منذ عام 2015، قامت تحالف الإيثرنت بتحديث خرائطها باستمرار لتقديم نظرات شاملة وواضحة حول تطورات تكنولوجيا الإيثرنت.تعتبر هذه التحديثات موارد قيمة للمهنيين في مختلف الصناعات، مما يساعدهم على البقاء على اطلاع حول الاتجاهات الناشئة والابتكارات في تكنولوجيا الإيثرنت.
تحدد خارطة طريق الإيثرنت الجديدة لعام 2024 المتطلبات المتطورة لسرعة الإيثرنت في القطاعات الرئيسية، بما في ذلك أتمتة المباني والصناعات، والشبكات داخل المركبات، وتطبيقات المؤسسات والحرم الجامعي، والاتصالات والخدمات المحمولة، ومراكز البيانات ذات النطاق الواسع.تحديث كبير في خارطة الطريق لعام 2024 هو إدخال قسم مخصص يركز على الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة.يضع هذا القسم الجديد الذكاء الاصطناعي في صميم تقدم تكنولوجيا الإيثرنت، مما يبرز تأثيره المتزايد على التطوير المستقبلي لمعايير الإيثرنت.

المصدر：https://ethernetalliance.org


المصدر：https://ethernetalliance.org

تقدم "خارطة طريق الإيثرنت 2024" أعلاه واجهات ومصطلحات محدثة، مصنفة وسائط النقل إلى نوعين رئيسيين: كابلات النحاس والألياف الضوئية، مع استبعاد الواي فاي.يوفر هذا التصنيف إطارًا أوضح لفهم الدور المتطور للإيثرنت في تقنيات الشبكات الحديثة.في تطبيقات الإيثرنت التي تتراوح من 10 ميغابت إلى 10 جيغابت، تظل الكابلات النحاسية هي الحل المفضل.تُستخدم هذه الكابلات على نطاق واسع بسبب قدرتها على توصيل عدد كبير من أجهزة الشبكة، مما يجعلها مثالية للتعامل مع العديد من نقاط الاتصال.تتميز كابلات النحاس عادةً بمسافات نقل أقصر، عادةً ضمن 100 متر، على الرغم من أن معيار 10Base-T1L يدعم تطبيقات 10M منخفضة السرعة مع مدى أطول يصل إلى 1000 متر.

ميزة كبيرة لكابلات النحاس هي دعمها للطاقة عبر الإيثرنت (PoE).تتيح هذه الميزة لكابلات النحاس توصيل كل من البيانات والطاقة الكهربائية للأجهزة المتصلة في وقت واحد، مما يجعلها عملية للغاية وفعالة من حيث التكلفة.تعتبر هذه الميزة مفيدة بشكل خاص في البيئات التي تتطلب كل من نقل البيانات وتزويد الطاقة للأجهزة مثل كاميرات IP ونقاط الوصول والهواتف.
في الختام، توفر واجهات كابلات النحاس حلاً منخفض التكلفة وعالي الأداء للاتصال عبر الإيثرنت.
في تطبيقات الإيثرنت التي تتجاوز 10G، وخاصةً للاتصالات الشبكية فائقة السرعة مثل 40G و100G و400G، وحتى 800G و1.6T، لا يمكن أن تلبي المتطلبات سوى الألياف الضوئية.لتطبيقات مراكز البيانات ضمن 300 متر، توفر الألياف متعددة الأوضاع توازنًا مثاليًا بين التكلفة والأداء.ومع ذلك، بالنسبة لنقل الألياف على مسافات طويلة، يمكن فقط للألياف أحادية الوضع أن توفر النطاق والاستقرار اللازمين لنقل البيانات بشكل موثوق عبر مسافات ممتدة.
تستخدم الألياف متعددة الأوضاع عادةً موصل MPO مع نقل متوازي متعدد النوى، مما يجعلها مناسبة تمامًا للتطبيقات ذات الكثافة العالية.وغالبًا ما تستخدم الألياف أحادية الوضع موصل LC مزدوج النواة مع تقنية تقسيم الطول الموجي (WDM) للإرسال، مما يسمح لها بدعم نقل البيانات لمسافات طويلة بكفاءة.(ملاحظة: هذه المناقشة لا تشمل تقنيات النقل ثنائية الاتجاه ذات النواة الواحدة أو تقنيات النقل ثلاثية المسارات الموجودة في أنظمة PON.)

وفقًا لخريطة طريق الإيثرنت لعام 2024 وأحدث أدلة الواجهات والتسميات، أصبحت سرعة 400 جيجابت في الثانية هي متطلبات السرعة السائدة لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي الحالية (AIDC).تستكشف AIDC الأكبر والأكثر تقدمًا بالفعل طرقًا لنشر قدرات نقل الشبكة بسرعة 800 جيجابت في الثانية وحتى 1.6 تيرابت في الثانية.إذن، ما هي الاستراتيجيات التي يمكن أن تعزز بشكل فعال سرعات النقل البصري لتلبية هذه المطالب المتزايدة؟

