本專（zhuān）欄不定期解讀測試行業標準，歡迎大家在評論區提出（chū）你想要了解的測試標準或者關於標準以及測試的問題，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，長期致力於（yú）推動技術標準化和測試方法的完善，為行業提供全麵的測試解決方案。
文（wén）深（shēn）入探討了
IEEE 以太網標準的發（fā）展以及
這些標準如何推動下一代數據中心
及人工（gōng）智能。
主要內容如下：
IEEE 以太網標準簡史
IEEE Std 802.3df和（hé）IEEE P802.3dj標準的更新
助（zhù）力下一代超大規模數據中心
基於1985 年首次發布的 IEEE Std 802.3 最初標準，IEEE Std 802.3df 和 IEEE P802.3dj 標準代表了以太網標準的最新進展。這（zhè）些新標準正在為下一代（dài）以太網技術鋪路，其聚合鏈路速度將達（dá）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) 以及機器學習 (ML) 應用（yòng）需求而設計，有望顯著提升性（xìng）能和可擴展性。
這些標準在光信號和電信號技術（shù）的媒體訪問控製(MAC, Media Access Control)、管理係統和（hé）物理層規範方麵引入了創新。在光（guāng）學（xué）領域，它們（men）利用單模光（guāng）纖信號調製和探測技術（shù），實現了物理介質附件(PMA, Physical media Attachments) 的性能指標能夠支持從 采用PAM4 信（xìn）令調製的500米到采用DP‑16QAM調製（zhì）的 40公里距（jù）離。它（tā）們的問世代表著光學技術的重大進步（bù），增強了不同距（jù）離的（de）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（lì）了（le）單通道212 Gb/s 接口的新基礎，旨在支持從（cóng）直接連接（jiē）銅纜(CR, Direct Attach Copper)、芯片到模塊 (C2M)、芯片（piàn）到芯片 (C2C) 和背板 (KR) 接口的一切。最具（jù）技術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，支持 104 Tb/s 交換技術的興起。它是下一（yī）代（dài）人工智能（néng）、超大規模數據中心的關鍵組成部分，也是下一代 1.6 Tb/s 銅纜和光（guāng）纖互連需求的（de）核心（xīn）。
IEEE 以（yǐ）太網標準簡史
讓我們一（yī）起看下近期和當前的 IEEE 標準，這對於（yú）正確預測未來發展至關重（chóng）要。
IEEE 標準 802.3ck‑2022 規定了每通道 106 Gb/s的物理層（céng）和針對100，200 和 400Gb/s 聚合接（jiē）口的管理參數。
IEEE Std 802.3df‑2024製定了 400 和 800 Gb/s 的媒體訪問（wèn）控製和管理參數，以及重（chóng）新使用現有的每通道 106 Gb/s 物理層技術（shù）。
IEEE P802.3dj （預（yù）計 2025 年完（wán）成）製定了（le）針對（duì）1.6 Tb/s聚合接（jiē）口的每通（tōng）道 212 Gb/s 的物理層和媒體訪問控製，以及針（zhēn）對200 Gb/s、400 Gb/s、800 Gb/s 和 1.6 Tb/s 聚合接口的管理參數（shù）。
IEEE P802.3dj 標（biāo）準延續（xù） IEEE Std 802.3 的開發節奏，以支持對更高（gāo）速、更高效的電、光信號傳輸的（de）需求。本文將主要關注在（zài）開發中的新（xīn）的 IEEE P802.3dj 的 212 Gb/s 物理層接口。這（zhè）種新的物（wù）理接口突破了電光傳輸係統、連（lián）接器和 SerDes 設計的界限（圖（tú） 1）。
圖1. 典型的（de）802.3dj主機測試點模型
目前，IEEE P802.3dj 已內置多個已知的信道參數（shù）。最值得注意（yì）的是一個信道曲線，該曲線始於發射機的芯片Die-bump測試點 (TP0d)，止於接收機的芯片Die-bump測（cè）試（shì）點 (TP5d)。這（zhè）兩個測試點之間的標稱（chēng）損耗為 40 dB，信號奈奎斯特頻率為 53.125 GHz。圖 1 展示了一個典型的主機模型，該模型包含 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（de）架（jià）構需求。目前已提供多種主機信道損耗配置的草案，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（gāo）損耗約 16 dB。
SerDes 封（fēng）裝模型、主機損（sǔn）耗曲線和（hé）主機一致性測試夾具的組合將損（sǔn）耗曲線（xiàn）傳送至（zhì）第（dì）一個可訪問（wèn）的（de）測試（shì）點：在 CR 電纜拓撲中稱為 TP2 的（de）位置，或在 C2M拓撲中類似（sì）地稱為 TP1a 的位置。在 C2M 中，此損耗（hào）最高可達 32 dB（圖2）。
圖2. 典型（xíng）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 之間的插入損耗可能在各種允許的主損耗曲線範圍內，目前標準尚未最終確定。32 dB 的淨高損（sǔn）耗（hào）曲線可作（zuò）為本文提出的電氣驗證挑戰的一個獨特案例研究。圖 2顯示了這些插入（rù）損耗以及測試結構上的典型（xíng）回波損耗參數。53.125 GHz 處的標記指示了通常受控的插（chā）入損耗（hào）限值。
大多數電氣（qì）驗證測量都基於 TP1a（主機輸出規（guī）範）。這些測量包（bāo）括許（xǔ）多常見的操作，例如信噪失真比(SNDR)、穩態發射機電壓 (Vf) 和（hé）電平分離不匹配率(RLM)，這些操作均包含在 IEEE P802.3dj（草案）第 176D 條（tiáo）（TP1a主機輸（shū）出規範）。
