¿Por qué no implementar 1Gbps, cuando todo lo que necesito son 20Mbps?

Question

Antecedentes

Estoy trabajando con un cliente en un gran proyecto que requiere el diseño de un chip de red personalizado para resolver los requisitos de transferencia de datos dentro del proyecto. La red está pensada para enviar pequeños paquetes a pocos centímetros de una PCB a otra a través de un único cable de par trenzado. Nosotros diseñaremos y especificaremos el protocolo de red, y otra empresa se encargará de la implementación del silicio.

Estimo que una velocidad de datos de 20 Mbps entre los nodos podrá hacer frente fácilmente a la cantidad de datos que hay que enviar, con mucho margen de maniobra en caso de que la cantidad de datos aumente en el futuro.

Problema

El cliente me pregunta por qué especifico sólo 20Mbps. ¿Por qué no algo como 1Gbps? ¿No sería mejor? Intuitivamente, creo que aumentar la velocidad de datos más allá de lo necesario es una mala idea. Al principio pensé que el cableado tendría que estar apantallado (cosa que no quiero), pero al mirar las categorías de cables Ethernet, veo que Gigabit Ethernet puede funcionar con cable Cat 6, que no necesita estar apantallado.

Otras limitaciones

• El proyecto está desesperadamente limitado por el espacio, y no tenemos espacio para cosas como los imanes, a menos que sea un componente muy pequeño (0603 como máximo).
• Los cables deben ser lo más finos y flexibles posible.
• El dispositivo funcionará con alimentación de enchufe, por lo que no hay ningún requisito particular de bajo consumo.

Pregunta

¿Cuáles son los problemas, en términos de diseño de silicio, cableado y cualquier otro, que pueden enfrentarse a 1Gbps, que no serían tan graves a 20Mbps? ¿Debo seguir la sugerencia de mi cliente de implementar la red a 1Gbps, o debo insistir en implementar sólo lo necesario?

Estamos bajo un estricto acuerdo de confidencialidad, así que no puedo dar demasiados detalles sobre nuestros requisitos. Pero le ruego que deje un comentario si necesita alguna aclaración.

Answer 1

Yo sugeriría que la ruta más sencilla con la mayor probabilidad de éxito y la menor sobrecarga de software sería implementar una conexión Ethernet de 100Mbps. Se puede implementar sin ningún tipo de magnetismo cuando las distancias son pequeñas.

Aquí hay un comienzo con información sobre el Intel Controlador PCI-Ethernet 8255 y un nota de aplicación en las conexiones sin el magnetismo.
No estoy sugiriendo que uses el 8255, pero puedes conseguir IP (10/100/1000Mbps) para cualquiera de las FPGAs que probablemente uses muy fácilmente, y está bien depurada.

Suponiendo que tengas un procesador en la mezcla, el apoyo a un controlador Ethernet estándar es una forma de esfuerzo de software muy bajo para implementar la red punto a punto.
En Intel utilizamos un montón de este tipo de conexiones punto a punto en placas base especializadas, eran fáciles de depurar y muy fiables.

Answer 2

Las respuestas aquí son técnicas, doy una perspectiva de ingeniería de requisitos:

Mi opinión al respecto es sencilla

• Necesitas al menos 20Mbps para que funcione, así que no especifiques 20 sino "20 o más" para la aplicación.

• cualquier hardware más rápido también cumple con su requisito

• si el HW más rápido es más barato/fácil de desarrollar debido a los estándares existentes, entonces su requisito puede ser cumplido por estos, también.

• Si el cliente quiere más, intente averiguar si hay algo detrás (podría ser que ya planea actualizaciones y quiere seguir siendo compatible entre placas al intercambiarlas)

Answer 3

Potencia, integridad de la señal y temporización. Trabajé en un chip con una interfaz de 25 gbps y eso significaba una velocidad de reloj de 1,6 GHz y una tonelada de energía. Si hubiéramos podido funcionar a 19,2, la velocidad de reloj habría sido de 1,2 GHz. Más de 200ps de margen extra por periodo de reloj, eso habría sido una gran ayuda.

Nunca he hecho el diseño de la placa, pero supongo que 20 Mbps no son un problema. 1 Gbps no es tan difícil, pero sí mucho más que 20 Mbps.