什么是400G以太網(wǎng)？｜百科

隨著企業(yè)采用人工智能、開(kāi)放系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)和云存儲(chǔ)等技術(shù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的帶寬和數(shù)據(jù)傳輸需求不斷增加。不幸的是，100G和200G以太網(wǎng)技術(shù)不足以滿足這些需求。

如今，這些技術(shù)正在被400G取代，400G以其高數(shù)據(jù)傳輸速度和滿足復(fù)雜的帶寬需求而聞名。2020年，各種網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)和云服務(wù)提供商(CSP)報(bào)告稱，400G部署將比100G和200G部署快得多。那么，什么是400G以太網(wǎng)？下面就跟著小編仔細(xì)了解一下。

400G以太網(wǎng)概述

近年來(lái)，太比特以太網(wǎng)（TbE）受到了網(wǎng)絡(luò)工程師的青睞。這種萬(wàn)億比特以太網(wǎng)是指以每秒一萬(wàn)億比特的速度進(jìn)行的以太網(wǎng)傳輸。它表示以太網(wǎng)速度高于100Gbps。

IEEE802.3b定義了400千兆以太網(wǎng)（400BASE）和200千兆以太網(wǎng)（200BASE）。被稱為400G的400千兆以太網(wǎng)比100G快四倍，是最先進(jìn)的云基礎(chǔ)設(shè)施形式。這種400G以太網(wǎng)在數(shù)據(jù)中心環(huán)境中也稱為400GbE和400GB/s。這些術(shù)語(yǔ)經(jīng)常互換使用。以下幾點(diǎn)將幫助您更好地理解它。

400G：在數(shù)據(jù)中心環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)專業(yè)人員使用400G以太網(wǎng)交換機(jī)或400G以太網(wǎng)設(shè)備是很常見(jiàn)的。這意味著交換機(jī)或設(shè)備有一個(gè)以太網(wǎng)接口，可以承載400G波長(zhǎng)。

400GbE：這是以太網(wǎng)接口的高級(jí)速度。被描述為400G的交換機(jī)或任何硬件必須滿足802.3bs標(biāo)準(zhǔn)中提到的數(shù)據(jù)管理、物理層和媒體控制訪問(wèn)（MAC）的參數(shù)。

400GB/s：這表示在任何給定時(shí)間，4000億比特的數(shù)據(jù)將通過(guò)一個(gè)光波長(zhǎng)傳播。

1G到400G以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展歷程

下面的時(shí)間線將幫助了解以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)多年來(lái)是如何演變的：

1983年：10Base5問(wèn)世，1985年批準(zhǔn)了薄網(wǎng)或薄同軸電纜。

1995年：推出了100Mbps，并被譽(yù)為快速以太網(wǎng)。引入了自動(dòng)協(xié)商功能，使兩個(gè)連接的設(shè)備能夠通過(guò)雙工模式傳輸數(shù)據(jù)。

1998年：引入了1GBPs光纖電纜。

1999年：引入了1GBPs雙絞線電纜。

2010年：推出40/100GBPS。這種數(shù)據(jù)速度是通過(guò)將10GBPS技術(shù)的多層網(wǎng)格化而開(kāi)發(fā)的。802.3a標(biāo)準(zhǔn)使用戶能夠利用傳輸，而傳輸是通過(guò)多個(gè)物理層支持的。

2016年：引入了2.5GBPS、5GBP和25GBPS速度。25GBPS針對(duì)數(shù)據(jù)中心，它允許通過(guò)多模光纖和印刷電路板背板進(jìn)行單通道傳輸。這個(gè)速度保證了比10GBPS更高的速度。但是，5Gbps和2.5Gbps以太網(wǎng)設(shè)計(jì)用于通過(guò)Cat5和Cat5e雙絞線進(jìn)行操作。這些速度針對(duì)的是采用高速無(wú)線技術(shù)的企業(yè)。

2017年：IEEE今年批準(zhǔn)了200和400GbE。這些以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)是在組合在一起的50Gbps單通道上設(shè)計(jì)的。

400G以太網(wǎng)對(duì)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的影響

400G以太網(wǎng)使企業(yè)能夠規(guī)劃擴(kuò)展，這意味著高流量需求。以下幾點(diǎn)將幫助我們更好地理解它。

不斷增長(zhǎng)的帶寬需求和不斷增長(zhǎng)的流量推動(dòng)了5G的采用。5G的采用將意味著帶寬的大幅增加。400G使企業(yè)能夠進(jìn)行小蜂窩開(kāi)發(fā)，這是5G部署的要求。

高性能計(jì)算在各行各業(yè)都得到了普及。零售業(yè)、醫(yī)療保健、石油和天然氣以及天氣預(yù)報(bào)都能感受到它的影響。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析是這些行業(yè)的關(guān)鍵增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)力。這將加速400G以太網(wǎng)的采用。400G和高性能計(jì)算的結(jié)合將幫助優(yōu)化運(yùn)營(yíng)和財(cái)務(wù)效率。

新冠肺炎期間，用于處理大量數(shù)據(jù)的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心，或大規(guī)模數(shù)據(jù)中心廣受歡迎。隨著電子商務(wù)和在線銷售達(dá)到頂峰，企業(yè)面臨投資基礎(chǔ)設(shè)施的挑戰(zhàn)，這些基礎(chǔ)設(shè)施可以支持不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)需求。投資于這些超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的企業(yè)正在考慮400G以太網(wǎng)，因?yàn)樗梢詭椭麄兒敛毁M(fèi)力地滿足復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理需求。

400G以太網(wǎng)的部署挑戰(zhàn)

盡管400G被認(rèn)為是成長(zhǎng)型企業(yè)的必備條件，但它也面臨著部署挑戰(zhàn)。

400G由IEEE批準(zhǔn)，然而，400G兼容設(shè)備因品牌而異。他們需要解決許多細(xì)節(jié)，如設(shè)計(jì)、制造、規(guī)格等。盡管在全球范圍內(nèi)對(duì)設(shè)備的互操作性進(jìn)行的各種測(cè)試都顯示出積極的結(jié)果，但仍需要在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中進(jìn)行檢查。這將有助于我們了解這項(xiàng)技術(shù)在各種企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的表現(xiàn)。此外，這將有助于了解實(shí)施的瓶頸。

400G以太網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施使用通常為40GbE設(shè)計(jì)的QSFP收發(fā)器。這引入了熱量問(wèn)題，可能導(dǎo)致光學(xué)失真、數(shù)據(jù)包丟失和光纖對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題。在使用CFP8和QSFP-DD等新模塊時(shí)，也遇到了類似的挑戰(zhàn)。這些收發(fā)器在部署到400G基礎(chǔ)設(shè)施之前，必須針對(duì)要求嚴(yán)苛的環(huán)境進(jìn)行測(cè)試。

400G使用具有四層光信號(hào)的脈沖幅度調(diào)制(PAM-4)。然而，早期的100GbE使用兩級(jí)信號(hào)，稱為二進(jìn)制不歸零或NRZ。解碼和編碼這四個(gè)級(jí)別需要最高級(jí)別的復(fù)雜度，而PAM-4對(duì)噪聲過(guò)于敏感。一般來(lái)說(shuō)，制造商發(fā)現(xiàn)PAM-4光信號(hào)過(guò)于復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)，這使得設(shè)備之間的互操作性難以實(shí)現(xiàn)。

本文討論了企業(yè)對(duì)400G以太網(wǎng)不斷增長(zhǎng)的需求，以及對(duì)高質(zhì)量光學(xué)設(shè)備和布線的需求，以支持這一基礎(chǔ)設(shè)施。

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