Насколько я понимаю, карта Ethernet 10Gb способна передавать 10Gb каждую секунду по (скажем) оптоволоконному кабелю. Теперь наивно, чтобы это произошло на аппаратном уровне, понадобится тактовая частота 10GHz, управляющая сетевой картой.
Можно уменьшить эту частоту вдвое, тактируя на обоих краях, но 5 ГГц все еще ужасно много для транзисторов, чтобы поддерживать. Для 100Gb Ethernet 50 ГГц кажутся совершенно неразумными.
Какова тактовая частота часов, работающих (скажем) на карте Ethernet 10Gb? Существуют ли какие-то трюки, позволяющие урезать эту частоту с "наивной" частоты 10GHz?
решение1
Вы правы, что такие высокие частоты были бы совершенно неуправляемы. Отправка одного бита на частоту также вызвала бы проблемы для различных типов радиопередач. Поэтому у нас есть методы модуляции, которые позволяют отправлять более одного бита.
Немного терминологии: бод, большинство людей помнят этот термин со времен телефонных модемов, это скорость передачи символов, с которой работает среда связи. Символ может содержать более одного бита, поэтому отправка многобитных символов обеспечивает более высокую пропускную способность на более низких частотах.
10MbE(10Base-T) использовал очень простое инвертированное манчестерское кодирование, 10 Мбод и одну дифференциальную пару -2,5 В/2,5 В для связи в каждом направлении.
100MbE(100Base-TX) использовал кодировку 4B/5B, 125 Мбод и одну дифференциальную пару -1,0/1,0 В для связи в каждом направлении. Таким образом, 4/5b * 125 МГц = 100 Мбит в каждом направлении.
1GbE(1000Base-T) использует PAM-5 TCM, те же 125 Мбод, что и 100MbE, все четыре дифференциальные пары -1.0/1.0v для связи в обоих направлениях одновременно. Кодирование PAM-5 допускает 5 состояний, но решетчатая модуляция ограничивает каждый конец до 2 в любой момент времени, поэтому в каждом символе отправляется 2 бита. Таким образом, 125M/s * 4 * 2b = 1Gbps.
Примечания: 1GbE использует только одну пару для согласования начального соединения. Если в кабеле работает только эта пара, это может привести к неотвечающему сетевому адаптеру, который, кажется, подключается. Кроме того, почти все новые сетевые адаптеры могут согласовывать по любой из 4 пар, тем самым обеспечивая автоматическое определение MDI/MDI-X (но это не является требованием спецификации). 1000Base-T требует кабель Cat5e. 1000Base-TX упростил сетевые адаптеры, но требовал кабель Cat6; он так и не был запущен по разным причинам.
- 10GbEиспользует кодирование PAM-16 DSQ128, 833 Мбод, 4 пары, как и раньше. Новый PAM-16 DSQ-128 с коррекцией ошибок LDPC достаточно сложен, поэтому я не буду пытаться объяснить, как он работает, кроме как сказать, что он эффективно отправляет 3 бита информации на символ даже по кабелю, рассчитанному всего на 500 МГц (или меньше в некоторых случаях). Таким образом, 833,3 МГц * 4 * 3b = 10 Гбит/с.
Примечания: для 10GbE требуется кабель Cat6a для работы на расстоянии 100 м, Cat6 для работы на расстоянии 55 м иможетработать с Cat5e дляочень короткийКабели. Не следует рекомендовать использовать кабели, отличные от Cat6a, из-за отклонения от стандартной длины в 100 м. Кроме того, старые сетевые карты не имели необходимого усиления для передачи 10GbE на расстояние 100 м и были ограничены более короткими кабелями — обратитесь к производителю за подробностями, если у вас сетевой адаптер 10GbE первого поколения.
- 25GbEи40GbEесть предложенный проект стандарта 802.3bq D3.3 (2016). Он не обновлялся почти 6 лет. Он допускает работу 25GBase-T и 40GBase-T по 4-парному кабелю категории 8 на расстоянии до 30 м. У меня нет копии проекта, поэтому я не знаю подробностей.
Примечание: Существуют два предыдущих предложения 40GBase-T. Первое использует те же методы, что и 10Gbase-T, но в 4 раза быстрее и требует сертифицированных кабелей для ~1600 МГц. Второе использует PAM-32 DSQ-512 и требует кабелей на частоте ~1200 МГц (более высокая сложность означает относительно дорогие сетевые карты). Оба, вероятно, будут использовать LDPC, чтобы позволить использовать слегка недооцененные кабели.
- 100GbEВ настоящее время не существует проектов стандартов на медь.
Разъемы: 100GbE не будет использовать разъем C8P8 (в просторечии RJ-45), но, скорее всего, его вариацию под названием GG45, с 4 парами в 4 углах разъема. Также есть промежуточный разъем ARJ45-HD с контактами как для 10MbE-10GbE (RJ-45), так и для 40GbE-100GbE (GG45). TERA — конкурирующий разъем, рассчитанный на 1000 МГц, он вряд ли станет новым стандартом.
Кабели: Cat7 и Cat7a — это стандарты кабелей, рассчитанные на 600 МГц и 1200 МГц. Первоначально они назывались CatF и CatFa. Cat8.1 и Cat8.2 были предложены с рейтингами 1600 и 2000 МГц.
Ведутся споры о том, будет ли стандарт 100GBase-T, поскольку при нынешней технологии Cat7a, Cat8.1 и Cat8.2 будут поддерживать такие соединения только на расстоянии 10 м, 30 м и 50 м соответственно. Cat7a и выше уже являются существенно отличающимися кабелями от Cat6a и ниже, требуя экранирования как отдельных пар, так и всего кабеля в целом. Тестирование, которое предполагает, что эти соединения возможны, также не демонстрирует коммерчески жизнеспособную реализацию. Существуетразумное предположениечто в будущем более продвинутые/чувствительные схемы смогут поддерживать 100GbE, но это только предположение.
- Стоит отметить: 10GBase-R, 40GBase-R и 100GBase-R — это семейство спецификаций оптоволокна для 10, 40 и 100GbE, которые все были стандартизированы. Все они доступны в диапазонах Short (-SR, 400 м), Long (-LR, 10 км), Extended (-ER, 40 км), Proprietary (-ZR, 80 км) и EPON/x (-PR/x, 20 км). Все они используют общую кодировку 64b/66b, 10,3125 Гбод и просто используют больше «полос» для дополнительной емкости (1, 4 и 10 соответственно) — полосы — это разные длины волн света в одном и том же оптоволоконном кабеле. Проприетарная реализация 200GBase движется к стандартизации, хотя и с модулированными частотами DWDM и диапазонами до 2 Мм.
решение2
Крис С.уже дали правильный ответ:боды, а не бит/с.
Но, кроме того, 5 ГГц не "ужасно высокая частота для транзисторов". В продаже имеются терагерцовые транзисторы.
Конечно, сигнал ГГц на линии передачи будет невероятно трудно экранировать от шума на расстоянии более нескольких миллиметров. Оптические сигналы, с другой стороны...