एज कंप्यूटिंग के लिए 100G इथरनेट आईपी

हमारे जीवन में ईथरनेट की उपस्थिति ने इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT) के उद्भव का मार्ग प्रशस्त किया है। ईथरनेट ने हमारे आस-पास और उससे परे, स्मार्ट घरों और व्यवसायों से लेकर उद्योगों, स्कूलों और सरकारों तक सब कुछ जोड़ दिया है। यह विशिष्टता हमारे वाहनों में भी पाई जाती है, जो आंतरिक उपकरणों के बीच संचार की सुविधा प्रदान करती है। ईथरनेट ने उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग डेटा केंद्रों, त्वरित औद्योगिक प्रक्रियाओं और वाणिज्य को सक्षम किया है, और यह दुनिया भर के घरों में पाया जा सकता है। ईथरनेट प्रौद्योगिकी में प्रगति के बावजूद, 800G ईथरनेट के उदय और 1.6T ईथरनेट के मानकीकरण के साथ, 100G से ऊपर हाई-स्पीड ईथरनेट एज कंप्यूटिंग में दुर्लभ बना हुआ है। यह लेख बताता है कि कैसे 100G ईथरनेट एज कंप्यूटिंग को सक्षम बनाता है और आईपी डिजाइनरों के लिए अनुप्रयोगों और डिजाइन चुनौतियों का वर्णन करता है।

एज कंप्यूटिंग के लिए गति आवश्यकताएँ

"द एज" डेटा के किसी भी स्रोत को संदर्भित करता है जो अंततः डेटा सेंटर या क्लाउड प्रोसेसिंग प्रतिमान में समाप्त होता है। उदाहरण कैमरे और सेंसर, मोबाइल डिवाइस, कई प्रकार के वाहन, राउटर और स्विच और यहां तक ​​​​कि स्मार्ट उपकरण हैं जिनमें प्रसंस्करण और डेटा संग्रह/साझाकरण क्षमताएं हैं। हालाँकि यह प्रति-सहज ज्ञान युक्त प्रतीत हो सकता है, लेकिन किनारा अस्पष्ट और गतिशील दोनों है - यदि उस परिधि पर डेटा एकत्रीकरण या प्रसंस्करण हो रहा है, तो हम एज कंप्यूटिंग के बारे में बात कर रहे हैं। अत्याधुनिक उपकरणों के प्रसार में मशीनों, सेंसर और मीटर, मोबाइल और पहनने योग्य उपकरणों और परिवहन, घर और महानगरीय प्रौद्योगिकियों में एआई को निरंतर अपनाने के साथ तेजी से वृद्धि देखी गई है। के अनुसार सहूलियत बाजार अनुसंधान, “ग्लोबल एज कंप्यूटिंग मार्केट का मूल्य 7.1 में 2021 बिलियन अमेरिकी डॉलर है और पूर्वानुमानित अवधि 49.6-2028 के दौरान 38.2% की सीएजीआर (चक्रवृद्धि वार्षिक वृद्धि दर) पर 2022 तक 2028 बिलियन अमेरिकी डॉलर के मूल्य तक पहुंचने का अनुमान है।” इसमें शामिल उपकरणों में कई रूप कारक और आर्किटेक्चर हो सकते हैं, लेकिन आइए एक व्यक्तिगत सर्वर को उनके प्रतिनिधि के रूप में देखें।

चित्र 1: किनारे से बादल तक का रास्ता।

सर्वर आमतौर पर नेटवर्क इंटरफेस कार्ड (एनआईसी) संलग्न करने के लिए एक साझा पीसीआईई बस का उपयोग करते हैं, और पीसीआईई 3.0 का उपयोग करने वाले कंप्यूटर पहली पीढ़ी के होते हैं, जो 8 जीटी/एस प्रति लेन पर पर्याप्त तेज़ बस के साथ x100 लिंक (यूनिडायरेक्शनल 16) का उपयोग करके 16 जी ईथरनेट एडेप्टर का समर्थन करते हैं। जीबी/एस या 128 जीबी/एस)। PCIe 4.0 के साथ, 8-लेन स्लॉट पूर्ण गति पर 100G एडाप्टर का समर्थन करेगा। यह आज की मशीनों के लिए एक अच्छी जगह है क्योंकि x8 स्लॉट आमतौर पर PCIe बस में उपलब्ध होते हैं। यहां तक ​​कि PCIe 5.0/CXL 1.1 या 2.0 सिस्टम की आगामी पीढ़ी के साथ भी, 100G डेटा दर एक साझा PCIe बस पर आरामदायक फिट है, जब तक कि डिजाइनर अधिकतम बैंडविड्थ और अंतर-प्रक्रिया संचार (IPC) के लिए न्यूनतम विलंबता के साथ समानांतर गणना में तेजी लाने की कोशिश नहीं कर रहे हैं। , जैसे डिजाइनरों को एचपीसी क्लस्टर की आवश्यकता होती है।

