10G以太網的信號處理關鍵技術
電子技術應用
史清，蔣海平，姚賽杰，劉亞歡
裕太微電子股份有限公司
摘要： 隨著AI PC、Wi-Fi路由器、GPON等產品的快速升級，高速有線網絡作為網絡基礎設施的重要組成部分，以太網物理層芯片需要提供更高的傳輸速率，更好地滿足大數據時代下日益增長的帶寬需求。10G以太網技術將成為下一代以太網技術的重點發展方向。10G以太網芯片的研發需要攻克高速信號完整性、低功耗設計等一系列技術難題。圍繞10G以太網PHY芯片的信號處理關鍵問題，首先介紹10G以太網的相關國際標準背景，然后討論10G以太網的網絡需求，接著重點闡述10G以太網物理層信號處理的關鍵技術。最后對全文進行總結并探討未來高速以太網的進一步發展。
中圖分類號：TN913 文獻標志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245941
中文引用格式： 史清，蔣海平，姚賽杰，等. 10G以太網的信號處理關鍵技術[J]. 電子技術應用，2024，50(12)：1-6.
英文引用格式： Shi Qing，Jiang Haiping，Yao Saijie，et al. Overview on the key technology of signal processing for 10G Ethernet[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(12)：1-6.
中文引用格式： 史清，蔣海平，姚賽杰，等. 10G以太網的信號處理關鍵技術[J]. 電子技術應用，2024，50(12)：1-6.
英文引用格式： Shi Qing，Jiang Haiping，Yao Saijie，et al. Overview on the key technology of signal processing for 10G Ethernet[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(12)：1-6.
Overview on the key technology of signal processing for 10G Ethernet
Shi Qing，Jiang Haiping，Yao Saijie，Liu Yahuan
Motorcomm Electronic Technology Co.， Ltd.
Abstract： With the rapid upgrades of products such as AI PCs, Wi-Fi routers, and GPON, high-speed wired network is an essential part of network infrastructure, Ethernet PHY chips have to provide higher transmission rates to better meet the growing bandwidth demands in the era of big data. 10G Ethernet technology is bound to become the key evolution direction for the next generation of Ethernet. The development of 10G Ethernet PHY chips need to overcome a series of technical challenges, including high-speed signal integrity and low-power design. This paper focuses on the key issues of signal processing in 10G Ethernet PHY chips, firstly introducing the background of relevant international standards for 10G Ethernet, then discussing the network requirements for 10G Ethernet, and next describing the key technologies for signal processing at the physical layer of 10G Ethernet. Finally, the paper makes a summary and outlooks the further development of high-speed Ethernet.
Key words : Ethernet；high-speed data transmission；physical layer technology
引言
隨著5G、物聯網、人工智能等新興技術的快速發展，對高速網絡的需求將會持續增長。目前主流的1G PC有線網絡芯片會成為網絡連接的瓶頸，而10G以太網（即10 Gb/s以太網）將為網絡升級提供一個理想的解決方案，不僅能夠滿足高帶寬需求，而且還可以兼容之前的各種傳輸速率，能夠實現平滑的網絡升級。
10G以太網也被稱為萬兆以太網，它是以太網的第一個萬兆位版本。10G以太網使用雙絞線作為傳輸介質，采用了與 10 Mb/s、100 Mb/s 和 1 000 Mb/s 以太網不同的傳輸協議，即 802.3ae 協議，但幀格式相同，保留了以太網最小和最大幀長的規定，可以有效地與較低速率的以太網進行兼容。10G以太網的出現使得網絡的性能得到了極大提升，具有速度極快、效率極高、延遲低等優點。同時，可以使用現有的銅線基礎設施，減少對昂貴光纖布線的需求，降低部署成本，滿足對網絡帶寬的極高需求，主要適用于大型數據中心、云計算等場景。IEEE 802.3ae標準主要優勢如表1所示。
本文首先闡述10G高速以太網的標準背景和芯片研發的有關關鍵技術，然后概述10G以太網標準的物理層和MAC層主要功能和技術，接著分析目前10G以太網的網絡需求以及10G以太網物理層中的關鍵技術，最后對本文內容進行總結。
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作者信息：
史清，蔣海平，姚賽杰，劉亞歡
（裕太微電子股份有限公司，上海 200000）
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