800G及1.6T以太网接口标准进展- IEEE 802.3dj

2024年10月8日，IEEE 802.3（Institute of Electrical and Electronics Engineers 802.3）工作组启动 对1.6 Tb/s 的 IEEE 802.3dj 草案整体第三次审核， 审核期为15天，内容包括媒体访问控制（Media Access Control，MAC）参数及 200 Gb/s、400 Gb/s、800 Gb/s 和 1.6 Tb/s 操作物理层和管理参数等技术规范的审议和修订。

IEEE 802.3既代表制定以太网（Ethernet）标准的工作组，也表示该工作组制定的标准。这类标准的主体是Ethernet物理层和数据链路层媒体访问控制（MAC），定义该MAC方式是带有冲突检测的载波侦听多路存取（Carrier Sense Multiple Access/collision detection，CSMA/CD）。通常情况下Ethernet是局域网（Local Area Network，LAN），同时带有广域网（Wide Area Network，WAN）部分功能。物理连接在网络节点（Node）之间，或节点与网络设备（如集线器（Hub）, 交换机（Switch）, 路由器 （Router）等）之间建立，连接介质包有各类铜缆和光纤。IEEE802.3技术支持IEEE802.1整体网络。

在过去几年中，IEEE和OIF（Optical Internetworking Forum）等标准组织制定的400G以太网标准，为800G和1.6T以太网发展奠定基础。

随着5G网络、云计算和物联网（IoT）等技术广泛应用，市场对带宽和数据传输速率的更高需求，即800 Gb/s 和1.6 Tb/s 网络速率升级也日益增长。标准组织IEEE一直致力同步更新标准适应新技术和市场需求，预计2025年IEEE802.3物理层标准正式完成，包括规范进一步细化和测试，并开展实际应用研发，确保网络设备互操作性和性能。

800G以太网是一种高速以太网技术，用于数据传输和通信网络，提供800Gb/s数据传输速率。通常使用四电平脉冲幅度调制（4-Level Pulse Amplitude Modulation，PAM4）高阶调制技术提高数据传输速率，是400G以太网速的两倍，因此适用处理大规模数据传输，尤其在数据中心网络中有重要应用，能提高数据中心内部服务器之间的互连速度，促进大规模数据处理和云计算。

1.6T以太网是一种更高速以太网技术，同样用于数据传输和通信网络，提供1.6Tb/s数据传输速率。目前它代表网络领域发展新趋势，是800G以太网的进一步升级。通常采用PAM4或更高阶调制技术传输数据，带宽更大，比800G以太网快一倍。适用于处理高清视频、云计算、高性能计算等极高带宽需求。1.6T以太网在数据中心网络和网络骨干中有重要应用，能满足大型数据中心内部服务器之间高速互连，同时也支持更高速率网络骨干不同数据中心和网络节点连接。1.6T网络是800G以太网的升级，尽管还处于发展早期阶段，但已引起广泛关注。

目前主流800G以太网采用8个通道，每通道传输速率为100Gb/s。这将PAM4数据数率从上一代50Gb/s翻倍至100Gb/s，下一代800G收发器目标是每通道速率200Gb/s（研发中），因为同时提升高阶调制和PAM4数据速率，关键技术有以下三点：

1. SerDes提速和功耗
   网络交换芯片加速对提高通道速率至关重要。为支持交换芯片带宽增长，SerDes（SERializer(串行器)/DESerializer(解串器)）速度、数量和功率也不断增加。目前SerDes速度已达112 Gb/s，SerDes通道数量512个（51.2 Tb/s），导致SerDes功耗成为系统总功耗的重要占比项目。下一代800G和1.6T交换芯片将再加倍带宽，采用研发更高速SerDes及功耗优化技术解决。
2. 脉冲幅度调制
   高阶调制增加每个符号/单位间隔位数，并提供信道带宽和信号幅度间权衡。由于模拟带宽限制和通过创新DSP方案实现的高级均衡，实现PAM4需要研发更好模拟前端（Analog Front End，AFE）、高级均衡技术及更高调制方案提高信号可靠性。
3. 降低误码率
   在高速数据传输中，误码可能导致数据严重损坏，降低数据可用性和完整性。在高速数据传输的较低标准中（如100G以太网)，常规微调均衡器和信号处理技术可降低误码率。更高速800G以太网需要更复杂方法降低误码率，如前向纠错（Forward Error Correction，FEC）算法。

800G和1.6T以太网的应用场景图如下：

预计到2025年，800G以太网将占数据中心交换机端口的25%以上。

面向800G及1.6T以太网接口研发主推热租测试工具：

一、KEYSIGHT UXR0134A Infiniium UXR系列示波器 具有超低噪声和高信号保真度，更全面探测及分析应用软件功能，支持全方位升级。提供多带宽条件准确测量，深入洞察信号真实特性。通过硬件加速测量分析，宽带毫米波测量EVM 性能可媲美其他先进信号分析仪。因此非常适合苛刻多通道应用，例如相干光调制100G -1T+ 数据通信系统调试、PCIe 5.0技术调试、兼容DDR5 PAM4和NRZ研究等。同时支持快速缩放波形聚焦，卓越测量特性捕捉信号异常波动细节，提供全新波形调试体验。

核心参数：

• 带宽：5 -110 GHz
• 通道数：1、2或4 -channel
• 最大存储器深度：2 Gpts
• 最高采样率：256 GSa/s
• ADC位数：10位；最大DDC带宽：2.16 GHz

 
KEYSIGHT UXR0134A Infiniium UXR系列示波器

二、KEYSIGHT M8000系列比特误码率测试仪代表一类高度集成、可扩展的比特误码率测试解决方案，可用于高速数字设计所用接收机的物理层表征、验证和一致性测试。移动计算设备广泛应用意味着更多研发和测试工程师测试应用MIPI端口的不同场景。M8000系列比特误码率测试解决方案支持广泛的数据速率和标准，提供精确可靠的测试结果，可用于计算机、消费电子、数据中心产品等高速数字设备的性能裕量分析。

核心参数：

• 单个硬件可通过软件选择 PAM4和NRZ制式，多通道功能，灵活硬件配置选择
• 2 至 64 Gb/s 数据速率 NRZ 码型生成和误码分析
• 2 至 64 Gbaud 数据速率的 PAM4 码型生成

 
KEYSIGHT M8000系列比特误码率测试仪