Pelo que entendi, uma placa Ethernet de 10 Gb é capaz de colocar 10 Gb a cada segundo em (digamos) um cabo de fibra óptica. Agora, ingenuamente, para que isso aconteça no hardware, será necessário um clock de 10 GHz rodando a placa de rede.
É possível reduzir pela metade essa frequência com clock em ambas as bordas, mas 5 GHz ainda é terrivelmente alto para os transistores suportarem. Para Ethernet de 100 Gb, 50 GHz parece completamente irracional.
Qual é a frequência do clock dos relógios executando (digamos) uma placa Ethernet de 10 Gb? Existem truques usados para reduzir essa frequência da frequência "ingênua" de 10 GHz?
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Você está certo de que frequências tão altas seriam completamente incontroláveis. O envio de um bit por frequência também causaria problemas para vários tipos de transmissões de rádio. Portanto, temos técnicas de modulação que permitem o envio de mais de um bit.
Um toque de terminologia: baud, a maioria das pessoas se lembrará desse termo desde a época dos modems telefônicos, é a taxa de símbolos na qual um meio de comunicação está operando. Um símbolo pode conter mais de um bit, portanto, o envio de símbolos multibit permite maior rendimento em frequências mais baixas.
10MbE(10Base-T) usou uma codificação Manchester invertida muito simples, 10 Mbaud e um único par diferencial de -2,5v/2,5v para comunicações em cada direção.
100MbE(100Base-TX) usou codificação 4B/5B, 125 Mbaud e um único par diferencial de -1,0/1,0v para comunicação em cada direção. Portanto, 4/5b * 125 MHz = 100Mb em cada direção.
1GbE(1000Base-T) usa PAM-5 TCM, os mesmos 125 Mbaud que 100MbE, todos os quatro pares diferenciais de -1,0/1,0v para comunicação em ambas as direções ao mesmo tempo. A codificação PAM-5 permite 5 estados, mas a modulação trellis limita cada extremidade a 2 em um determinado momento, então 2 bits são enviados em cada símbolo. Assim, 125 M/s * 4 * 2b = 1 Gbps.
Observações laterais: 1GbE usa apenas um único par para negociar a conexão inicial. Se um cabo tiver apenas este par funcionando, isso poderá fazer com que uma NIC não responda e pareça se conectar. Além disso, quase todas as novas NICs podem negociar em qualquer um dos 4 pares, habilitando assim MDI/MDI-X automático (mas isso não é um requisito da especificação). 1000Base-T requer cabeamento Cat5e. NICs 1000Base-TX simplificadas, mas requer cabo Cat6; nunca saiu do papel por vários motivos.
- 10GbEusa codificação PAM-16 DSQ128, 833 Mbaud, 4 pares como antes. O novo PAM-16 DSQ-128 com correção de erros LDPC é suficientemente complicado que não tentarei explicar como ele funciona aqui, a não ser dizer que ele envia efetivamente 3 bits de informação por símbolo, mesmo em cabeamento classificado para apenas 500 MHz (ou menos em algumas circunstâncias). Assim, 833,3 MHz * 4 * 3b = 10 Gbps.
Notas laterais: 10GbE requer cabeamento Cat6a para operação de 100m, Cat6 para 55m epoderiatrabalhar com Cat5e paramuito curtocabos. Cabeamento diferente de Cat6a deve ser desencorajado devido à variação do comprimento padrão de 100 m. Além disso, as NICs mais antigas não tinham o ganho necessário para enviar 10 GbE em distâncias de 100 m e eram limitadas a cabos mais curtos - consulte o fabricante para obter detalhes se você tiver uma NIC de 10 GbE de primeira geração.
- 25 GbEe40GbEtem uma proposta de projeto de padrão 802.3bq D3.3 (2016). Não é atualizado há quase 6 anos. Isso permitiria a operação de 25GBase-T e 40GBase-T em 4 pares de fios Categoria 8 de até 30m. Não tenho uma cópia do rascunho, portanto não conheço os detalhes.
Notas laterais: Existem duas propostas anteriores de 40GBase-T. O primeiro usa as mesmas técnicas do 10Gbase-T, mas 4x mais rápido e requer cabeamento certificado para ~1600MHz. O segundo usa PAM-32 DSQ-512 e requer cabeamento em ~1200MHz (a maior complexidade significaria NICs relativamente caros). É provável que ambos usem LDPC para permitir o uso de cabeamento ligeiramente subestimado.
- 100 GbEnão tem projetos de padrões de cobre neste momento.
Conectores: 100GbE não usará o conector C8P8 (coloquialmente RJ-45), mas provavelmente uma variação dele chamada GG45, com os 4 pares nos 4 cantos do conector. Há também um conector intermediário, o ARJ45-HD com pinos tanto para 10MbE-10GbE (RJ-45) quanto para 40GbE-100GbE (GG45). TERA é um conector concorrente classificado para 1000 MHz e parece improvável que se torne o novo padrão.
Cabeamento: Cat7 e Cat7a são padrões de cabeamento classificados para 600 MHz e 1200 MHz. Eles foram originalmente chamados de CatF e CatFa. Cat8.1 e Cat8.2 foram propostos com classificações para 1.600 e 2.000 MHz.
Há algum debate sobre se haverá um padrão 100GBase-T, já que, com a tecnologia atual, Cat7a, Cat8.1 e Cat8.2 transportarão apenas essas conexões de 10m, 30m e 50m, respectivamente. Cat7a e superiores já são cabos dramaticamente diferentes de Cat6a e inferiores, exigindo blindagem em torno dos pares individuais e do cabo como um todo. Os testes que sugerem que estas ligações são possíveis também não demonstram uma implementação comercialmente viável. Háespeculação razoávelque circuitos mais avançados/sensíveis poderiam transportar 100GbE em algum momento no futuro, mas é apenas especulação.
- Vale a pena mencionar: 10GBase-R, 40GBase-R e 100GBase-R são uma família de especificações de fibra para 10, 40 e 100GbE que foram todas padronizadas. Todos eles estão disponíveis nas faixas Curta (-SR, 400m), Longa (-LR, 10km), Estendida (-ER, 40km), Proprietária (-ZR, 80km) e EPON/x (-PR/x, 20km). . Todos eles usam uma codificação comum 64b/66b, 10,3125 GBaud, e simplesmente usam mais "faixas" para capacidade adicional (1, 4 e 10 respectivamente) - pistas sendo diferentes comprimentos de onda de luz no mesmo cabo de fibra. Uma implementação proprietária de 200GBase está trabalhando em direção à padronização, embora com frequências DWDM moduladas e faixas de até 2Mm.
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Chris S.já deu a resposta correta:bauds, não bps.
Mas, além disso, 5 GHz não é "muito alto para os transistores suportarem". Existem transistores teraherz disponíveis comercialmente.
É claro que seria incrivelmente difícil proteger um sinal de GHz em uma linha de transmissão contra ruídos por mais do que alguns milímetros. Sinais ópticos, por outro lado....