乙太網路飆向400Gbps 帶來電路設計新挑戰

安立知業務暨產品技術支援部門專案副理王榆淙(左)及資深應用工程師黃昆輝。

在網通技術的發展中，乙太網路(Ethernet)所持續追求的目標仍是不脫更大的流量，以因應物聯網及4K/8K影音的浪潮來襲。有鑑於此，Ethernet在2017年將會完成400Gbps Ethernet的相關制定，且後續更新的規格也在持續討論中，以滿足一般市場、基地台骨幹(backbone)及資料中心I/O的高流量需求。

「Ethernet 400Gbps的需求在近幾年會有大幅度的成長，」安立知業務暨產品技術支援部門專案副理王榆淙分享他的觀察，「以資料中心而言，2017年才開始佈建100Gbps的Ethernet，但由於資料流量成長速度太快，因此在明年可能就得佈建400Gbps乙太網路。」

根據思科針對超大型數據中心所進行的量化分析，2015年至2020年，超大型數據中心將從259個增加至485個，預計在未來5年，超大型數據中心的流量將會成長5倍之多。此外，2018年冬季奧運也已緊鑼密鼓在進行相關佈建，以因應即將到來的4K/8Ｋ高畫質影音的即時傳播需求。

調變格式改變　測試方案完整支援

Ethernet從100Gbps進展至400Gbps，速率的提高對於信號品質及完整度造成不小的影響，因此必須採用不同於以往的調變格式，王榆淙進一步說明，「下一代400Gbps Ethernet標準，不僅採用更快的符元率(symbol rate)與多個通道以提高每單位時間的傳輸容量，且不同於Ethernet 100Gbps所採用的調變格式為不歸零格式(NRZ)，到400 Gbps則可能需採用四階脈衝振幅調變(PAM-4)格式。」調變格式改變將造成測試需求與以往有所差異，測試儀器必須能支援PAM-4格式的傳輸及接收部分。

為了以最簡便的方式支援PAM-4格式的測試需求，安立知已於日前針對MP1800A系列新增32 Gbaud PAM4 高振幅輸出與CTLE/PAM4 解碼器BER測試功能。

MP1800A訊號品質分析儀是一款模組式的誤碼率測試儀，內建的32G多通道脈衝訊號產生器(PPG)與錯誤偵測器(ED)模組提供多通道、高品質的訊號，以及高輸入靈敏度的測試。新推出的G0375A與G0376A則是附加於MP1800A 系列32G PPG/ED的遠端頭端，利用既有的NRZ測量儀器就可擴展支援NRZ 與PAM4測試。

信號完整度成問題  需重新學習

在NRZ調變格式中，每一次只依序傳輸一個資料位元，訊號可依據不同的電壓位準代表1或是0，而在PAM-4格式中，則會產生4種電壓位準，因此，Ethernet從100Gbps進展至400Gbps，調變格式的改變對於高速電路設計及驗證是一大挑戰。

對於設計工程師而言，面對PAM-4調變格式，甚至可能需要重新學習及累積高頻電路設計等相關知識，以因應更嚴苛的要求。安立知資深應用工程師黃昆輝補充說明，「PAM-4調變的容錯率小，再加上速率更快，各種因素相乘，之前可能不會被注意到的訊號完整度問題被放大許多，這對於客戶端而言是個難題。」有鑒於此，安立知除了齊備相關測試方案，提供充分的技術支援外，並且積極舉辦研討會以分享相關量測技巧，以協助客戶快速進入狀況，。