10G以太网的信号处理关键技术
电子技术应用
史清，蒋海平，姚赛杰，刘亚欢
裕太微电子股份有限公司
摘要： 随着AI PC、Wi-Fi路由器、GPON等产品的快速升级，高速有线网络作为网络基础设施的重要组成部分，以太网物理层芯片需要提供更高的传输速率，更好地满足大数据时代下日益增长的带宽需求。10G以太网技术将成为下一代以太网技术的重点发展方向。10G以太网芯片的研发需要攻克高速信号完整性、低功耗设计等一系列技术难题。围绕10G以太网PHY芯片的信号处理关键问题，首先介绍10G以太网的相关国际标准背景，然后讨论10G以太网的网络需求，接着重点阐述10G以太网物理层信号处理的关键技术。最后对全文进行总结并探讨未来高速以太网的进一步发展。
中图分类号：TN913 文献标志码：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245941
中文引用格式： 史清，蒋海平，姚赛杰，等. 10G以太网的信号处理关键技术[J]. 电子技术应用，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，蒋海平，姚赛杰，等. 10G以太网的信号处理关键技术[J]. 电子技术应用，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
随着5G、物联网、人工智能等新兴技术的快速发展，对高速网络的需求将会持续增长。目前主流的1G PC有线网络芯片会成为网络连接的瓶颈，而10G以太网（即10 Gb/s以太网）将为网络升级提供一个理想的解决方案，不仅能够满足高带宽需求，而且还可以兼容之前的各种传输速率，能够实现平滑的网络升级。
10G以太网也被称为万兆以太网，它是以太网的第一个万兆位版本。10G以太网使用双绞线作为传输介质，采用了与 10 Mb/s、100 Mb/s 和 1 000 Mb/s 以太网不同的传输协议，即 802.3ae 协议，但帧格式相同，保留了以太网最小和最大帧长的规定，可以有效地与较低速率的以太网进行兼容。10G以太网的出现使得网络的性能得到了极大提升，具有速度极快、效率极高、延迟低等优点。同时，可以使用现有的铜线基础设施，减少对昂贵光纤布线的需求，降低部署成本，满足对网络带宽的极高需求，主要适用于大型数据中心、云计算等场景。IEEE 802.3ae标准主要优势如表1所示。
本文首先阐述10G高速以太网的标准背景和芯片研发的有关关键技术，然后概述10G以太网标准的物理层和MAC层主要功能和技术，接着分析目前10G以太网的网络需求以及10G以太网物理层中的关键技术，最后对本文内容进行总结。
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作者信息：
史清，蒋海平，姚赛杰，刘亚欢
（裕太微电子股份有限公司，上海 200000）
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