本專欄（lán）不定期解讀（dú）測試行業標準，歡迎大（dà）家在評論區提出你想要了解的測試標準或者關於標準以及測（cè）試的問題，是德科技測試工程師會給你解答。是德科技作為全球領先的測試與測量技術公司，長（zhǎng）期致力於推動技術（shù）標準化和測試方法（fǎ）的完善，為行業（yè）提供全麵的（de）測試解決方案。
文深入探討了
IEEE 以太網（wǎng）標準的發展以及
這些標（biāo）準如何推動下一代（dài）數據中心
及人工智能。
主要內容如下：
IEEE 以（yǐ）太（tài）網標準簡史
IEEE Std 802.3df和IEEE P802.3dj標（biāo）準的更新
助力下一代（dài）超大規模數據中心（xīn）
基於1985 年首次發布（bù）的 IEEE Std 802.3 最初標準，IEEE Std 802.3df 和 IEEE P802.3dj 標準代表了以（yǐ）太網標（biāo）準的最新進展。這些新標準（zhǔn）正在為（wéi）下一代以太網技術鋪路，其聚合鏈路速度（dù）將達到 200 Gb/s、400 Gb/s、800 Gb/s 和 1.6 Tb/s。這些（xiē）技術專為滿足新興的超大規模數據中心、大型語言模型 (LLM) 以（yǐ）及機器學習 (ML) 應用需求而設計，有望顯著提（tí）升性能和可擴展性。
這（zhè）些標準在光信號和電信號技術的媒體訪問控製(MAC, Media Access Control)、管理係統和物理層規範方麵引（yǐn）入了創新。在光學領域，它們（men）利用單模光纖信號（hào）調製（zhì）和探測技術，實現了物理介質附件(PMA, Physical media Attachments) 的性（xìng）能指標能夠支持從 采用PAM4 信令調製的（de）500米到采用DP‑16QAM調製的 40公里距離（lí）。它（tā）們的問世（shì）代表著光學技術的重大進步，增強了不同距離的數據傳輸能力。
最新的 802.3 標準（zhǔn）
在電氣方麵，這些標準建立了單通道212 Gb/s 接口的（de）新基礎（chǔ），旨在支持從直接連接銅纜(CR, Direct Attach Copper)、芯片（piàn）到模塊 (C2M)、芯片到（dào）芯片 (C2C) 和背板 (KR) 接口的（de）一（yī）切。最具技（jì）術（shù）和工程挑戰性的電氣接口是 C2M 接口，它是 QSFP 或 OSFP 模塊光纖配置中使用的主要物理層接口，支（zhī）持 104 Tb/s 交換技術（shù）的興起（qǐ）。它是下一代人工智能、超大（dà）規（guī）模數據中心的（de）關鍵組成部分，也是下一代 1.6 Tb/s 銅纜和光纖互連需求（qiú）的核心。
IEEE 以太網標準簡史
讓我們（men）一起看下近期和當前的 IEEE 標準，這對於正確預測（cè）未來發展至關重要。
IEEE 標準 802.3ck‑2022 規定了每通道（dào） 106 Gb/s的物理層和針對100，200 和 400Gb/s 聚合接口的管理參數。
IEEE Std 802.3df‑2024製定了 400 和（hé） 800 Gb/s 的媒體訪問控製和管理參數，以及重新使用現有的每通道 106 Gb/s 物理層技術（shù）。
IEEE P802.3dj （預計 2025 年完（wán）成（chéng））製定（dìng）了（le）針對（duì）1.6 Tb/s聚合接口的每通道 212 Gb/s 的（de）物理層和媒體訪問控製，以及針對200 Gb/s、400 Gb/s、800 Gb/s 和 1.6 Tb/s 聚合接口的管理參數。
IEEE P802.3dj 標準延續 IEEE Std 802.3 的開發節奏，以支（zhī）持對更高速、更高效的電、光信號傳輸的需求。本文將主要（yào）關注在開發中的新的 IEEE P802.3dj 的 212 Gb/s 物理層接口。這（zhè）種新的物理接口突破了電光傳輸係統、連接器和（hé） SerDes 設計的界限（圖 1）。
圖1. 典型的802.3dj主機測試點模型
