¿Qué es Ethernet de 1.6 T? Preguntas y respuestas para ingenieros de redes y de pruebas
El próximo hito del sector en materia de ancho de banda ya tiene nombre: Ethernet 1.6T. A medida que la tecnología pasa de la fase de desarrollo de estándares y validación en laboratorio a la de implantación comercial inicial, los arquitectos de redes, los responsables de laboratorio y los equipos de diseño deben comprender qué cambios traerá consigo la tecnología 1.6T. También deben entender qué implican esos cambios para la infraestructura de los centros de datos de IA. En la primera parte de esta serie de preguntas y respuestas sobre Ethernet de 1.6 T, dividida en dos partes, presento 1.6TE y respondo a las preguntas que más nos plantean los equipos que están evaluando esta tecnología.
¿Qué es el Ethernet 1.6T?
Ethernet de 1.6 T (es decir, Ethernet de 1.6 terabits) es el siguiente peldaño en la escalera del ancho de banda de Ethernet, que no deja de acelerarse. Se está definiendo a través de la enmienda IEEE P802.3dj, el grupo de trabajo IEEE 802.3 que desarrolla la próxima enmienda al estándar Ethernet para Ethernet de 200G, 400G, 800G y 1.6T. Y sí, lo has leído bien: «dj» forma parte del nombre de designación del proyecto, un nombre muy acertado para el trabajo que marca el ritmo de la próxima generación de Ethernet.
El formato OSFP resulta muy adecuado para admitir Ethernet de 1.6 T, gracias a su compatibilidad inherente con ocho carriles eléctricos de alta velocidad. El Acuerdo Multifabricante (OSFP Multi-Source Agreement) ya ha definido el módulo OSFP1600, que admite ocho carriles de 200 Gbit/s. Al establecer especificaciones mecánicas, eléctricas y térmicas comunes, el acuerdo proporciona una base estandarizada para el desarrollo de módulos de 1.6 T en todo el sector.
Para alcanzar una velocidad de datos agregada de 1.6 Tbit/s, una interfaz Ethernet de 1.6 T utiliza ocho carriles de 200 Gbit/s en cada dirección —el doble de la velocidad de datos por carril utilizada en la Ethernet de 800 G—. Dicho de otro modo, un enlace de 1.6 T transporta tráfico simultáneamente a través de ocho canales independientes de 200 Gbit/s en cada dirección.
En el ámbito eléctrico, la tecnología SerDes de nueva generación, respaldada por elgrupo de especificaciones CEI-224G de la OIF, permite velocidades de señalización de aproximadamente 224 Gbit/s por canal utilizando la modulación PAM4. Esta mayor velocidad de transmisión de 224 Gbit/s da cabida a la sobrecarga del protocolo y de la corrección de errores (FEC) necesarias para admitir una velocidad de canal Ethernet de 200 Gbit/s.
Los módulos enchufables de 1.6 T están apareciendo en varias configuraciones ópticas, entre ellas DR8, 2 x DR4 y 2 x FR4. Cada uno de ellos transporta ocho carriles de 200 Gbit/s, con configuraciones diseñadas para admitir diferentes arquitecturas de fibra y alcances —desde enlaces de fibra monomodo paralelos que abarcan cientos de metros hasta enlaces multiplexados por división de longitud de onda que alcanzan hasta 2 km. Estos módulos se están desarrollando para ajustarse a las nuevas especificaciones IEEE 802.3dj y utilizan una interfaz de gestión compatible con CMIS a través de I2C. Esto proporciona un marco común para la configuración, el diagnóstico, la supervisión y la gestión del firmware, lo que permite que los módulos de 1.6T funcionen con las mismas herramientas de gestión ya conocidas de tecnologías anteriores, como 400G y 800G.
¿En qué se diferencia la Ethernet de 1.6 T de las velocidades de Ethernet anteriores?
La diferencia clave entre la Ethernet de 1.6 T y la Ethernet de 800 G es el paso a ocho carriles PAM4 de 200 Gbit/s. Si bien la capacidad de Ethernet ha aumentado tradicionalmente añadiendo carriles, incrementando la velocidad de datos por carril o ambas cosas, el Ethernet de 1.6 T conserva la arquitectura de ocho carriles utilizada por el 800G y duplica la velocidad de datos por carril de 100 Gbit/s a 200 Gbit/s.
A esa tasa de símbolos más elevada, surgen retos de implementación significativamente mayores, como señales que sufren una mayor pérdida de inserción, sensibilidad al ruido e interferencia entre símbolos (ISI). Esto requiere una ecualización más avanzada del transmisor y del receptor para mantener un rendimiento fiable de la señal.
