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Serder速率和以太網(wǎng)速率關(guān)系

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Serder速率從56G向112G甚至224G演進(jìn),銅纜傳輸速率也將向224Gbps發(fā)展, 目前以太網(wǎng)速率已從1Gbps提升至800Gbps,未來將向1.6Tbps方向發(fā)展。 Serder速率和以太網(wǎng)速率究竟什么關(guān)系?為何提到高速銅纜有說224G,也有說 800Gbps,今天我們給各位說說看 。


以太網(wǎng)速率標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)趨勢(shì)

Serder速率與以太網(wǎng)速率的關(guān)系可通過以下分析進(jìn)行說明

SerDes 全稱是 Serializer(串行器)/Deserializer(解串器),是一種主流的時(shí)分多路復(fù)用(TDM)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(P2P)的串行通信技術(shù)。在發(fā)送端,它將多路低速并行信號(hào)轉(zhuǎn)換成高速串行信號(hào),通過光纜或銅線等傳輸媒體傳輸,到達(dá)接收端后,再把高速串行信號(hào)重新轉(zhuǎn)換成低速并行信號(hào)。

在 SerDes 流行之前,芯片之間大多依靠系統(tǒng)同步或源同步并行接口傳輸數(shù)據(jù)。但隨著技術(shù)發(fā)展,傳統(tǒng)并行接口弊端盡顯。一方面,并行接口需要大量的連接線,,引腳數(shù)目多,布線復(fù)雜,不僅占用大量電路板空間,還極易引發(fā)布線沖突。而且,并行數(shù)據(jù)傳輸時(shí),每個(gè) bit 的傳播延時(shí)難以保證一致,時(shí)鐘到達(dá)不同芯片的延時(shí)也不同,這些因素大大限制了數(shù)據(jù)傳輸速度的提升,同步開關(guān)噪聲(SSN)問題更是成為提高傳輸帶寬的瓶頸。

相較而言,SerDes 技術(shù)優(yōu)勢(shì)突出。它充分利用通信信道容量,極大減少了所需的傳輸信道和器件引腳數(shù)目,使得信號(hào)傳輸速度顯著提升,通信成本大幅降低。以常見的 DDR3 - 1600 為例,16bits 位寬的線速率為 1.6Gbps * 16 = 25Gbps,卻需要 50 個(gè)引腳;而一個(gè) SerDes 通道僅使用 4 個(gè)引腳(Tx + /- ,Rx + /- ),目前的 FPGA 就能做到高達(dá) 28Gbps 的傳輸速率。同時(shí),SerDes 采用差分傳輸方式,抗噪聲、抗干擾能力強(qiáng),能有效降低開關(guān)噪聲,并且具備強(qiáng)大的擴(kuò)展能力,功耗和封裝成本也更低。


SerDes 技術(shù)的結(jié)構(gòu)剖析

速率演進(jìn)關(guān)系

Serder是高速銅纜傳輸技術(shù)中的關(guān)鍵組件,其速率從56Gbps演進(jìn)至112Gbps,甚至更高(如224Gbps)以匹配以太網(wǎng)速率的提升。目前以太網(wǎng)速率已從1Gbps提升至800Gbps,未來將向1.6Tbps方向發(fā)展。例如:

800G以太網(wǎng)對(duì)應(yīng)Serder速率112Gbps(800/56=1.43,近似為2倍提升);

若未來達(dá)到224Gbps以太網(wǎng),Serder速率需提升至224Gbps(224/56=4倍提升)。

在通信系統(tǒng)中,SerDes(Serializer/Deserializer)速率和以太網(wǎng)數(shù)據(jù)速率之間的關(guān)系取決于具體實(shí)現(xiàn)和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。以下是兩者的關(guān)鍵概念及典型對(duì)應(yīng)關(guān)系:

SerDes速率基本定義:

SerDes是一種將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為高速串行信號(hào)的接口技術(shù),其速率通常指單條串行通道的線速率(單位:Gbps)。例如,一個(gè)10 Gbps的SerDes通道每秒傳輸10Gbit的原始串行數(shù)據(jù)。

以太網(wǎng)數(shù)據(jù)速率定義:

以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)定義的速率是有效數(shù)據(jù)吞吐量單位:Mbps/Gbps),即MAC層可用的實(shí)際數(shù)據(jù)速率,不包括物理層編碼開銷(如前導(dǎo)碼、幀間隔等)。

速率對(duì)應(yīng)關(guān)系

以太網(wǎng)的實(shí)際線速率需考慮編碼開銷(如8B/10B、64B/66B等),因此SerDes速率通常高于以太網(wǎng)標(biāo)稱速率。常見對(duì)應(yīng)關(guān)系如下:


關(guān)鍵點(diǎn):

編碼開銷會(huì)導(dǎo)致SerDes速率高于以太網(wǎng)標(biāo)稱速率(如1GbE需要1.25 Gbps的SerDes)。

高速以太網(wǎng)(如100GbE)通常通過多通道SerDes實(shí)現(xiàn)(如4×25 Gbps或10×10 Gbps)。

示例說明

10GbE與SerDes:

標(biāo)稱10 Gbps的以太網(wǎng),因64B/66B編碼(開銷約3%),實(shí)際需要SerDes運(yùn)行在10.3125 Gbps。

100GbE與4×25G SerDes:

通過4條25.78125 Gbps的SerDes通道實(shí)現(xiàn)100 Gbps的有效數(shù)據(jù)速率。

SerDes速率需根據(jù)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的編碼方案和通道數(shù)量調(diào)整,通常滿足:


理解這一關(guān)系對(duì)高速接口設(shè)計(jì)(如FPGA或ASIC中的PHY配置)至關(guān)重要。

平臺(tái)近期組織的活動(dòng)


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