तालिका 1: संस्करण और लेन गणना के आधार पर PCIe गति (दिखाया गया कुल BW द्विदिश है)

एज डिवाइस आमतौर पर डेटा की मात्रा को प्री-प्रोसेस करने, संपीड़ित करने और कम करने के लिए डिज़ाइन किए जाते हैं जिन्हें अपस्ट्रीम में स्थानांतरित करने की आवश्यकता होती है। भले ही आपके पास व्यक्तिगत सर्वर कनेक्शन पर 100G डेटा दर का पूरी तरह से उपयोग करने के लिए पोस्ट-प्रोसेस्ड डेटा की आवश्यक मात्रा हो, फिर भी इसे राउटर और स्विच के एक केंद्रित सेट में डेटा सेंटर-फेसिंग ट्रैफ़िक के लिए एकत्रित करने की आवश्यकता होती है। इसके अतिरिक्त, वे आर्किटेक्चर पूर्ण बैंडविड्थ पर एक साथ बहुत सारे कनेक्शनों की सेवा नहीं दे सकते, जब तक कि उनके पास अप-लिंक न हों जो व्यक्तिगत पोर्ट गति का एक महत्वपूर्ण गुणक हों। उदाहरण के लिए, एक 32 पोर्ट 100G ईथरनेट स्विच को सारा ट्रैफ़िक अपस्ट्रीम में भेजने की आवश्यकता होती है। लिंक एग्रीगेशन कंट्रोल प्रोटोकॉल (LACP) का उपयोग एक कनेक्शन के लिए कई पोर्ट को एकत्रित करने के लिए किया जा सकता है, लेकिन वह प्रोटोकॉल भी किसी दिए गए बॉन्ड के लिए आठ पोर्ट तक सीमित है। एक निश्चित त्रिज्या स्विच के साथ एलएसीपी का उपयोग करने से डिवाइस द्वारा प्रदान किए जाने वाले डाउनस्ट्रीम कनेक्शन की संख्या में तेजी से कमी करके बुनियादी ढांचे और केबलिंग की लागत बढ़ जाती है। सभी वाई-फाई कनेक्शन व्यक्तिगत रूप से 1 जीबी/एस से काफी नीचे हैं, और यहां तक ​​कि सेल्युलर 5जी भी सैद्धांतिक रूप से 20 जीबीपीएस पर चरम पर है, इसलिए एकत्रीकरण परत पर 100जी उन बाजारों को अच्छी तरह से सेवाएं देता है।

ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों को शायद ही कभी वाहन के भीतर 10 से 25G ईथरनेट से अधिक की आवश्यकता होती है, लेकिन सेवा की कई वैकल्पिक गुणवत्ता (QoS) और समय-संवेदनशील नेटवर्किंग सुविधाओं की आवश्यकता होती है जो अभी तक उच्च गति वाले ईथरनेट विनिर्देशों में नहीं पाई जाती हैं। यदि आप ब्रेक और मनोरंजन प्रणाली जैसी वाहन नियंत्रण प्रणालियों के बीच एक नेटवर्क साझा करते हैं, तो वाहन नियंत्रण को प्राथमिकता देना महत्वपूर्ण है, भले ही आपके बच्चे एक आकर्षक वीडियो देख रहे हों। समय-संवेदनशील नेटवर्किंग सुविधाएँ, जो जल्द ही 100G पर समर्थित होंगी, औद्योगिक फर्श, ऑडियो विज़ुअल अनुप्रयोगों, सुरक्षा, स्वास्थ्य देखभाल और यहां तक ​​कि किनारे पर उच्च-स्तरीय ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों पर एकत्रीकरण के लिए समर्थन सक्षम करेंगी!

एक अन्य लाभ जो 100G ईथरनेट अपने उच्च गति समकक्षों के विपरीत प्रदान करता है, वह IEEE मानकों द्वारा निर्दिष्ट सभी आवश्यक और कई वैकल्पिक सुविधाओं के लिए समर्थन है, जैसे:

• आधार IEEE 802.3/802.3ba मानक की सभी आवश्यक सुविधाएँ
• 802.3/10/25/40/50G ईथरनेट सिस्टम के लिए IEEE 100 मानक
• इंटरस्पर्सिंग एक्सप्रेस ट्रैफ़िक के लिए IEEE 802.3br पैरामीटर
• आईईईई 802.1 टीएसएन विशेषताएं
• आईईईई 1588 प्रिसिजन क्लॉक सिंक्रोनाइज़ेशन प्रोटोकॉल
• ऑडियो वीडियो (AV) ट्रैफ़िक के लिए IEEE 802.1-Qav
• IEEE 802.3az में निर्दिष्ट ऊर्जा कुशल ईथरनेट (EEE)।

