에지 컴퓨팅용 100G 이더넷 IP

에지 컴퓨팅용 100G 이더넷 IP

타임 스탬프 : 9 년 2023 월 3 일 오전 05시 XNUMX 분
소스 노드 : 2002034

우리 삶에서 이더넷의 존재는 사물 인터넷(IoT)의 출현을 위한 길을 열었습니다. 이더넷은 스마트 홈과 비즈니스에서 산업, 학교 및 정부에 이르기까지 우리 주변과 그 너머의 모든 것을 연결했습니다. 이 사양은 당사 차량에서도 볼 수 있으며 내부 장치 간의 통신을 용이하게 합니다. 이더넷은 고성능 컴퓨팅 데이터 센터, 산업 프로세스 및 상거래를 가속화했으며 전 세계 가정에서 찾아볼 수 있습니다. 이더넷 기술의 발전에도 불구하고 800G 이더넷의 부상과 1.6T 이더넷의 표준화로 인해 100G 이상의 고속 이더넷은 에지 컴퓨팅에서 여전히 희귀합니다. 이 기사에서는 100G 이더넷이 에지 컴퓨팅을 가능하게 하는 방법을 살펴보고 IP 설계자를 위한 애플리케이션 및 설계 과제를 설명합니다.

에지 컴퓨팅을 위한 속도 요구 사항

"에지"는 궁극적으로 데이터 센터 또는 클라우드 처리 패러다임에서 끝나는 모든 데이터 소스를 의미합니다. 예를 들면 카메라와 센서, 모바일 장치, 다양한 유형의 차량, 라우터와 스위치, 처리 및 데이터 수집/공유 기능이 있는 스마트 기기까지 있습니다. 직관에 반하는 것처럼 보일 수 있지만 에지는 모호하고 역동적입니다. 데이터 집계 또는 처리가 해당 경계에서 발생하는 경우 에지 컴퓨팅에 대해 이야기하고 있습니다. 에지 장치의 확산은 기계, 센서 및 계량기, 모바일 및 웨어러블 장치, 운송, 가정 및 대도시 기술에서 AI의 지속적인 채택과 함께 급격한 성장을 보였습니다. 에 따르면 유리한 시장 조사, "글로벌 에지 컴퓨팅 시장은 7.1년에 2021억 달러의 가치가 있으며 49.6-2028년 예측 기간 동안 38.2%의 연평균 성장률(CAGR)로 2022년까지 2028억 달러에 이를 것으로 예상됩니다." 관련된 장치에는 많은 폼 팩터와 아키텍처가 있을 수 있지만 이를 대표하는 개별 서버를 살펴보겠습니다.

그림 1: 에지에서 클라우드까지의 경로.

서버는 일반적으로 공유 PCIe 버스를 사용하여 네트워크 인터페이스 카드(NIC)를 연결하고 PCIe 3.0을 사용하는 컴퓨터는 x8 링크(단방향 100 GB/s 또는 16Gb/s). PCIe 16을 사용하면 128레인 슬롯이 4.0G 어댑터를 최고 속도로 지원합니다. x8 슬롯은 일반적으로 PCIe 버스에서 사용할 수 있기 때문에 오늘날의 시스템에 적합합니다. 차세대 PCIe 100/CXL 8 또는 5.0 시스템에서도 1.1G 데이터 속도는 공유 PCIe 버스에 적합합니다. , 디자이너가 HPC 클러스터에 필요한 것처럼.

표 1: 버전 및 레인 수에 따른 PCIe 속도(표시된 총 BW는 양방향임)

에지 장치는 일반적으로 업스트림으로 전송해야 하는 데이터의 양을 전처리, 압축 및 줄이도록 설계되었습니다. 개별 서버 연결에서 100G 데이터 속도를 완전히 활용하는 데 필요한 양의 후처리 데이터가 있더라도 집중 라우터 및 스위치 집합에서 데이터 센터를 향하는 트래픽에 대해 모두 집계해야 합니다. 또한 이러한 아키텍처는 개별 포트 속도의 상당한 배수인 업링크가 없는 한 전체 대역폭에서 너무 많은 동시 연결을 서비스할 수 없습니다. 예를 들어, 32포트 100G 이더넷 스위치는 모든 트래픽을 업스트림으로 보내야 합니다. LACP(Link Aggregation Control Protocol)는 연결을 위해 여러 포트를 집계하는 데 사용할 수 있지만 해당 프로토콜도 주어진 본드에 대해 1개 포트로 제한됩니다. 고정 반경 스위치와 함께 LACP를 사용하면 장치가 제공할 수 있는 다운스트림 연결 수를 빠르게 줄임으로써 인프라 및 케이블 연결 비용이 빠르게 증가합니다. Wi-Fi 연결은 모두 개별적으로 5Gb/s보다 훨씬 낮고 셀룰러 20G도 이론적으로 최대 100Gbps이므로 집계 계층의 XNUMXG는 해당 시장에 잘 서비스됩니다.