目前，IEEE P802.3dj 已（yǐ）內置多個已知的信道參（cān）數。最值得注意的是一個信道曲（qǔ）線，該曲（qǔ）線始（shǐ）於發射機的芯片Die-bump測試點 (TP0d)，止於接收機的（de）芯片Die-bump測試點 (TP5d)。這兩個測試點（diǎn）之間的標稱損耗為 40 dB，信號奈奎斯特頻率（lǜ）為 53.125 GHz。圖 1 展示了一個典型的主機模型，該模型包（bāo）含 TP1a，用於評估 C2M 配置和 TP2 測試點（從無源電纜的（de）角度）。
IEEE P802.3dj 推動以太網帶寬提升
IEEE P802.3dj 引（yǐn）入非對稱損耗模型，以滿足各（gè）種 C2M、CR、KR 和 C2C 配置中信道損耗優化的架構需求。目前已提供多種主機信道損耗配置的草（cǎo）案，範圍包括：主機低損耗約 6 dB、主機標稱損耗約 11 dB 以及主機高損耗約 16 dB。
SerDes 封裝模型、主機損耗曲線和（hé）主機一（yī）致性測試夾具的組合將損耗曲線傳送至第一個可訪問（wèn）的測試點：在（zài） CR 電（diàn）纜拓撲中稱（chēng）為 TP2 的位置，或在 C2M拓撲中類似地稱為 TP1a 的位置。在 C2M 中，此損耗（hào）最高可達 32 dB（圖2）。
圖2. 典（diǎn）型的 802.3dj
低損耗、標稱損耗和高損耗測試配置文件
矽片 TP0d 和 TP1a 之間的（de）插入損耗可能在各種允許的主損耗曲線範（fàn）圍內（nèi），目前標準尚未最終確定（dìng）。32 dB 的淨高損（sǔn）耗曲線可作為本文提出（chū）的電（diàn）氣驗證挑戰的一個獨（dú）特案（àn）例研究。圖 2顯示了這些插入損耗以及測（cè）試結構上的典（diǎn）型回（huí）波損耗參數。53.125 GHz 處的標記指示了通常受控的插入損耗限值（zhí）。
大多數電氣驗證測（cè）量都基於 TP1a（主機輸出規範）。這（zhè）些測（cè）量包括許多常見的（de）操作，例如信噪失真比(SNDR)、穩態發射機電壓 (Vf) 和電平分離（lí）不匹配率(RLM)，這些操作均包含在 IEEE P802.3dj（草案（àn））第 176D 條（TP1a主機輸出規範）。
IEEE P802.3dj 已進一步（bù）努力協調TP2 銅纜（lǎn） (CR) 測試驗證和 TP1a C2M 技術之（zhī）間先前截然（rán）不同的驗證方法，這兩個測（cè）試（shì）點實際（jì）上是同一個測試點。對於熟悉前幾（jǐ）代 C2M 技術（53.125GBd PAM4）的設計人員來說，最顯著的變化是（shì）在 IEEE P802.3dj 的 TP1a 測試點引入了抖動規範。
IEEE P802.3dj 中的抖（dǒu）動規範主要源自早期第 120D.3.1.8.1 條中的技術，該技（jì）術（shù）檢查 PRBS13Q (PAM4 PRBS13Q) 測試模式中的一組 12 個特定邊沿(12 strategic edges)，以提取相關的抖動（dòng）特性。此處使用的關鍵抖動規範包括（kuò）以 1:104的概率評估非（fēi）相關抖動(J4u) 、不可補償的殘餘JRMS以及奇偶抖（dǒu）動（dòng）分量EOJ。發送快速邊（biān）沿測試信號（5ps 轉（zhuǎn）換時間）通過 32 dB（53 GHz 時）組合（hé）封裝、主機損耗和測試適配器接（jiē）口將對信（xìn）號進行顯著的低通濾（lǜ）波。這種濾波和信號記憶效應的綜合衰減，導致 PRBS13Q 或 PRBS9Q 信號流中所有單電平、雙電平和三（sān）電平轉換的符號間（jiān）幹擾 (ISI) 更高，邊沿斜率更低。這些濾波損傷的影響，在很（hěn）大程度上解（jiě）釋了實際測量結果與仿真結（jié）果之間（jiān）的差異。
具體來（lái）說，較低的（de）斜（xié）率會導致較大的抖動值，因為垂直（zhí）噪聲產生的抖動（dòng）與噪聲幅度除以邊（biān）沿的斜率成比（bǐ）例。同時，ISI 的增加（jiā）會導致不同邊沿之間的抖動變化更大。但這些影響並不對稱，因為單級邊沿轉（zhuǎn）換受到的影響最大（dà）（抖動（dòng）最高（gāo）、變（biàn）化性最高），兩級轉換的影（yǐng）響適中，三級轉換的影響較小（xiǎo）。
