Kể từ năm 2015, Liên minh Ethernet đã liên tục cập nhật các lộ trình của mình để cung cấp cái nhìn rõ ràng và toàn diện về sự phát triển của công nghệ Ethernet.Những cập nhật này là nguồn tài nguyên quý giá cho các chuyên gia trong nhiều ngành công nghiệp, giúp họ cập nhật thông tin về các xu hướng và đổi mới nổi bật trong công nghệ Ethernet.
Lộ trình Ethernet 2024 mới được phát hành dưới đây phác thảo các yêu cầu về tốc độ Ethernet đang phát triển trong các lĩnh vực chính, bao gồm tự động hóa tòa nhà và công nghiệp, mạng trong xe, ứng dụng doanh nghiệp và khuôn viên, viễn thông và dịch vụ di động, cũng như các trung tâm dữ liệu quy mô lớn.Một cập nhật quan trọng trong lộ trình 2024 là việc giới thiệu một phần chuyên biệt tập trung vào trí tuệ nhân tạo và học máy.Phần mới này đặt AI vào trung tâm của những tiến bộ công nghệ Ethernet, nhấn mạnh ảnh hưởng ngày càng tăng của nó đối với sự phát triển trong tương lai của các tiêu chuẩn Ethernet.

Nguồn：https://ethernetalliance.org


Nguồn：https://ethernetalliance.org

Bản "Lộ trình Ethernet 2024" ở trên giới thiệu các giao diện và thuật ngữ được cập nhật, phân loại phương tiện truyền tải thành hai loại chính: cáp đồng và cáp quang, không bao gồm WiFi.Phân loại này cung cấp một khung rõ ràng hơn để hiểu vai trò đang phát triển của Ethernet trong các công nghệ mạng hiện đại.Trong các ứng dụng Ethernet từ 10M đến 10G, cáp đồng vẫn là giải pháp được ưa chuộng.Những sợi cáp này được sử dụng rộng rãi nhờ khả năng kết nối một số lượng lớn thiết bị mạng, khiến chúng trở nên lý tưởng cho việc xử lý nhiều điểm kết nối.Cáp đồng thường có khoảng cách truyền dẫn ngắn hơn, thường trong vòng 100 mét, mặc dù tiêu chuẩn 10Base-T1L hỗ trợ các ứng dụng tốc độ thấp 10M với khoảng cách xa hơn lên đến 1000 mét.

Một lợi thế đáng kể của cáp đồng là khả năng hỗ trợ Power over Ethernet (PoE).Tính năng này cho phép cáp đồng truyền tải cả dữ liệu và điện năng đến các thiết bị kết nối đồng thời, làm cho chúng trở nên rất thực tiễn và tiết kiệm chi phí.Khả năng này đặc biệt hữu ích trong các môi trường mà cả việc truyền dữ liệu và cung cấp điện đều cần thiết cho các thiết bị như camera IP, điểm truy cập và điện thoại.
Kết luận, giao diện cáp đồng cung cấp một giải pháp kết nối Ethernet hiệu suất cao với chi phí thấp.
Trong các ứng dụng Ethernet trên 10G, đặc biệt là cho các kết nối mạng siêu tốc như 40G, 100G, 400G, và thậm chí 800G và 1.6T, chỉ có sợi quang mới có thể đáp ứng được nhu cầu.Đối với các ứng dụng trung tâm dữ liệu trong phạm vi 300 mét, sợi quang đa mode cung cấp sự cân bằng lý tưởng giữa chi phí và hiệu suất.Tuy nhiên, đối với các truyền dẫn sợi quang khoảng cách dài hơn, chỉ có sợi quang đơn chế độ mới có thể cung cấp phạm vi và độ ổn định cần thiết cho việc truyền dữ liệu đáng tin cậy qua các khoảng cách dài.
Sợi quang đa chế độ thường sử dụng đầu nối MPO với truyền dẫn song song đa lõi, làm cho nó phù hợp với các ứng dụng mật độ cao.Và sợi quang đơn chế độ thường sử dụng đầu nối LC lõi đôi với công nghệ phân chia bước sóng (WDM) cho việc truyền tải, cho phép nó hỗ trợ hiệu quả việc truyền dữ liệu khoảng cách xa.(Lưu ý: Cuộc thảo luận này không bao gồm các công nghệ truyền dẫn hai chiều lõi đơn hoặc ba đường truyền được tìm thấy trong các hệ thống PON.)

Theo Lộ trình Ethernet 2024 và các hướng dẫn giao diện và tên gọi mới nhất, 400Gbps đã trở thành yêu cầu tốc độ chính cho các Trung tâm Dữ liệu Trí tuệ Nhân tạo hiện tại (AIDC).Các AIDC lớn hơn, tiên tiến hơn đã bắt đầu khám phá các cách để triển khai khả năng truyền tải mạng 800Gbps và thậm chí 1.6Tbps.Vậy, những chiến lược nào có thể tăng tốc độ truyền dẫn quang một cách hiệu quả để đáp ứng những nhu cầu ngày càng tăng này?