자동차 애플리케이션은 차량 내에서 10~25G 이상의 이더넷이 거의 필요하지 않지만 고속 이더넷 사양에서는 아직 찾아볼 수 없는 선택적인 서비스 품질(QoS) 및 시간에 민감한 네트워킹 기능이 많이 필요합니다. 브레이크와 엔터테인먼트 시스템과 같은 차량 제어 시스템 간에 네트워크를 공유하는 경우 자녀가 매력적인 비디오를 보고 있더라도 차량 제어를 우선시하는 것이 중요합니다. 곧 100G에서 지원될 시간에 민감한 네트워킹 기능을 통해 산업 바닥, 시청각 응용 프로그램, 보안, 건강 관리 및 심지어 첨단 자동차 응용 프로그램의 집선을 지원할 수 있습니다!

100G 이더넷이 제공하는 또 다른 이점은 고속 대응 제품과 달리 다음과 같이 IEEE 표준에서 지정한 모든 필수 기능과 많은 옵션 기능을 지원한다는 것입니다.

  • 기본 IEEE 802.3/802.3ba 표준의 모든 필수 기능
  • 802.3/10/25/40/50G 이더넷 시스템용 IEEE 100 표준
  • Interspersing Express 트래픽을 위한 IEEE 802.3br 매개변수
  • IEEE 802.1 TSN 기능
  • IEEE 1588 정밀 클록 동기화 프로토콜
  • 오디오 비디오(AV) 트래픽용 IEEE 802.1-Qav
  • IEEE 802.3az에 지정된 EEE(Energy Efficient Ethernet)

100G 이더넷은 현재 단일 레인에서 유지할 수 있는 가장 빠른 이더넷 속도입니다. 단일 100Gb/s 레인을 사용하는 100세대 2022G 이더넷은 802.3년 200월 IEEE 400ck로 게시되었으며, 각각 100개 및 2개 레인을 사용하는 100G 및 100G 이더넷과 함께 twinax up을 위한 100GBASE-CR로 지원됩니다. 전기 백플레인의 경우 80m 및 25GBASE-KR까지. 다중 레인 아키텍처를 사용하는 XNUMXGBASE-ZR 표준은 단일 파장을 사용하는 고밀도 파장 분할 다중화(DWDM) 시스템을 통해 XNUMXkm 이상 XNUMXG 이더넷을 지원할 수 있습니다! 보다 비용 효율적인 옵션을 위해 XNUMXG NRZ SerDes를 사용하는 XNUMX레인 구성은 안정적인 전송 매체를 제공합니다.

보안은 모든 네트워크 환경에서 중요하지만 100G 이더넷이 완벽하게 지원하는 에지에서 특히 중요합니다. MACsec – 일명 IEEE 802.1AE. MACsec은 개인 정보 보호법을 준수하고 데이터 도난을 방지하여 데이터를 보호하고 보호하는 하드웨어 계층 암호화 메커니즘입니다. MACsec은 또한 악성 장치가 네트워크에 연결되는 것을 방지할 수 있습니다. 이는 관리되지 않고 모니터링되지 않을 수 있는 에지 환경에 대한 중요한 보호입니다. 이더넷 네트워크(호스트에서 호스트로, 호스트에서 스위치로 또는 스위치에서 스위치로)의 각 연결은 해당 암호화에 대한 제어가 상위 계층에서 부과되는 경우 암호화된 트래픽과 암호화되지 않은 트래픽을 모두 통과하지만 링크에 대해 MACsec이 활성화되면 모든 트래픽이 활성화됩니다. 그 연결은 엿보는 눈으로부터 보호될 것입니다.

마지막으로, 포트당 비용은 고속 이더넷 기술의 최첨단에서 극적으로 증가합니다. 에지 장치용 초고속 이더넷 케이블링 비용을 추가하면 훨씬 더 비쌉니다. 이러한 요인들은 100G를 최첨단 컴퓨팅 애플리케이션을 제외한 모든 분야에서 완벽한 최고급 제품으로 만드는 데 기여했으며, 결과적으로 100G 이더넷 제품에 대한 소비자 및 전문가 수준 모두에서 거대한 시장을 창출했습니다. 스위치 및 라우터, NIC 및 케이블, 그리고 경쟁업체는 에지 배포를 위해 관리 가능한 가격대를 유지하는 데 도움이 됩니다.

에지 시장을 위한 NIC, 스위치 및/또는 라우터와 같은 제품을 개발 중인 경우 Synopsys는 다음을 위한 완벽한 솔루션을 제공합니다. 100G 이더넷 IP: 검증 IP, 소프트웨어 개발 및 IP 프로토타이핑 키트와 함께 MAC, PCS 및 전체 범위의 PHY 옵션. Edge를 넘어 Synopsys는 또한 최대 고속 이더넷 IP를 제공합니다. 800G 현재 우리는 1.6T가 앞으로 나아갈 수 있도록 다양한 표준 그룹과 협력하고 있습니다.

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