100G ईथरनेट वर्तमान में सबसे तेज़ ईथरनेट गति है जिसे एक लेन पर बनाए रखा जा सकता है। एकल 100 Gb/s लेन का उपयोग करने वाली 100G ईथरनेट की तीसरी पीढ़ी को दिसंबर 2022 में IEEE 802.3ck के रूप में प्रकाशित किया गया था, साथ ही 200G और 400G ईथरनेट के साथ क्रमशः दो और चार लेन का उपयोग किया गया था, और इसे ट्विनैक्स अप के लिए 100GBASE-CR के रूप में समर्थित किया जाएगा। इलेक्ट्रिकल बैकप्लेन के लिए 2m और 100GBASE-KR। मल्टीपल लेन आर्किटेक्चर का उपयोग करते हुए, 100GBASE-ZR मानक एकल तरंग दैर्ध्य का उपयोग करके घने तरंग दैर्ध्य-डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग (DWDM) सिस्टम पर 100 किमी से अधिक 80G ईथरनेट का समर्थन कर सकता है! अधिक लागत प्रभावी विकल्पों के लिए, 25G NRZ SerDes का उपयोग करने वाला चार-लेन कॉन्फ़िगरेशन एक विश्वसनीय परिवहन माध्यम प्रदान करता है।

सुरक्षा सभी नेटवर्क परिवेशों के लिए महत्वपूर्ण है, लेकिन यह उस किनारे पर विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जहां 100G ईथरनेट पूरी तरह से समर्थन करता है मैकसेक - उर्फ ​​आईईईई 802.1एई। MACsec एक हार्डवेयर-लेयर एन्क्रिप्शन तंत्र है जो गोपनीयता कानूनों का अनुपालन सुनिश्चित करके और डेटा चोरी को रोककर डेटा की सुरक्षा और सुरक्षा करता है। MACsec दुष्ट उपकरणों को नेटवर्क से कनेक्ट होने से भी रोक सकता है, जो कि किनारे के वातावरण के लिए एक महत्वपूर्ण सुरक्षा है जो अप्रबंधित और अप्रकाशित दोनों हो सकता है। ईथरनेट नेटवर्क पर प्रत्येक कनेक्शन (होस्ट से होस्ट, होस्ट से स्विच, या स्विच से स्विच) एन्क्रिप्टेड और अनएन्क्रिप्टेड दोनों ट्रैफ़िक को पार करेगा यदि उस एन्क्रिप्शन पर नियंत्रण उच्च परतों पर लगाया गया है, लेकिन एक बार लिंक के लिए MACsec सक्षम हो जाने पर, सभी ट्रैफ़िक चालू हो जाते हैं वह कनेक्शन चुभती नज़रों से सुरक्षित रहेगा।

अंत में, हाई-स्पीड ईथरनेट तकनीक के कमजोर पड़ने पर प्रति पोर्ट लागत नाटकीय रूप से बढ़ जाती है। एज उपकरणों के लिए अल्ट्रा-हाई-स्पीड ईथरनेट के लिए केबलिंग लागत जोड़ने से वे और अधिक महंगे हो जाते हैं। ये कारक 100G को सबसे अत्याधुनिक कंप्यूटिंग अनुप्रयोगों के अलावा सभी के लिए एकदम सही टॉप-एंड मैच बनाने की साजिश रचते हैं, जिसके परिणामस्वरूप 100G ईथरनेट उत्पादों के लिए उपभोक्ता और पेशेवर दोनों स्तरों पर एक विशाल बाजार का निर्माण हुआ है - स्विच और राउटर, एनआईसी और केबल, और प्रतिस्पर्धा ने बढ़त परिनियोजन के लिए मूल्य बिंदु को प्रबंधनीय बनाए रखने में मदद की है।

यदि आप एज मार्केट के लिए एनआईसी, स्विच और/या राउटर जैसे उत्पाद विकसित कर रहे हैं, तो सिनोप्सिस एक संपूर्ण समाधान प्रदान करता है। 100जी ईथरनेट आईपी: मैक, पीसीएस, और सत्यापन आईपी, सॉफ्टवेयर विकास और आईपी प्रोटोटाइप किट के साथ PHY विकल्पों की एक पूरी श्रृंखला। किनारे से परे, Synopsys तक हाई-स्पीड ईथरनेट आईपी भी प्रदान करता है 800G आज और हम 1.6T को आगे बढ़ाने में सक्षम बनाने के लिए विभिन्न मानक समूहों के साथ काम कर रहे हैं।

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• स्रोत: https://semiengineering.com/100g-ethernet-ip-for-edge-computing/