¿Cuál es la frecuencia de reloj dentro de las tarjetas Ethernet de 10 Gb y 100 Gb?

Question 1

Tienes razón en que frecuencias tan altas serían completamente inmanejables. Enviar un bit por frecuencia también causaría problemas en varios tipos de transmisiones de radio. Entonces tenemos técnicas de modulación que permiten enviar más de un bit.

Un toque de terminología: baudios, la mayoría de la gente recordará ese término de la época de los módems telefónicos, es la velocidad de símbolos a la que opera un medio de comunicación. Un símbolo puede contener más de un bit, por lo que el envío de símbolos multibit permite un mayor rendimiento a frecuencias más bajas.

10 MbE(10Base-T) utilizó una codificación Manchester invertida muy simple, 10 Mbaudios y un único par diferencial de -2,5v/2,5v para las comunicaciones en cada dirección.
100 MbE(100Base-TX) utilizó codificación 4B/5B, 125 Mbaudios y un único par diferencial de -1,0/1,0v para la comunicación en cada dirección. Entonces 4/5b * 125 MHz = 100 Mb en cada dirección.
1GbE(1000Base-T) utiliza PAM-5 TCM, los mismos 125 Mbaud que 100 MbE, los cuatro pares diferenciales de -1,0/1,0 v para comunicación en ambas direcciones al mismo tiempo. La codificación PAM-5 permite 5 estados, pero la modulación trellis limita cada extremo a 2 en un momento dado, por lo que se envían 2 bits en cada símbolo. Por lo tanto, 125 M/s * 4 * 2b = 1 Gbps.

Notas al margen: 1GbE utiliza solo un par para negociar la conexión inicial. Si un cable solo tiene este par funcionando, puede provocar que una NIC no responda y parezca conectarse. Además, casi todas las NIC nuevas pueden negociar en cualquiera de los 4 pares, lo que permite MDI/MDI-X automático (pero esto no es un requisito de la especificación). 1000Base-T requiere cableado Cat5e. NIC simplificadas 1000Base-TX, pero requerían cable Cat6; nunca despegó por varias razones.

10GbEutiliza codificación PAM-16 DSQ128, 833 Mbaud, 4 pares como antes. El nuevo PAM-16 DSQ-128 con corrección de errores LDPC es lo suficientemente complicado como para que no intente explicar cómo funciona aquí, salvo decir que envía efectivamente 3 bits de información por símbolo incluso sobre cableado clasificado para solo 500 MHz (o menos en algunas circunstancias). Por tanto, 833,3 MHz * 4 * 3b = 10 Gbps.

Notas al margen: 10 GbE requiere cableado Cat6a para un funcionamiento de 100 m, Cat6 para 55 m ypuedetrabajar con Cat5e paramuy cortocables. Se debe desaconsejar el cableado que no sea Cat6a debido a la variación con respecto a la longitud estándar de 100 m. Además, las NIC más antiguas no tenían la ganancia necesaria para enviar 10 GbE a distancias de 100 m y estaban limitadas a cables más cortos; consulte al fabricante para obtener más detalles si tiene una NIC de 10 GbE de primera generación.

25GbEy40GbEDisponemos de un anteproyecto de norma 802.3bq D3.3 (2016). No se ha actualizado en casi 6 años. Permitiría el funcionamiento de 25GBase-T y 40GBase-T a través de cables de categoría 8 de 4 pares hasta 30 m. No tengo una copia del borrador, por lo que no conozco los detalles.

Notas al margen: Existen dos propuestas 40GBase-T anteriores. El primero utiliza las mismas técnicas que 10Gbase-T, pero 4 veces más rápido y requiere cableado certificado para ~1600MHz. El segundo utiliza PAM-32 DSQ-512 y requiere cableado a ~1200MHz (la mayor complejidad significaría NIC relativamente costosas). Es probable que ambos utilicen LDPC para permitir el uso de cableado ligeramente subestimado.

100GbEno tiene proyectos de normas para el cobre en este momento.

Conectores: 100GbE no utilizará el conector C8P8 (coloquialmente RJ-45), sino probablemente una variación del mismo llamado GG45, con los 4 pares en las 4 esquinas del conector. También hay un conector intermedio, el ARJ45-HD con pines tanto para 10MbE-10GbE (RJ-45) como para 40GbE-100GbE (GG45). TERA es un conector de la competencia clasificado para 1000 MHz, pero parece poco probable que se convierta en el nuevo estándar.

