 2,5 GHz.

Según tengo entendido, estas altas frecuencias son muy difíciles de manejar ya que la longitud de onda se vuelve comparable a las dimensiones del cable y uno tiene que usar cables coaxiales u otras guías de ondas.

Los problemas particulares que esperaría en estas altas frecuencias son la alta atenuación debido al efecto de la piel [ 2 ] y un desajuste de impedancia debido a los efectos térmicos y mecánicos en el cable.

Preguntas:

  1. ¿Se puede lograr el estándar 200GBASE-CR4, comunicación de 200 GBit/s a través de un cable de cobre biaxial?
  2. ¿Qué efectos dificultan la transmisión de señales de alta frecuencia en la práctica? ¿Hay algún libro que trate este tema en particular?
@Andyaka, ¿podría dar más detalles sobre la relevancia y el contexto de su enlace?
su primera pregunta "¿hay cables disponibles?" efectivamente sonaría como una pregunta sobre dónde conseguirlos, y las preguntas sobre recomendaciones de productos y lugares para comprarlos están generalmente fuera de tema. Estoy de acuerdo, en el contexto de esta pregunta, esto realmente suena como una cuestión de existencia en lugar de una pregunta de compras.
Esperaría que se usara mucha ecualización adaptativa. Gastar 100.000 transistores en silicio para adaptarse a las debilidades de las interconexiones es una práctica aceptada.
@MarcusMüller Traté de reformular la primera pregunta. Si hay alguna sugerencia sobre cómo formularlo mejor, ¡házmelo saber!
@ThePhoton Corregí la pregunta, ¡gracias!
@ThePhoton El estándar vinculado en la pregunta solicita específicamente "cable de cobre twinaxial": esto tiene mucho sentido porque son mucho mejores en altas frecuencias que el par trenzado simple.
@asdfex, tienes razón. OP, lo siento, no trabajo directamente con ethernet basado en cobre, así que pensé que la T en 40GBase-T se refería a algo similar a lo que hacía en generaciones anteriores.

Respuestas (1)

El estándar 200GBASE-CR4 [1] define la comunicación ethernet con 200 GBit/s utilizando cuatro carriles y modulación PAM4 sobre una distancia máxima de 3 m. Un solo símbolo PAM4 codifica dos bits, por lo tanto, espero que un solo carril se module a aproximadamente 25 GHz.

La tasa de símbolos es de 25 Gbaudios. Pero encontrará que el ancho de banda de 3 dB del canal necesario para lograrlo es significativamente menor que 25 GHz. Probablemente esté entre 12 y 19 GHz, pero no estoy familiarizado con este estándar específico.

¿Se puede lograr el estándar 200GBASE-CR4, comunicación de 200 GBit/s a través de un cable de cobre de par trenzado?

No sé qué se ha comercializado, pero puede estar seguro de que no se acepta ningún medio físico en 802.3 hasta que al menos 3 o 4 empresas (incluidos los implementadores y los clientes potenciales) se hayan convencido de que la tecnología no solo es factible, sino también reducirá los costos en relación con los medios previamente definidos.

Por otro lado, se han equivocado en el pasado (o al menos, han definido estándares que fueron reemplazados por tecnologías aún más nuevas antes de que llegaran a un mercado amplio)

¿Qué efectos dificultan la transmisión de señales de alta frecuencia en la práctica? ¿Hay algún libro que trate este tema en particular?

Tenga en cuenta que este medio está limitado a longitudes de enlace de 3 m. Mientras que 40 GBase-T se definió para hasta 30 m, y los medios destinados a aplicaciones LAN reales generalmente se definen para 100 mo más.

La mayoría de las degradaciones en las líneas de transmisión escalan con la longitud del enlace, por lo que reducir la longitud nos permite lograr un mayor ancho de banda en una geometría de cable determinada.

Como se mencionó en los comentarios, los estándares de Ethernet para 100 Gbps y más generalmente también requieren una ecualización sustancial tanto en la fuente como en el receptor. Esto es aún más cierto para los medios de cobre de corta distancia, destinados a enlaces dentro de servidores o entre backplanes, que para los medios de fibra de larga distancia destinados a enlaces entre servidores o incluso entre campus o ciudades.

¡Bonita! Sin embargo, mi profesor parece provenir de una industria en la que gastan una cantidad significativa de dinero y pensaron en igualar el canal de fibra óptica, especialmente. para larga distancia de alta tasa, más aún porque eso también se vuelve cada vez más no lineal con la distancia.
@MarcusMüller, para ser claros, estaba hablando específicamente de Ethernet, no de todos los tipos de comunicaciones de fibra. E incluso Ethernet está comenzando a hacer ecualización en velocidades de datos de 100G y superiores. Pero solo cosas como DFE de 5 toques, que creo que es mucho más simple que lo que hacen con los canales de cobre.
@ThePhoton, ¿qué quiere decir con "el ancho de banda de 3 dB del canal"? Si transmito pulsos escalonados, se pueden descomponer en una serie de Fourier en la que los términos armónicos son en realidad de mayor frecuencia que la función escalonada. ¿La frecuencia de los armónicos, en este caso, no debería ser muy superior a los 25 GHz? ¿Por favor aclarar?
@bodokaiser, en un enlace Ethernet, el objetivo no es reconstruir perfectamente la forma de onda analógica que se envió. Solo necesitamos determinar con precisión qué bits digitales se enviaron.
Según Shannon, el ancho de banda necesario para transmitir una determinada tasa de bits depende de la SNR de la señal recibida. En Ethernet, normalmente tienen como objetivo de 0,5x a 0,75x la velocidad en baudios (pero, de nuevo, estoy mucho más familiarizado con los estándares ópticos que con los eléctricos).
Oh, hacen ecualización a 10G. A estas altas tasas, y especialmente con PAM 4, también están agregando corrección de errores hacia adelante (FEC).
@alex.forencich, ¿estás hablando de óptica o eléctrica? No creo que hubiera ningún estándar PAM4 en la primera ola de Ethernet 10G óptico. ¿Quizás han agregado algunos desde entonces? Y si había ecualización, era analógico (como hacer un cable de enlace más largo para obtener un pico en una señal) o muy crudo si era digital.
Eso estaba destinado a ser dos pensamientos separados. Estoy bastante seguro de que la ecualización se realiza comúnmente a 10G. Y a tasas más altas, y especialmente para PAM-4, la ecualización por sí sola no es suficiente, por lo que se agrega FEC.
@alex.forencich, tal vez. Estaba trabajando en una industria ligeramente diferente cuando se desarrolló el 10G. Pero la gente estaba tratando a DFE como algo nuevo y arriesgado cuando desarrollamos 25 G NRZ. Si no fueran las 11 de la noche aquí, revisaría los estándares IEEE y vería qué hay realmente allí.
¿Cómo se consiguen 200 GBit/s sobre cable de cobre biaxial?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v