Nguồn：https://ethernetalliance.org

Sơ đồ kết hợp tỷ lệ mô-đun quang ở trên cho thấy ba phương pháp để đạt được tốc độ truyền 100Gbps: đầu tiên, sử dụng bốn làn 25G (4x25G);thứ hai, sử dụng hai làn với tốc độ bit tăng lên 50G mỗi làn (2x50G);và thứ ba, sử dụng một kênh 100G duy nhất.Các phương pháp này cung cấp các giải pháp linh hoạt, tốc độ cao được thiết kế phù hợp với nhu cầu mạng đa dạng, đảm bảo truyền dữ liệu tối ưu cho cơ sở hạ tầng hiện đại.
Để đạt được truyền Ethernet siêu tốc, có hai phương pháp chính: tăng tốc độ dữ liệu của một làn đường hoặc thêm các làn đường truyền tải bổ sung.Các phương pháp triển khai cụ thể như sau:

Nguồn：https://ethernetalliance.org

1, Để nâng cao tốc độ truyền của tín hiệu kênh đơn, việc cải tiến các phương pháp điều chế quang là rất quan trọng. Hiện tại, có một số kỹ thuật điều chế quang trưởng thành, hiệu quả về chi phí có sẵn, bao gồm:

• NRZ (Không trở về không, còn được gọi là PAM-2, Điều chế biên độ xung với hai mức) : Kỹ thuật này hỗ trợ tốc độ truyền lên đến 25G mỗi kênh và được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị hiện có nhờ vào độ tin cậy và ứng dụng rộng rãi của nó.

• PAM-4 (Điều chế biên độ xung với bốn mức) : So với NRZ, PAM-4 cung cấp mức điều chế cao hơn, cho phép tốc độ truyền lên đến 50G mỗi kênh, làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu băng thông lớn hơn mà không tăng đáng kể chi phí.

• 16-QAM (Điều chế biên độ tứ phân 16 cấp) : Đối với truyền tải siêu tốc độ, 16-QAM thường được sử dụng trong các hệ thống kênh đồng bộ, hỗ trợ tốc độ truyền lên đến 100G mỗi kênh, làm cho nó phù hợp với các mạng yêu cầu cao, có dung lượng lớn.

2, Tốc độ truyền dẫn quang có thể được cải thiện theo hai cách bằng cách kết hợp nhiều làn, tăng cường hiệu suất và hiệu quả.

Nguồn：https://ethernetalliance.org

Một phương pháp là tăng số lượng kênh vật lý. Điều này chủ yếu phụ thuộc vào gói của các mô-đun quang, có nhiều dạng khác nhau. Dưới đây là một số dạng mô-đun quang phổ biến nhất:

• SFP (Mô-đun cắm nhỏ gọn)

  Là một bản nâng cấp của GBIC, SFP sử dụng gói hai kênh và hỗ trợ tốc độ truyền lên đến 1G.Đây là một giải pháp được sử dụng rộng rãi cho việc nâng cấp mạng.

• SFP+

  Dựa trên yếu tố hình thức SFP, SFP+ hỗ trợ tốc độ truyền cao hơn lên đến 10G, cung cấp một giải pháp tiên tiến hơn cho việc truyền dữ liệu nhanh hơn.

• QSFP (Có thể cắm bốn hệ số dạng nhỏ)

  QSFP có gói bốn kênh, cung cấp tương đương với bốn kênh SFP.Điều này tăng cường đáng kể lưu lượng dữ liệu, làm cho nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng tốc độ cao.

• QSFP-DD (Mật độ gấp đôi)

  Là phiên bản nâng cao của QSFP, QSFP-DD có 8 kênh, gấp đôi số lượng kênh so với QSFP tiêu chuẩn.Điều này cho phép tốc độ truyền dữ liệu cao hơn nữa.

• OSFP (Có thể cắm hệ số dạng bát phân nhỏ)

  Tương tự như QSFP-DD, OSFP cũng hỗ trợ 8 kênh.Nó cung cấp khả năng truyền tải mật độ cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về băng thông cao hơn trong các mạng hiện đại.

Cần lưu ý rằng những tiến bộ trong công nghệ đóng gói cũng có thể làm tăng cả số lượng kênh sợi quang và tổng chi phí. Do đó, điều quan trọng là phải đạt được sự cân bằng giữa hiệu suất và chi phí để thiết kế mạng tốc độ cao hiệu quả về chi phí.

Một phương pháp khác là mở rộng số lượng kênh ảo, bằng cách sử dụng công nghệ Ghép kênh phân sóng (WDM) trong sợi quang đơn chế độ. WDM hoạt động bằng cách thêm các laser bổ sung để tăng số lượng kênh, từ đó đạt được tốc độ truyền cao hơn. Tuy nhiên, điều này cũng dẫn đến việc tiêu thụ điện năng cao hơn và tăng độ phức tạp của hệ thống, dẫn đến chi phí cao hơn. Kết quả là, công nghệ WDM thường được các nhà điều hành viễn thông sử dụng cho các yêu cầu truyền tải đường dài, băng thông cao và tốc độ cao.

Tóm lại, chúng ta hiện có một hiểu biết toàn diện về nhu cầu truyền tải Ethernet siêu tốc và các phương pháp để đạt được điều đó, điều này cũng thiết lập nền tảng cho việc hiểu biết sâu hơn về các giải pháp cáp quang đã được kết thúc trước của AIDC.