Since its 1980s debut with 10Mbps shared LANs over coaxial cables, Ethernet has seen consistent advancements, now with the potential to support speeds up to 1.6Tbps. This progression has allowed Ethernet to serve a wider range of applications, such as live streaming, Radio Access Networks and industrial control, emphasizing the importance of reliable packet transfer and quality of service. With the current Internet bandwidth humming at ~500 Tbps, there’s a growing demand for improved back-end intra datacenter traffic handling. Although individual servers are not yet operating at Terabit-per-second levels, the overall datacenter traffic is nearing this scale, prompting the IEEE’s 802.3dj group to undertake standardization efforts and necessitating robust Ethernet controllers and SerDes to manage the expanding data flow. Amidst this backdrop of escalating demands, interprocessor communication is already pushing to these speeds.
Interprocessor communication is spearheading the need for 1.6T rates with minimal latency. While individual devices are restricted by their inherent processing capacities and chip size, combining chips can significantly extend these capacities. The first generation of applications is expected to be followed by intra datacenter switch-to-switch connections, enabling the pooling of high-performance processors and memory, boosting scalability and efficiency within cloud computing.
IEEE’s 802.3dj Initiative: Advancing Ethernet standards for 1.6 Tbps interoperability
Compliance to the evolving standardization efforts is pivotal for seamless ecosystem interoperability. The IEEE’s 802.3dj group is in the process of formulating the upcoming Ethernet standard, which encompasses physical layers and management parameters for speeds from 200G up to 1.6 Terabits per second. The group’s objective is a 1.6 Tbps Ethernet MAC data rate, aiming for a maximum bit error rate of no more than 10-13 at the MAC layer. Further provisions include optional 16 & 8 lane Attachment Unit Interfaces (AUI) suitable for different chip applications, leveraging 112G and 224G SerDes. Physically, the 1.6Tbps specification entails transmission through 8 pairs of copper twinax cables for up to one meter and 8 pairs of fiber for distances reaching between 500 meters and 2 km. Although the standard’s complete ratification is anticipated by spring 2026, the core set of features is projected for a 2024 completion.
Bandwidth overhead and error correction in a 1.6T Ethernet subsystems
Fig. 1: Diagram depicting the components of a 1.6T Ethernet Subsystem.
In earlier Ethernet iterations, the PCS primarily focused on data encoding for reliable packet detection. However, with the escalation to 1.6T Ethernet speeds, the need for Forward Error Correction (FEC) becomes evident, particularly to counteract signal degradation over even short links. For this purpose, 1.6T Ethernet continues to utilize Reed-Solomon FEC. This approach builds a codeword comprising 514 10-bit symbols encoded into a 544 symbol block, resulting in a 6% bandwidth overhead. These FEC codewords are distributed across the AUI physical links so that each physical link (8 for 1.6T Ethernet) doesn’t carry an entire codeword. This method not only gives additional protection against error bursts but also enables parallelization at the far end decoder, thereby reducing the latency.
The Physical Medium Attachment (PMA), featuring a gearbox and SerDes, brings the Ethernet signal onto the transmitted channels. For 1.6T Ethernet, this involves 8 channels each running at 212Gbps, accounting for a 6% FEC overhead. The modulation technique employed is 4-Level Pulse Amplitude Modulation (PAM-4), which encodes two data bits for each transmission symbol, thereby effectively doubling the bandwidth when juxtaposed with the traditional Non-Return Zero (NRZ) approach. The transmission mechanism relies on digital-to-analog conversion, while on the receiving end an analog-to-digital conversion combined with DSPs ensures accurate signal extraction.
Furthermore, it’s important to note that the Ethernet PCS introduces an “outer FEC” that spans end-to-end on an Ethernet link. To bolster longer reach channels, an added layer of error correction for individual physical lines is in the pipeline, likely adopting a hamming code FEC. This correction is anticipated to find its primary application in optical transceiver modules where such correction is imperative.
Fig. 2: Diagram showcasing additional overhead added when using a concatenated FEC for extended reach.