Cableado: Cat7 y Cat7a son estándares de cableado clasificados para 600 MHz y 1200 MHz. Originalmente se llamaban CatF y CatFa. Se han propuesto Cat8.1 y Cat8.2 con clasificaciones para 1600 y 2000 MHz.

Existe cierto debate sobre si habrá un estándar 100GBase-T ya que, con la tecnología actual, Cat7a, Cat8.1 y Cat8.2 solo admitirán conexiones de 10 m, 30 m y 50 m respectivamente. Cat7a y superiores ya son cables dramáticamente diferentes de Cat6a e inferiores, lo que requiere blindaje tanto en los pares individuales como en el cable en su conjunto. Las pruebas que sugieren que estas conexiones son posibles tampoco demuestran una implementación comercialmente viable. Hayespeculación razonableque circuitos más avanzados/sensibles podrían transportar 100GbE en algún momento en el futuro, pero es sólo una especulación.

Vale la pena mencionar: 10GBase-R, 40GBase-R y 100GBase-R son una familia de especificaciones de fibra para 10, 40 y 100 GbE que han sido estandarizadas. Todos ellos están disponibles en rangos corto (-SR, 400 m), largo (-LR, 10 km), extendido (-ER, 40 km), patentado (-ZR, 80 km) y EPON/x (-PR/x, 20 km). . Todos utilizan una codificación común 64b/66b, 10,3125 GBaud, y simplemente utilizan más "carriles" para capacidad adicional (1, 4 y 10 respectivamente): los carriles son diferentes longitudes de onda de luz en el mismo cable de fibra. Una implementación patentada de 200GBase está avanzando hacia la estandarización, aunque con frecuencias DWDM moduladas y rangos de hasta 2 mm.

Answer

Tienes razón en que frecuencias tan altas serían completamente inmanejables. Enviar un bit por frecuencia también causaría problemas en varios tipos de transmisiones de radio. Entonces tenemos técnicas de modulación que permiten enviar más de un bit.

Un toque de terminología: baudios, la mayoría de la gente recordará ese término de la época de los módems telefónicos, es la velocidad de símbolos a la que opera un medio de comunicación. Un símbolo puede contener más de un bit, por lo que el envío de símbolos multibit permite un mayor rendimiento a frecuencias más bajas.

10 MbE(10Base-T) utilizó una codificación Manchester invertida muy simple, 10 Mbaudios y un único par diferencial de -2,5v/2,5v para las comunicaciones en cada dirección.
100 MbE(100Base-TX) utilizó codificación 4B/5B, 125 Mbaudios y un único par diferencial de -1,0/1,0v para la comunicación en cada dirección. Entonces 4/5b * 125 MHz = 100 Mb en cada dirección.
1GbE(1000Base-T) utiliza PAM-5 TCM, los mismos 125 Mbaud que 100 MbE, los cuatro pares diferenciales de -1,0/1,0 v para comunicación en ambas direcciones al mismo tiempo. La codificación PAM-5 permite 5 estados, pero la modulación trellis limita cada extremo a 2 en un momento dado, por lo que se envían 2 bits en cada símbolo. Por lo tanto, 125 M/s * 4 * 2b = 1 Gbps.

Notas al margen: 1GbE utiliza solo un par para negociar la conexión inicial. Si un cable solo tiene este par funcionando, puede provocar que una NIC no responda y parezca conectarse. Además, casi todas las NIC nuevas pueden negociar en cualquiera de los 4 pares, lo que permite MDI/MDI-X automático (pero esto no es un requisito de la especificación). 1000Base-T requiere cableado Cat5e. NIC simplificadas 1000Base-TX, pero requerían cable Cat6; nunca despegó por varias razones.

10GbEutiliza codificación PAM-16 DSQ128, 833 Mbaud, 4 pares como antes. El nuevo PAM-16 DSQ-128 con corrección de errores LDPC es lo suficientemente complicado como para que no intente explicar cómo funciona aquí, salvo decir que envía efectivamente 3 bits de información por símbolo incluso sobre cableado clasificado para solo 500 MHz (o menos en algunas circunstancias). Por tanto, 833,3 MHz * 4 * 3b = 10 Gbps.

