采用1.6T以太网满足日益增长的带宽需求

带宽是我们的数字世界运转的保障。我们需要网速不断提高，这样才能保证各行各业开展各种活动。尽管以太网协议（互联网的数据连接主干网）目前的速度为800G或更低，但对1.6T以太网数据速率的需求很快将成为许多数据密集型应用的标准。

拥有管理着数PB级信息的海量数据中心的超计算器，现已成为市场的颠覆者，不仅推动了速度的提高，而且还影响了以太网的发展。互联网提供商也在推动数据连接速度不断提高。这篇博文将更深入地探讨我们对带宽永不满足的需求，以及您如何满足这些需求。

风起云涌

即使在新冠疫情加速数字媒体消费趋势之前，就有越来越多的人开始使用流媒体视频和音乐，玩网络游戏，并经常使用移动设备在社交媒体上获取新闻和娱乐消息。在2021年2月针对大约2,000名美国消费者的数字媒体趋势调查中，Deloitte公司的技术、媒体和通信业务部发现了一些有趣的事实，揭示了带宽为什么至关重要的原因：

• 82%的受访者订阅了视频流服务，用户平均使用4种服务
• 78%受访者称自己经常或偶尔玩游戏
• 84%的受访者使用社交媒体
• 在数字世界中成长的Z一代正在影响老一辈人的网络行为。

媒体消费只是带宽驱动的生活场景之一，从某种程度上讲，这是由5G网络、云计算和日益普及的物联网 (IoT) 推动的。在复杂数据工作负载和大数据分析的驱动下，从医疗保健到金融、政府机构和制造业等各个行业对速度和容量的需求也在持续增长。在这些领域内，具有并行处理能力和人工智能算法的高性能计算 (HPC) 系统为多种应用提供了有价值、可操作的洞察，如毒品发现、风险评估、犯罪预测，以及具有实时跟踪功能的自动化生产。

事实上，大量应用不断收集数据对高速低延迟计算提出了需求。网络速度每三年翻一番，在速度提高的同时，带宽成本降低，使得大量数据密集型应用更容易访问。根据追踪长途网络和海底电缆市场的Telegraphy指出，全球网络使用的国际带宽在2018年至2020年间增加了一倍多，超过2,000 Tbps。这一需求主要是由主要的内容和云服务提供商驱动的：谷歌、Meta（前身为Facebook）、亚马逊和微软。

灵活网络技术的选择

由于以太网能够灵活地支持相同的软件，即使系统中的硬件已经更换也不例外，因此，它已成为首选的网络技术。该标准还具有速度协商以及使用不同种类介质（如光纤、铜缆和PCB背板）的能力。

以太网的行业标准目前覆盖了高达400G的数据速率。去年4月，以太网技术联盟公布了面向800G以太网的800GBASE-R规范，其中引入了一种新的媒体访问控制 (MAC) 和物理编码子层 (PCS)。去年秋天，IEEE成立了一个小组，负责考虑以太网的下一代传输速率（800G与1.6T都在名单上）。

有些公司已经开始探索1.6T以太网，而我们更有可能在2022年看到早期采用者使用的原型出现。也就是说，现在是评估数据连接基础架构并确定如何支持1.6T以太网的良好时机。首先，您需要确保MAC、PCS和物理介质连接 (PMA) 一旦集成在一起，将能够提供最佳的性能和延迟。需要注意的是，如果每个子层来自不同的供应商，互操作性将会是一项棘手的挑战。对于1.6T以太网，您可以预期将会有多种配置。最初的16T设计将基于100G SerDes，PCS必须支持实现1.6T所需的16个通道

随着200G SerDes标准的演进，PCS将需要支持PAM4或PAM6 SerDes。

随着MAC的设计速度越来越快，数据路径也日益加宽。但是，从物理设计的角度来讲，这可能不适用于1.6T。这一点需要考虑。另一个物理设计挑战涉及56TB交换机和大量IO，以及需要将50多个SerDes通道连接到PCS和MAC 进入交换机。尽管1.6T以太网的标准尚未确定，但显而易见，支持它需要一些工程方面的创造力，以管理大量数据并优化连接。

速度的提高给我们探索光纤连接创造了机会，尤其是对于数据中心。

尽管工程师们仍在继续使用铜缆并且铜缆更适合小型以太网安装，但铜缆气数已尽。然而，数据速率的下一次翻番需要考虑向更快、更轻、更薄的光纤以太网过渡，尤其是在这样做使成本已经降低了许多的情况下。

利用以太网IP降低集成风险，并加快上市速度

低延迟、高性能以太网IP可以支持带宽的不断增加，在高速以太网环境中扮演着与交换机、路由器、服务器和其他硬件同等重要的角色。例如，借助符合IEEE标准的新思科技DesignWare®以太网IP解决方案，设计师可以降低集成风险，加快上市速度，并专注于实现产品差异化。产品组合包括：

• 可配置的控制器和经过硅验证的112G PHY，速度可达400G/800G
• 验证IP，通过一套全面的协议、方法、验证和生产力加速功能，加快验证收敛
• 软件开发工具包

当然，一旦基于以太网的设计开发出，它必须经过验证。

新思科技VC验证IP (VIP) 和ZeBu以太网解决方案可帮助加快验证收敛，提供一组全面的协议、方法、验证和生产力增强功能。VC VIP在原生SystemVerilog和UVM中实现，在所有模拟器上本地运行，能够以最小的工作量进行集成、配置和定制。此外，针对关键以太网特性和条款的源代码UNH-IOL测试套件使团队能够快速开始进行定制测试，并加速验证收敛。新思科技还提供以太网速度适配器和通用ICE接口，用于将仿真设计与目标硬件系统、测试设备和JTAG软件调试器连接。新思科技工程师持续参与标准制定以及以太网IP的开发，以满足最新标准要求。

我们生活中的许多领域都需要越来越大的带宽，在可预见的时间内，这一趋势似乎不会停止。因此，拥有能够满足这一需求的基础架构对成功至关重要。