In the example system depicted in figure 2, the MAC and PCS are connected via an optical module and a fiber stretch. The PCS has a bit error rate of 10-5 at the optical module link, plus errors from the optical link itself. Using a sole RS-FEC end-to-end wouldn’t suffice to achieve the 1013- Ethernet standard, rendering the link unreliable. An option would be a triple implementation of separate RS FEC on every hop, increasing costs and latency significantly. A more effective solution is the integration of a concatenated Hamming Code FEC specifically for the optical link, catering to the typical random errors of optical connections. This inner FEC layer creates an additional expansion of the line rate from 212 Gbps to 226 Gbps, thus it is essential that the SerDes can support this line rate.
Latency challenges in 1.6T Ethernet systems
Fig. 3: Latency path for 1.6T Ethernet Subsystem.
Various components contribute to Ethernet latency: the transmit queue, transmission duration, medium traversal time, and several processing and receipt times. To visualize this, consider figure 3, which displays a comprehensive 1.6T Ethernet subsystem. While latency can be influenced by the reaction time of the far-end application, this factor is external to Ethernet and therefore often excluded during latency analysis. Minimizing latency at the Ethernet interface requires understanding the specific circumstances. For example, latency may not be a primary concern for trunk connections between switches due to inherent delays on slower client links. Distance also plays a role; greater lengths introduce more latency. Of course, this doesn’t mean that we should overlook latency in other scenarios, reducing latency is always an objective.
Transmission latency is inherently tied to the Ethernet rate and the frame size. Specifically, for a 1.6T Ethernet system, transmitting a minimum-sized packet necessitates 0.4ns – essentially, one Ethernet frame per tick of a 2.5 GHz clock. On the other hand, transmitting a standard maximum-sized frame takes 8ns, extending to 48ns for Jumbo Frames. The chosen medium further dictates latency. For instance, optical fiber typically incurs a latency of 5ns per meter, while copper cabling is marginally faster at 4ns per meter.
A substantial segment of the overall latency is rooted in the receiver controller. The RS FEC decoder inherently introduces latency. To initiate error correction, the system must receive 4 codewords, which, at 1.6Tbps, amounts to 12.8ns. Subsequent activities, including error correction and buffering, amplify this latency. While the FEC codeword storage duration remains consistent, the latency during message reception is contingent upon the specific implementation. Nevertheless, latency can be optimized by employing meticulous digital design strategies.
In essence, there is an inherent, unavoidable latency due to the FEC mechanism and the physical distance or cable length. Beyond these factors, design expertise plays a pivotal role to minimize Ethernet controller latency. Leveraging a complete solution that integrates and optimizes the MAC, PCS and PHY, paves the way for the most efficient, low latency implementation.
خلاصہ
Fig. 4: First-pass silicon success for Synopsys 224G Ethernet PHY IP in 3nm process showcasing highly linear PAM-4 eyes.
1.6 Tbps Ethernet is tailored for the most bandwidth demanding and latency sensitive applications. With the emergence of 224G SerDes technology, in conjunction with advancements in MAC and PCS IP, comprehensive solutions are now accessible that continuously conform to the evolving 1.6T Ethernet standards. Additionally, due to the latency intrinsic to the protocol and error correction methods, the IP digital and analog design must be diligently crafted by expert designers to avoid introducing unnecessary latency into the datapath.
Achieving top performances for 1.6T SoC designs requires an efficiently optimized architecture and meticulous design practices for every chip component. This emphasizes power conservation and minimizes the silicon footprint, making 1.6T data rates a reality. Silicon-proven Synopsys 224G Ethernet PHY IP has set the stage for the 1.6T MAC and PCS Controller. Using leading-edge design, analysis, simulation, and measurement techniques, Synopsys continues to deliver exceptional signal integrity and jitter performance, with a complete Ethernet solution including MAC+PCS+PHY.
- SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
- پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
- پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
- پلیٹو ای ایس جی۔ کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
- پلیٹو ہیلتھ۔ بائیوٹیک اینڈ کلینیکل ٹرائلز انٹیلی جنس۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
- ماخذ: https://semiengineering.com/latency-considerations-for-1-6t-ethernet-designs/
- : ہے
- : ہے
- : نہیں
- :کہاں
- $UP
- 1
- 12
- 16
- 2024
- 2026
- 212
- 220
- 362
- 500
- 8
- a
- تک رسائی حاصل
- قابل رسائی
- اکاؤنٹنگ
- درست
- حاصل
- کے پار
- سرگرمیوں
- شامل کیا
- ایڈیشنل
- اس کے علاوہ
- اپنانے
- ترقی
- پیش قدمی کرنا
- کے خلاف
- مقصد
- کی اجازت
- پہلے ہی
- بھی
- اگرچہ
- ہمیشہ
- کے درمیان
- مقدار
- بڑھاؤ
- an
- تجزیہ
- اور
- متوقع
- درخواست
- ایپلی کیشنز
- نقطہ نظر
- فن تعمیر
- کیا
- AS
- At
- سے اجتناب
- پیچھے کے آخر میں
- پس منظر
- بینڈوڈتھ
- BE
- ہو جاتا ہے
- کے درمیان
- سے پرے
- بٹ
- بلاک
- بولسٹر
- اضافے کا باعث
- لاتا ہے
- بناتا ہے
- لیکن
- by
- کیبل
- کیبلز
- کر سکتے ہیں
- صلاحیتیں
- لے جانے کے
- چیلنجوں
- چینل
- چپ
- چپس
- منتخب کیا
- حالات
- کلائنٹ
- گھڑی
- بادل
- کلاؤڈ کمپیوٹنگ
- کوڈ
- مل کر
- امتزاج
- مواصلات
- مکمل
- تکمیل
- جزو
- اجزاء
- وسیع
- پر مشتمل ہے
- کمپیوٹنگ
- اندیشہ
- مجموعہ
- منسلک
- کنکشن
- بات چیت
- غور کریں
- خیالات
- متواتر
- جاری ہے
- مسلسل
- شراکت
- کنٹرول
- کنٹرولر
- تبادلوں سے
- کاپر
- کور
- اخراجات
- جوابی کارروائی
- کورس
- تیار کیا
- پیدا
- موجودہ
- اعداد و شمار
- ڈیٹا سنٹر
- پہلی
- تاخیر
- نجات
- ڈیمانڈ
- مطالبہ
- مطالبات
- دکھایا
- ڈیزائن
- ڈیزائنرز
- ڈیزائن
- کھوج
- کے الات
- حکم دیتا ہے
- مختلف
- ڈیجیٹل
- تندہی سے
- دکھاتا ہے
- فاصلے
- تقسیم کئے
- نہیں کرتا
- دگنا کرنے
- دو
- مدت
- کے دوران
- ہر ایک
- اس سے قبل
- ماحول
- موثر
- مؤثر طریقے
- کارکردگی
- ہنر
- مؤثر طریقے سے
- کوششوں
- خروج
- پر زور دیتا ہے
- پر زور
- ملازم
- ملازم
- کے قابل بناتا ہے
- کو فعال کرنا
- احاطہ کرتا ہے
- آخر
- آخر سے آخر تک
- یقینی بناتا ہے
- پوری
- خرابی
- نقائص
- اضافہ
- جوہر
- ضروری
- بنیادی طور پر
- Ether (ETH)
- بھی
- ہر کوئی
- واضح
- تیار ہوتا ہے
- مثال کے طور پر
- غیر معمولی
- خارج کر دیا گیا
- توسیع
- توسیع
- توقع
- ماہر
- مہارت
- توسیع
- توسیع
- بیرونی
- نکالنے
- آنکھیں
- عنصر
- عوامل
- دور
- تیز تر
- خصوصیات
- خاصیت
- اعداد و شمار
- مل
- پہلا
- پہلی نسل
- بہاؤ
- توجہ مرکوز
- پیچھے پیچھے
- فوٹ پرنٹ
- کے لئے
- تشکیل
- آگے
- فریم
- سے
- مزید
- نسل
- فراہم کرتا ہے
- زیادہ سے زیادہ
- گروپ
- گروپ کا
- بڑھتے ہوئے
- ہاتھ
- ہینڈلنگ
- ہائی
- اعلی کارکردگی
- انتہائی
- تاہم
- HTML
- HTTPS
- ضروری ہے
- نفاذ
- اہمیت
- اہم
- بہتر
- in
- دیگر میں
- شامل
- سمیت
- اضافہ
- انفرادی
- صنعتی
- متاثر ہوا
- ذاتی، پیدائشی
- موروثی طور پر
- شروع
- انیشی ایٹو
- مثال کے طور پر
- انٹیگریٹٹس
- انضمام
- سالمیت
- انٹرفیس
- انٹرفیسز
- انٹرنیٹ
- انٹرویوبلائٹی
- میں
- اندرونی
- متعارف کرانے
- متعارف کرواتا ہے
- متعارف کرانے
- شامل ہے
- IP
- IT
- تکرار
- میں
- خود
- فوٹو
- لین
- تاخیر
- پرت
- تہوں
- لمبائی
- سطح
- لیورنگنگ
- امکان
- لائن
- لائنوں
- LINK
- لنکس
- رہتے ہیں
- اب
- لو
- میک
- بنانا
- انتظام
- انتظام
- زیادہ سے زیادہ چوڑائی
- زیادہ سے زیادہ
- مئی..
