Uç Bilgi İşlem İçin 100G Ethernet IP

Uç Bilgi İşlem İçin 100G Ethernet IP

Zaman Damgası: 9 Mart 2023 3:05
Kaynak Düğüm: 2002034

Ethernet'in hayatımızda bulunması, Nesnelerin İnterneti'nin (IoT) ortaya çıkmasının önünü açmıştır. Ethernet, akıllı evlerden işyerlerine, endüstrilere, okullara ve hükümetlere kadar çevremizdeki ve ötesindeki her şeyi birbirine bağladı. Bu özellik araçlarımızda bile bulunarak dahili cihazlar arasındaki iletişimi kolaylaştırır. Ethernet, yüksek performanslı bilgi işlem veri merkezlerine olanak tanıdı, endüstriyel süreçleri ve ticareti hızlandırdı ve dünya çapında evlerde bulunabilir. 800G Ethernet'in yükselişi ve 1.6T Ethernet'in standartlaşmasıyla birlikte Ethernet teknolojisindeki ilerlemelere rağmen, 100G'nin üzerindeki yüksek hızlı Ethernet, uç bilişimde nadir görülen bir durum olmaya devam ediyor. Bu makale, 100G Ethernet'in uç bilişimi nasıl mümkün kıldığını araştırıyor ve IP tasarımcıları için uygulamaları ve tasarım zorluklarını açıklıyor.

Edge bilişim için hız gereksinimleri

“Edge”, sonuçta bir veri merkezine veya bulut işleme paradigmasına ulaşan herhangi bir veri kaynağını ifade eder. Örnekler arasında kameralar ve sensörler, mobil cihazlar, birçok araç türü, yönlendiriciler ve anahtarlar ve hatta işleme ve veri toplama/paylaşma yetenekleri olan akıllı cihazlar sayılabilir. Her ne kadar sezgisel görünse de, uç hem bulanık hem de dinamiktir; eğer bu çevrede veri toplama veya işleme gerçekleşiyorsa, uç bilişimden bahsediyoruz demektir. Uç cihazların çoğalması, makineler, sensörler ve ölçüm cihazları, mobil ve giyilebilir cihazlar ve ulaşım, ev ve metropol teknolojilerinde yapay zekanın sürekli benimsenmesiyle çok hızlı bir büyüme kaydetti. Buna göre Vantage Pazar Araştırması, "Küresel Uç Bilgi İşlem Pazarının değeri 7.1'de 2021 Milyar ABD Doları olup, 49.6-2028 tahmin dönemi boyunca %38.2'lik bir CAGR (Bileşik Yıllık Büyüme Oranı) ile 2022 yılına kadar 2028 Milyar ABD Doları değerine ulaşması öngörülmektedir." İlgili cihazların birçok form faktörü ve mimarisi olabilir, ancak bunları temsil eden tek bir sunucuya bakalım.

Şekil 1: Kenardan buluta giden yollar.

Sunucular genellikle ağ arabirim kartlarını (NIC'ler) bağlamak için paylaşılan bir PCIe veri yolu kullanır ve PCIe 3.0 kullanan bilgisayarlar, x8 bağlantısı (tek yönlü 100) kullanan 16 G Ethernet adaptörlerini desteklemek için şerit başına 16 GT/s hızında yeterince hızlı bir veri yoluna sahip ilk nesildir. GB/sn veya 128 Gb/sn). PCIe 4.0 ile 8 şeritli bir yuva, 100G adaptörü tam hızda destekleyecektir. Bu günümüzün makineleri için güzel bir nokta çünkü x8 yuvaları genellikle PCIe veriyolunda mevcut. Tasarımcılar süreçler arası iletişim (IPC) için maksimum bant genişliği ve minimum gecikme ile paralel hesaplamayı hızlandırmaya çalışmadıkları sürece, gelecek nesil PCIe 5.0/CXL 1.1 veya 2.0 sistemlerinde bile 100G veri hızı, paylaşılan bir PCIe veriyoluna rahat bir uyum sağlar. Tıpkı tasarımcıların HPC kümeleri için ihtiyaç duyduğu gibi.

Tablo 1: Sürüm ve şerit sayısının bir fonksiyonu olarak PCIe hızları (Gösterilen Toplam Siyah Beyaz çift yönlüdür)

Edge cihazları genellikle yukarı yönde aktarılması gereken veri miktarını önceden işlemek, sıkıştırmak ve azaltmak için tasarlanmıştır. Bireysel sunucu bağlantısında 100G veri hızını tam olarak kullanmak için gerekli miktarda sonradan işlenmiş veriye sahip olsanız bile, bunların hepsinin yine de yoğunlaştırılmış bir yönlendirici ve anahtar seti üzerinden veri merkezine yönelik trafik için toplanması gerekir. Ek olarak, bu mimariler, bireysel bağlantı noktası hızlarının önemli bir katı olan yukarı bağlantılara sahip olmadıkları sürece, tam bant genişliğinde çok fazla eşzamanlı bağlantıya hizmet veremez. Örneğin, 32 bağlantı noktalı bir 100G Ethernet anahtarının tüm trafiği yukarı yönde göndermesi gerekir. Bağlantı Birleştirme Kontrol Protokolü (LACP), bir bağlantı için birden fazla bağlantı noktasını bir araya getirmek için kullanılabilir, ancak bu protokol bile belirli bir bağ için sekiz bağlantı noktasıyla sınırlıdır. LACP'yi sabit yarıçaplı bir anahtarla kullanmak, cihazın sağlayabileceği aşağı akış bağlantılarının sayısını hızla azaltarak altyapı ve kablolama maliyetini hızla artırır. Wi-Fi bağlantılarının tümü ayrı ayrı 1 Gb/s'nin oldukça altındadır ve hücresel 5G bile teorik olarak 20 Gbps'de zirveye ulaşır, dolayısıyla toplama katmanındaki 100G bu pazarlara iyi bir şekilde hizmet eder.