圖 3繪製（zhì）了 IEEE802.3ck中選定（dìng）的 12個轉（zhuǎn）換的JRMS值，這些轉換是 PRBS13Q 模式中 8191 個轉換的子集。三電平轉換的JRMS值用紅色星號表示，藍色（sè）圓圈和（hé）綠色（sè）菱形（xíng）分別代表雙電平（píng）和（hé）單電平。
圖3.12階JRMS2與（yǔ）(1/Slew-Rate)2的關係
該圖左下角的三級躍遷具有最低的JRMS值和最低的可變性，而穿過更高（向上（shàng）和向右）的兩級和單級躍遷具（jù）有較高的JRMS以及更大的可變性。這準確地描述了高損耗信道末端發生的情（qíng）況，有時被稱為信（xìn）道誘導(channel-induced)抖動放大。由於這種可變性，當前的流程是將抖動測量僅隔離到（dào）三電平轉換，JRMS03和 EOJ03 符號的由來（lái）正（zhèng）是源於此。
深（shēn）入研究 IEEE 802.3dj最新提案
根據最新的（de）提（tí）案，IEEE 802.3dj D1.3 提供了更大的靈（líng）活性（圖 4）。
抖動可在任意三電平（píng）轉換上測（cè）量。結（jié）果分別使用上升沿和下降（jiàng）沿報告（gào），從而最大（dà）程度地減少抖動參數。此外，測試可以使用 PRBS9Q 或 PRBS13Q 碼型進行。
圖4. 電氣參數抖（dǒu）動和VEC測量
圖 4 顯示了PRBS13Q 碼型中所（suǒ）有三電平轉（zhuǎn）換的JRMS值（zhí），左下（xià）角（jiǎo）以⿊色圈（quān）出了最佳上升沿和下降沿（yán）結果。使用（yòng）JRMS03以及本最新提案對抖動屬性進行分類的目的是將注意力集中在發射機（jī）屬（shǔ）性上，同時盡可能地降低高信道損耗的影響。
圖 5 展（zhǎn）示了典型的物理層抖動（dòng）驗（yàn）證。抖動分解（jiě）傳統上強調所有 12 個可用的（de） PAM4 跳變。
對（duì）於 IEEE P802.3dj，草（cǎo）案規範側重於一組有限的上升沿0到 3 和下降沿 3 到0的跳變（稱為三電平抖（dǒu）動規範）。在本例中，J4U03報告（gào）值（zhí）為 95mUI（3‑>0或 0‑>3 中的（de）較大者），而標稱規範限值為 135mUI。
圖5. 12邊沿（yán）抖動分解
重點（diǎn）關注三電平（píng）PAM4轉換（huàn）
圖（tú） 6 顯（xiǎn）示（shì）了三電平轉換JRMS03和EOJ03。與 J4u報告上升（shēng）或下降三電（diàn）平抖動項中最大值（zhí）的方式類似（sì），此分解顯（xiǎn）示JRMS03最大值為（wéi）14.5mUI，而標稱限值（zhí）為23mUI，EOJ03最大值為 21.9mUI，而標稱限值為 25mUI。
圖6. 12 邊沿JRMS和EOJ分解（jiě）
重點關注三電平PAM4轉換（huàn）
擴展 IEEE Std 802.3
IEEE Std 802.3df 和 IEEE P802.3dj 聯合標準標誌著以太網演進的分水嶺（lǐng），延（yán）續了原始 IEEE Std 802.3 標準（zhǔn）的傳統。隨著 IEEE Std 802.3 標準的持續發（fā）展，這些進步將（jiāng）在支持未來高速（sù）、高容量網絡、推動數據密集型人工智能應用發展以及塑造以太網技術的未來方麵發揮根本性（xìng）作用！
數據中心向224Gbps演進（jìn）的
以太網技術
AI 高速以（yǐ）太網講（jiǎng）義
高性能數字產品手冊
AI 高速（sù）以太網講義配套視頻版本：
聽以太網測試專家講解以太網的（de）發展曆程、網絡架構（gòu）和應用場景等。了解是德科技（jì）如何助（zhù）力 AI 時代，為大規模（mó）數（shù）據中心提供高速、高效的網絡測（cè）試方案。
關於以（yǐ）太網聯盟
以太網（wǎng）聯盟是以太（tài）網領域的行業權威機構，致力於推動（dòng）以太網技術的全球發展（zhǎn）和普及。該聯盟始終致力於通過舉辦互操作性活動來驗證最新技術在實際係統和互連上的應用，從而加速 IEEE 標準（zhǔn）的部署（shǔ）。