Notas al margen: 10 GbE requiere cableado Cat6a para un funcionamiento de 100 m, Cat6 para 55 m ypuedetrabajar con Cat5e paramuy cortocables. Se debe desaconsejar el cableado que no sea Cat6a debido a la variación con respecto a la longitud estándar de 100 m. Además, las NIC más antiguas no tenían la ganancia necesaria para enviar 10 GbE a distancias de 100 m y estaban limitadas a cables más cortos; consulte al fabricante para obtener más detalles si tiene una NIC de 10 GbE de primera generación.

25GbEy40GbEDisponemos de un anteproyecto de norma 802.3bq D3.3 (2016). No se ha actualizado en casi 6 años. Permitiría el funcionamiento de 25GBase-T y 40GBase-T a través de cables de categoría 8 de 4 pares hasta 30 m. No tengo una copia del borrador, por lo que no conozco los detalles.

Notas al margen: Existen dos propuestas 40GBase-T anteriores. El primero utiliza las mismas técnicas que 10Gbase-T, pero 4 veces más rápido y requiere cableado certificado para ~1600MHz. El segundo utiliza PAM-32 DSQ-512 y requiere cableado a ~1200MHz (la mayor complejidad significaría NIC relativamente costosas). Es probable que ambos utilicen LDPC para permitir el uso de cableado ligeramente subestimado.

100GbEno tiene proyectos de normas para el cobre en este momento.

Conectores: 100GbE no utilizará el conector C8P8 (coloquialmente RJ-45), sino probablemente una variación del mismo llamado GG45, con los 4 pares en las 4 esquinas del conector. También hay un conector intermedio, el ARJ45-HD con pines tanto para 10MbE-10GbE (RJ-45) como para 40GbE-100GbE (GG45). TERA es un conector de la competencia clasificado para 1000 MHz, pero parece poco probable que se convierta en el nuevo estándar.

Cableado: Cat7 y Cat7a son estándares de cableado clasificados para 600 MHz y 1200 MHz. Originalmente se llamaban CatF y CatFa. Se han propuesto Cat8.1 y Cat8.2 con clasificaciones para 1600 y 2000 MHz.

Existe cierto debate sobre si habrá un estándar 100GBase-T ya que, con la tecnología actual, Cat7a, Cat8.1 y Cat8.2 solo admitirán conexiones de 10 m, 30 m y 50 m respectivamente. Cat7a y superiores ya son cables dramáticamente diferentes de Cat6a e inferiores, lo que requiere blindaje tanto en los pares individuales como en el cable en su conjunto. Las pruebas que sugieren que estas conexiones son posibles tampoco demuestran una implementación comercialmente viable. Hayespeculación razonableque circuitos más avanzados/sensibles podrían transportar 100GbE en algún momento en el futuro, pero es sólo una especulación.

Vale la pena mencionar: 10GBase-R, 40GBase-R y 100GBase-R son una familia de especificaciones de fibra para 10, 40 y 100 GbE que han sido estandarizadas. Todos ellos están disponibles en rangos corto (-SR, 400 m), largo (-LR, 10 km), extendido (-ER, 40 km), patentado (-ZR, 80 km) y EPON/x (-PR/x, 20 km). . Todos utilizan una codificación común 64b/66b, 10,3125 GBaud, y simplemente utilizan más "carriles" para capacidad adicional (1, 4 y 10 respectivamente): los carriles son diferentes longitudes de onda de luz en el mismo cable de fibra. Una implementación patentada de 200GBase está avanzando hacia la estandarización, aunque con frecuencias DWDM moduladas y rangos de hasta 2 mm.

Question 2

Chris S.ya di la respuesta correcta:baudios, no bps.

Pero además, 5GHz no es "muy alto para que lo admitan los transistores". Hay transistores de terahercios disponibles comercialmente.

Por supuesto, una señal de GHz en una línea de transmisión sería increíblemente difícil de proteger del ruido durante más de unos pocos milímetros. Las señales ópticas, por otro lado...

Answer

Chris S.ya di la respuesta correcta:baudios, no bps.

Pero además, 5GHz no es "muy alto para que lo admitan los transistores". Hay transistores de terahercios disponibles comercialmente.

Por supuesto, una señal de GHz en una línea de transmisión sería increíblemente difícil de proteger del ruido durante más de unos pocos milímetros. Las señales ópticas, por otro lado...

¿Cuál es la frecuencia de reloj dentro de las tarjetas Ethernet de 10 Gb y 100 Gb?

Respuesta1

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