以太网络飙向400Gbps 带来电路设计新挑战

安立知业务暨产品技术支持部门专案副理王榆淙(左)及资深应用工程师黄昆辉。

在网通技术的发展中，以太网络(Ethernet)所持续追求的目标仍是不脱更大的流量，以因应物联网及4K/8K影音的浪潮来袭。有监于此，Ethernet在2017年将会完成400Gbps Ethernet的相关制定，且后续更新的规格也在持续讨论中，以满足一般市场、基站骨干(backbone)及数据中心I/O的高流量需求。

「Ethernet 400Gbps的需求在近几年会有大幅度的成长，」安立知业务暨产品技术支持部门专案副理王榆淙分享他的观察，「以数据中心而言，2017年才开始布建100Gbps的Ethernet，但由于数据流量成长速度太快，因此在明年可能就得布建400Gbps以太网络。」

根据思科针对超大型数据中心所进行的量化分析，2015年至2020年，超大型数据中心将从259个增加至485个，预计在未来5年，超大型数据中心的流量将会成长5倍之多。此外，2018年冬季奥运也已紧锣密鼓在进行相关布建，以因应即将到来的4K/8Ｋ高画质影音的实时传播需求。

调变格式改变　测试方案完整支持

Ethernet从100Gbps进展至400Gbps，速率的提高对于信号品质及完整度造成不小的影响，因此必须采用不同于以往的调变格式，王榆淙进一步说明，「下一代400Gbps Ethernet标准，不仅采用更快的符元率(symbol rate)与多个通道以提高每单位时间的传输容量，且不同于Ethernet 100Gbps所采用的调变格式为不归零格式(NRZ)，到400 Gbps则可能需采用四阶脉冲振幅调变(PAM-4)格式。」调变格式改变将造成测试需求与以往有所差异，测试仪器必须能支持PAM-4格式的传输及接收部分。

为了以最简便的方式支持PAM-4格式的测试需求，安立知已于日前针对MP1800A系列新增32 Gbaud PAM4 高振幅输出与CTLE/PAM4 解码器BER测试功能。

MP1800A信号品质分析仪是一款模块式的误码率测试仪，内建的32G多通道脉冲信号产生器(PPG)与错误侦测器(ED)模块提供多通道、高品质的信号，以及高输入灵敏度的测试。新推出的G0375A与G0376A则是附加于MP1800A 系列32G PPG/ED的线上头端，利用既有的NRZ测量仪器就可扩展支持NRZ 与PAM4测试。

信号完整度成问题  需重新学习

在NRZ调变格式中，每一次只依序传输一个数据位元，信号可依据不同的电压位准代表1或是0，而在PAM-4格式中，则会产生4种电压位准，因此，Ethernet从100Gbps进展至400Gbps，调变格式的改变对于高速电路设计及验证是一大挑战。

对于设计工程师而言，面对PAM-4调变格式，甚至可能需要重新学习及累积高频电路设计等相关知识，以因应更严苛的要求。安立知资深应用工程师黄昆辉补充说明，「PAM-4调变的容错率小，再加上速率更快，各种因素相乘，之前可能不会被注意到的信号完整度问题被放大许多，这对于客户端而言是个难题。」有鉴于此，安立知除了齐备相关测试方案，提供充分的技术支持外，并且积极举办研讨会以分享相关量测技巧，以协助客户快速进入状况，。