Otomotiv uygulamaları, araç içinde nadiren 10 ila 25G Ethernet'ten daha fazlasına ihtiyaç duyar ancak daha yüksek hızlı Ethernet spesifikasyonlarında henüz bulunmayan isteğe bağlı hizmet kalitesi (QoS) ve zamana duyarlı ağ özelliklerinin çoğunu gerektirir. Fren gibi araç kontrol sistemleri ile eğlence sistemi arasında bir ağ paylaşıyorsanız, çocuklarınız ilgi çekici bir video izliyor olsa bile araç kontrolüne öncelik vermeniz önemlidir. Yakında 100G'de desteklenecek zamana duyarlı ağ özellikleri, endüstriyel zeminlerde, görsel-işitsel uygulamalarda, güvenlikte, sağlık hizmetlerinde ve hatta ileri teknoloji otomotiv uygulamalarında toplama desteğine olanak sağlar!

100G Ethernet'in yüksek hızlı emsallerine göre sağladığı diğer bir avantaj, IEEE standartlarında belirtilen tüm gerekli ve birçok isteğe bağlı özelliği desteklemesidir:

  • Temel IEEE 802.3/802.3ba standardının gerekli tüm özellikleri
  • 802.3/10/25/40/50G Ethernet sistemleri için IEEE 100 standartları
  • Serpinti Ekspres Trafiği için IEEE 802.3br parametreleri
  • IEEE 802.1 TSN özellikleri
  • IEEE 1588 Hassas Saat Senkronizasyon Protokolü
  • Sesli Video (AV) trafiği için IEEE 802.1-Qav
  • IEEE 802.3az'da belirtildiği gibi Enerji Verimli Ethernet (EEE)

100G Ethernet şu anda tek hat üzerinde sürdürülebilecek en hızlı Ethernet hızıdır. Tek bir 100 Gb/s şerit kullanan üçüncü nesil 100G Ethernet, Aralık 2022'de IEEE 802.3ck olarak yayınlandı ve bu şeritlerden sırasıyla iki ve dördünü kullanan 200G ve 400G Ethernet ile birlikte twinax up için 100GBASE-CR olarak desteklenecek. Elektrikli arka paneller için 2 m'ye ve 100GBASE-KR'ye kadar. Çoklu şerit mimarileri kullanan 100GBASE-ZR standardı, tek bir dalga boyu kullanan yoğun dalga boyu bölmeli çoğullama (DWDM) sistemi üzerinden 100 km'den fazla 80G Ethernet'i destekleyebilir! Daha uygun maliyetli seçenekler için 25G NRZ SerDes kullanan dört şeritli konfigürasyon, güvenilir bir taşıma ortamı sağlar.

Güvenlik tüm ağ ortamları için önemlidir ancak 100G Ethernet'in tam olarak desteklediği uçta özellikle kritiktir MACsn – diğer adıyla IEEE 802.1AE. MACsec, gizlilik yasalarına uygunluğu sağlayarak ve veri hırsızlığını önleyerek verileri koruyan ve güvence altına alan, donanım katmanında bir şifreleme mekanizmasıdır. MACsec aynı zamanda hileli cihazların bir ağa bağlanmasını da önleyebilir; bu, hem yönetilmeyen hem de izlenmeyen bir uç ortam için kritik bir korumadır. Bir Ethernet ağındaki her bağlantı (ana bilgisayardan ana bilgisayara, ana bilgisayardan anahtara veya anahtardan anahtara), şifreleme üzerinde kontrol daha yüksek katmanlara uygulanırsa hem şifreli hem de şifresiz trafiği geçecektir, ancak bir bağlantı için MACsec etkinleştirildiğinde tüm trafik açık olacaktır. bu bağlantı meraklı gözlerden korunacaktır.

Son olarak, yüksek hızlı Ethernet teknolojisinin uç noktalarında port başına maliyet önemli ölçüde artıyor. Uç cihazlar için ultra yüksek hızlı Ethernet'in kablolama maliyetinin eklenmesi, onları çok daha pahalı hale getirir. Bu faktörler bir araya gelerek 100G'yi en son teknoloji bilgi işlem uygulamaları dışındaki herkes için mükemmel bir üst düzey eşleşme haline getiriyor ve bu da 100G Ethernet ürünleri için hem tüketici hem de profesyonel düzeyde büyük bir pazarın oluşmasına yol açıyor. anahtarlar ve yönlendiriciler, NIC'ler ve kablolar ve rekabet, uç dağıtımlar için fiyat noktasının yönetilebilir tutulmasına yardımcı oldu.

Uç pazarı için NIC'ler, anahtarlar ve/veya yönlendiriciler gibi ürünler geliştiriyorsanız Synopsys, aşağıdakiler için eksiksiz bir çözüm sunar: 100G Ethernet IP'si: Doğrulama IP'si, yazılım geliştirme ve IP prototip oluşturma kitlerinin yanı sıra MAC, PCS ve eksiksiz PHY seçenekleri yelpazesi. Synopsys, sınırın ötesinde aynı zamanda yüksek hızlı Ethernet IP'si sunar. 800G bugün 1.6T'nin ilerlemesini sağlamak için çeşitli standart gruplarıyla çalışıyoruz.

Zaman Damgası:

Den fazla Yarı Mühendislik