IEEE P802.3dj 已進一（yī）步努力協調TP2 銅纜 (CR) 測（cè）試驗證和 TP1a C2M 技術之間先前截然不同的驗證方法，這兩（liǎng）個（gè）測試點實際上是同一個測試點。對於熟（shú）悉前幾代 C2M 技術（53.125GBd PAM4）的設計人（rén）員來說，最顯著的變（biàn）化是在 IEEE P802.3dj 的 TP1a 測試點引入了抖動規範（fàn）。
IEEE P802.3dj 中的抖動規範主要源自早期（qī）第 120D.3.1.8.1 條中的技（jì）術，該技術檢查 PRBS13Q (PAM4 PRBS13Q) 測試模式中的一組 12 個特定邊沿(12 strategic edges)，以提取相（xiàng）關的抖動特性（xìng）。此處使用的關鍵抖動規範包括以 1:104的概率（lǜ）評（píng）估非相關抖動(J4u) 、不可補（bǔ）償的殘餘JRMS以及奇偶抖（dǒu）動分量EOJ。發送快速邊沿測試信號（5ps 轉換時間）通過 32 dB（53 GHz 時）組合封裝、主機損耗和測試（shì）適配（pèi）器接口將對信（xìn）號進行顯著的低通（tōng）濾波。這種濾波和信號記憶效應的綜合衰減，導致 PRBS13Q 或（huò） PRBS9Q 信號流中（zhōng）所有單電平、雙電平和三電平（píng）轉換的符號間幹擾 (ISI) 更高，邊沿斜率（lǜ）更低。這些濾波損傷的影響，在（zài）很大程度上解釋了（le）實（shí）際測量（liàng）結果（guǒ）與仿真（zhēn）結果之間的差異。
具體來說，較低的斜率（lǜ）會導（dǎo）致較大的抖動值，因為垂直噪聲產（chǎn）生的抖動與噪聲幅度（dù）除以邊沿的斜率成比例。同時，ISI 的增加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，因為單級邊沿轉換受到的影響最大（dà）（抖動最高、變（biàn）化性最高），兩級轉換的影響適中，三級轉（zhuǎn）換的影響較（jiào）小。
圖 3繪製了 IEEE802.3ck中選定的 12個轉換的JRMS值，這些轉換是 PRBS13Q 模（mó）式中 8191 個轉換的子集。三電平轉換的JRMS值用紅色星號表示，藍色圓圈和綠色菱形分別代表雙電（diàn）平和單電平。
圖3.12階JRMS2與(1/Slew-Rate)2的關係
該圖左下角的三級躍（yuè）遷具有最低的JRMS值和最低的可變性，而穿過更高（向上和向右）的兩級和單級躍遷具有較高的JRMS以（yǐ）及更大的可變性（xìng）。這準確地描述了高損耗信道末端發生的情（qíng）況，有時被稱為信道誘導（dǎo）(channel-induced)抖動放大。由於這種可變性，當（dāng）前的流（liú）程是將抖動（dòng）測量僅隔離（lí）到三電平轉換，JRMS03和 EOJ03 符號（hào）的由來正是（shì）源於此。
深入研究 IEEE 802.3dj最新提案
根據最新的提案（àn），IEEE 802.3dj D1.3 提供了更大的靈活性（圖 4）。
抖動可（kě）在任意三電平（píng）轉換上測量。結果分別使用上升沿和（hé）下降沿報告，從而最大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（mǎ）型中（zhōng）所有三電平轉換的JRMS值（zhí），左下角以（yǐ）⿊色圈出了最佳上（shàng）升沿和下降沿結果。使用JRMS03以及本最（zuì）新提案（àn）對（duì）抖動屬（shǔ）性進行分類的目的（de）是將注意力集中在發射機屬性上，同時盡（jìn）可能地降低高信道損耗（hào）的影響。
圖 5 展示了典型的物理層抖動驗證。抖動分解傳統上強調所有 12 個可用的 PAM4 跳變。
對於 IEEE P802.3dj，草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（tiào）變（稱為（wéi）三電平抖動規範）。在本例中，J4U03報告值（zhí）為 95mUI（3‑>0或 0‑>3 中的較大者），而標稱規範限值為 135mUI。
圖5. 12邊沿（yán）抖動分解
重點關注三電（diàn）平PAM4轉換
圖 6 顯示了三電平轉換JRMS03和EOJ03。與 J4u報告上升或下降三電平抖動項中最大（dà）值的方式類似，此分解顯示JRMS03最大值（zhí）為14.5mUI，而標稱限值為23mUI，EOJ03最大值為 21.9mUI，而標稱限值（zhí）為 25mUI。
圖（tú）6. 12 邊沿JRMS和EOJ分解
重點關注三電平PAM4轉換
擴展 IEEE Std 802.3
IEEE Std 802.3df 和 IEEE P802.3dj 聯合標準標（biāo）誌著以太網演進的分水嶺，延續了原始 IEEE Std 802.3 標準的（de）傳統。隨著 IEEE Std 802.3 標準的持續發展（zhǎn），這（zhè）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（fāng）麵發揮根本性作用！
數（shù）據中（zhōng）心向224Gbps演進的
以（yǐ）太網技術
AI 高速以（yǐ）太網講義
高性能數字產品手冊
AI 高速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發展曆程、網絡架（jià）構（gòu）和應用（yòng）場景等。了解是德科技如何助力 AI 時代（dài），為大規模數據中心提供高速、高效的網絡測（cè）試（shì）方案。
關於以太網聯（lián）盟
以太網聯盟是（shì）以太網領（lǐng）域的行業權威（wēi）機構，致力於推動以太網技術的全（quán）球發展和普及。該聯盟始終致力於通過（guò）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（cóng）而加速 IEEE 標（biāo）準的部署。