Para dar soporte a aplicaciones de mayor alcance, la corrección de errores hacia adelante (FEC) debe evolucionar junto con la interfaz física. Las implementaciones anteriores de Ethernet de 100 Gbit/s por carril solían basarse en la FEC Reed-Solomon externa utilizada por la subcapa de codificación física de Ethernet. Para muchos PHY de 200 Gbit/s por canal, la norma IEEE P802.3dj introduce una arquitectura de FEC concatenada en la que una capa interna de FEC corrige los errores más cerca del canal físico antes de pasar los datos a la capa externa de FEC. Esta capa FEC interna adicional supone un cambio clave con respecto a las implementaciones convencionales de 400G y 800G. Como resultado, es posible que un plan de pruebas completo de Ethernet de 1.6 T tenga que evaluar el rendimiento de la FEC interna, el de la FEC externa y la interacción entre ambas, y no solo la tasa de errores de bits final tras la FEC.
Existen otros dos diferenciadores importantes. Uno de ellos es la multiplexación de símbolos, en la que los símbolos FEC, en lugar de bits individuales, se distribuyen a lo largo de los canales físicos.
Otra diferencia clave es que el entrenamiento de enlace, aunque sigue siendo opcional en algunos casos, es más importante y, en ocasiones, obligatorio para determinadas interfaces (por ejemplo, las interfaces eléctricas). Sin embargo, la definición y la terminología de esta negociación de parámetros están evolucionando hacia un intercambio más detallado y exhaustivo, que podría implicar uno o más enlaces entre subcapas (ISL), y el proceso también está pasando a denominarse «inicio autónomo de ruta» (APSU).
¿Por qué es importante el Ethernet de 1.6 T para las redes de interconexión de centros de datos?
La infraestructura de IA es uno de los principales impulsores de la transición a la Ethernet de 1.6 T. Los clústeres de GPU más grandes y las cargas de trabajo de IA cada vez más distribuidas requieren más ancho de banda para las conexiones de escalabilidad horizontal dentro de los centros de datos y las conexiones de escalabilidad transversal entre centros de datos. Al aumentar la velocidad de cada puerto Ethernet de 800 Gbit/s a 1.6 Tbit/s, los conmutadores y módulos ópticos de próxima generación pueden transmitir el doble de datos por puerto, al tiempo que admiten la mayor densidad de red que requieren las estructuras de IA.
El cobre ha llegado al límite —o, al menos, en gran parte. A medida que aumentan las velocidades por carril, el alcance eléctrico práctico se reduce. Transmitir una señal de clase 224G por cobre más allá de distancias muy cortas ya supone un importante reto de ingeniería, razón por la cual el sector sigue acercando los componentes ópticos al ASIC del conmutador.
El consumo energético es la otra limitación que los ingenieros no pueden ignorar. Los módulos enchufables de 1.6 T basados en DSP conllevan un coste energético real, y la potencia se está convirtiendo en un factor de diseño de primer orden, en lugar de una mera nota al pie. La presión para reducir el consumo de energía por bit está abriendo la puerta a ópticas lineales enchufables (LPO) y ópticas de recepción lineales (LRO), que eliminan el DSP del módulo convencional para reducir el consumo, la latencia y el calor. El ahorro energético exacto (que podría alcanzar el 50 %) depende de la implementación, pero esta compensación ya está dando forma a la arquitectura de los módulos de 1.6 T de próxima generación y a las decisiones de diseño.
En el caso concreto de las interconexiones de centros de datos (DCI), en concreto, la tecnología de 1.6 T es importante porque permite a los operadores duplicar el ancho de banda efectivo de los puertos sin duplicar el número de puertos físicos, transceptores ni el espacio ocupado en los racks. Dependiendo de la configuración óptica, también puede reducir el número de conexiones de fibra necesarias para una capacidad agregada determinada —una ventaja significativa a medida que se reducen los presupuestos de energía y espacio de las instalaciones, incluso mientras el tráfico de IA sigue creciendo.
El Ethernet de 1.6 T aporta la densidad de ancho de banda que necesita la infraestructura de IA, pero también eleva el listón en cuanto a integridad de la señal, rendimiento de la corrección de errores (FEC), gestión térmica e interoperabilidad. En la segunda parte, analizaremos qué implican estos retos para las pruebas de Ethernet de 1.6 T, así como las capacidades que necesitan los ingenieros para validar el rendimiento con confianza.