المصدر：https://ethernetalliance.org

يوضح الرسم البياني لمزيج معدلات الوحدة البصرية أعلاه ثلاث طرق لتحقيق معدل نقل 100 جيجابت في الثانية: أولاً، باستخدام أربعة مسارات 25 جيجابت (4x25G);ثانياً، باستخدام مسارين بمعدل بت متزايد قدره 50G لكل منهما (2x50G);وثالثاً، استخدام قناة واحدة بسرعة 100G.تقدم هذه الطرق حلولاً مرنة وعالية السرعة مصممة لتلبية احتياجات الشبكات المتنوعة، مما يضمن نقل البيانات بشكل مُحسن للبنية التحتية الحديثة.
لتحقيق نقل إيثرنت فائق السرعة، هناك نهجان رئيسيان: زيادة معدل البيانات في حارة واحدة أو إضافة حارات نقل إضافية.طرق التنفيذ المحددة هي كما يلي:

المصدر：https://ethernetalliance.org

1، لتعزيز معدل نقل إشارة القناة الواحدة، فإن تحسينات طرق التعديل البصري هي المفتاح. حالياً، هناك العديد من تقنيات التعديل البصري الناضجة والفعالة من حيث التكلفة المتاحة، والتي تشمل:

• NRZ (عدم العودة إلى الصفر، المعروف أيضًا باسم PAM-2، تعديل سعة النبض بمستويين) : تدعم هذه التقنية معدلات نقل تصل إلى 25G لكل قناة وتستخدم على نطاق واسع في المعدات الحالية بسبب موثوقيتها وتطبيقها الواسع.

• PAM-4 (تعديل سعة النبضات بأربعة مستويات) : بالمقارنة مع NRZ، يوفر PAM-4 مستوى تعديل أعلى، مما يتيح معدلات نقل تصل إلى 50G لكل قناة، مما يجعله خيارًا مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب عرض نطاق ترددي أكبر دون زيادة كبيرة في التكلفة.

• 16-QAM (تعديل السعة الرباعية بمستويات 16) : من أجل النقل فائق السرعة، يتم استخدام 16-QAM عادةً في أنظمة القنوات المتماسكة، حيث تدعم معدلات نقل تصل إلى 100G لكل قناة، مما يجعلها مناسبة للشبكات عالية السعة والمتطلبة.

2، يمكن تعزيز سرعة النقل البصري بطريقتين من خلال تجميع عدة مسارات، مما يزيد من الكفاءة والأداء.

المصدر：https://ethernetalliance.org

أ. إحدى الطرق هي زيادة عدد القنوات الفيزيائية. يعتمد ذلك بشكل أساسي على حزمة الوحدات البصرية، التي تأتي بأشكال مختلفة. إليك بعض من أكثر أشكال الوحدات البصرية شيوعًا:

• SFP (قابل للتوصيل بحجم صغير)

  ترقية لـ GBIC، يستخدم SFP حزمة ثنائية القناة ويدعم معدلات نقل تصل إلى 1G.إنها حل مستخدم على نطاق واسع لترقيات الشبكة.

• SFP+

  بناءً على شكل SFP، يدعم SFP+ سرعات نقل أعلى تصل إلى 10G، مما يوفر حلاً أكثر تقدمًا لنقل البيانات بشكل أسرع.

• QSFP (موصل صغير رباعي الشكل قابل للتوصيل)

  تتميز QSFP بحزمة رباعية القنوات، مما يوفر ما يعادل أربع قنوات SFP.هذا يعزز بشكل كبير من تدفق البيانات، مما يجعله مثالياً للتطبيقات عالية السرعة.

• QSFP-DD (كثافة مزدوجة)

  كإصدار محسّن من QSFP، يأتي QSFP-DD مع 8 قنوات، مما يضاعف عدد القنوات مقارنةً بـ QSFP القياسي.هذا يسمح بمعدلات نقل بيانات أعلى حتى.

• OSFP (موصل صغير ذو شكل ثماني)

  مشابه لـ QSFP-DD، يدعم OSFP أيضًا 8 قنوات.يقدم قدرات نقل عالية الكثافة، تلبي الطلب المتزايد على عرض النطاق الترددي الأعلى في الشبكات الحديثة.

من المهم أن نلاحظ أن التقدم في تكنولوجيا التعبئة يمكن أن يزيد أيضًا من عدد قنوات الألياف الضوئية والتكاليف الإجمالية. لذلك، من الضروري تحقيق توازن بين الأداء والتكلفة لتصميم شبكة عالية السرعة وفعالة من حيث التكلفة.

ب. طريقة أخرى هي توسيع عدد القنوات الافتراضية، من خلال استخدام تقنية تقسيم الطول الموجي (WDM) في الألياف أحادية الوضع. يعمل WDM عن طريق إضافة ليزر إضافية لزيادة عدد القنوات، مما يحقق سرعات نقل أعلى. ومع ذلك، فإن هذا يؤدي أيضًا إلى زيادة استهلاك الطاقة وزيادة تعقيد النظام، مما يؤدي إلى ارتفاع التكاليف. نتيجة لذلك، يتم عادةً استخدام تقنية WDM من قبل مشغلي الاتصالات لتلبية متطلبات النقل لمسافات طويلة وعالية النطاق وعالية السرعة.

باختصار، لدينا الآن فهم شامل للطلب على نقل الإيثرنت فائق السرعة والطرق لتحقيق ذلك، مما يؤسس أيضًا الأساس لفهم أعمق لحلول الألياف الضوئية المسبقة التوصيل من AIDC.