- مطلب
- پیمائش
- میکانزم
- درمیانہ
- یاد داشت
- پیغام
- طریقہ
- طریقوں
- پیچیدہ
- کم سے کم
- کم سے کم
- کم سے کم
- کم سے کم
- ماڈیول
- ماڈیولز
- زیادہ
- سب سے زیادہ
- ضروری
- قریب ہے
- ضرورت ہے
- نیٹ ورک
- پھر بھی
- نہیں
- براہ مہربانی نوٹ کریں
- اب
- مقصد
- of
- اکثر
- on
- ایک
- صرف
- کام
- اصلاح
- اصلاح کرتا ہے
- اختیار
- or
- دیگر
- پر
- مجموعی طور پر
- جوڑے
- پیرامیٹرز
- خاص طور پر
- راستہ
- پی سی
- فی
- کارکردگی
- پرفارمنس
- جسمانی
- جسمانی طورپر
- پائپ لائن
- اہم
- پلاٹا
- افلاطون ڈیٹا انٹیلی جنس
- پلیٹو ڈیٹا
- ادا کرتا ہے
- علاوہ
- ممکنہ
- طاقت
- طریقوں
- بنیادی طور پر
- پرائمری
- عمل
- پروسیسنگ
- پروسیسرز
- بڑھنے
- متوقع
- تحفظ
- پروٹوکول
- پلس
- مقصد
- دھکیلنا
- معیار
- ریڈیو
- بے ترتیب
- رینج
- شرح
- قیمتیں
- تک پہنچنے
- پہنچنا
- رد عمل
- حقیقت
- وصول
- وصول کرنا
- استقبالیہ
- کو کم کرنے
- قابل اعتماد
- باقی
- رینڈرنگ
- کی ضرورت ہے
- محدود
- نتیجے
- مضبوط
- کردار
- جڑنا
- چل رہا ہے
- اسکیل ایبلٹی
- پیمانے
- منظرنامے
- ہموار
- دوسری
- دیکھا
- حصے
- حساس
- علیحدہ
- خدمت
- سروس
- مقرر
- کئی
- مشترکہ
- مختصر
- ہونا چاہئے
- نمائش
- اشارہ
- نمایاں طور پر
- سلیکن
- تخروپن
- سائز
- So
- حل
- حل
- پھیلا ہوا ہے
- قیادت کرے گی
- مخصوص
- خاص طور پر
- تصریح
- رفتار
- موسم بہار
- اسٹیج
- معیار
- معیاری کاری
- معیار
- ذخیرہ
- حکمت عملیوں
- محرومی
- بعد میں
- کافی
- کامیابی
- اس طرح
- موزوں
- حمایت
- علامت
- کے نظام
- موزوں
- لیتا ہے
- تکنیک
- تکنیک
- ٹیکنالوجی
- سے
- کہ
- ۔
- ان
- وہاں.
- اس طرح
- لہذا
- یہ
- اس
- کے ذریعے
- اس طرح
- ٹک
- بندھے ہوئے
- وقت
- اوقات
- کرنے کے لئے
- سب سے اوپر
- روایتی
- ٹریفک
- منتقل
- ترسیل
- ٹرپل
- دو
- ٹھیٹھ
- عام طور پر
- ناگزیر
- افہام و تفہیم
- شروع
- یونٹ
- آئندہ
- صلی اللہ علیہ وسلم
- کا استعمال کرتے ہوئے
- استعمال
- کی طرف سے
- تصور کرنا
- راستہ..
- we
- جب
- جس
- جبکہ
- وسیع
- ساتھ
- کے اندر
- گا
- ابھی
- زیفیرنیٹ
- صفر