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10Gb 和 100Gb 乙太網路卡內部的時脈頻率是多少？

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10Gb 和 100Gb 乙太網路卡內部的時脈頻率是多少？

據我了解，10Gb 乙太網路卡能夠在光纖電纜上每秒傳輸 10Gb 資料。現在天真地認為，要在硬體中實現這一點，需要一個運行網卡的 10GHz 時脈。

可以透過在兩個邊緣上計時將該頻率減半，但 5GHz 對於電晶體的支援來說仍然非常高。對於 100Gb 乙太網路來說，50GHz 似乎完全不合理。

運行（例如）10Gb 乙太網路卡的時脈頻率是多少？是否有一些技巧可以從「天真的」10GHz 頻率中降低這個頻率？

答案1

你是對的，這麼高的頻率是完全無法控制的。每個頻率發送一位也會為各種類型的無線電傳輸帶來問題。因此，我們擁有允許發送多於一位的調製技術。

術語：波特，大多數人都會記得電話調變解調器時代的術語，是通訊介質運作的符號率。一個符號可以包含多個位，因此發送多位符號可以在較低頻率下實現更高的吞吐量。

  • 10MbE(10Base-T) 使用非常簡單的反向曼徹斯特編碼、10 Mbaud 和單一 -2.5v/2.5v 差分對用於每個方向的通訊。

  • 100MbE(100Base-TX) 使用 4B/5B 編碼、125 Mbaud 和單一 -1.0/1.0v 差分對進行每個方向的通訊。因此，每個方向 4/5b * 125 MHz = 100Mb。

  • 1GbE(1000Base-T) 使用 PAM-5 TCM，與 100MbE 相同的 125 Mbaud，所有四個 -1.0/1.0v 差分對同時用於雙向通訊。 PAM-5 編碼允許 5 個狀態，但網格調變在任何給定時間將每一端限制為 2 個狀態，因此每個符號中發送 2 位元。因此125M/s * 4 * 2b = 1Gbps。

附註：1GbE 僅使用一對來協商初始連線。如果電纜只有這一對工作，則可能會導致看似已連接的 NIC 無響應。此外，幾乎所有新 NIC 都可以在 4 對中的任何一個上進行協商，啟用自動 MDI/MDI-X（但這不是規範的要求）。 1000Base-T 需要 Cat5e 佈線。 1000Base-TX簡化了NIC，但需要Cat6電纜；由於各種原因，它從未啟動。

  • 10GbE使用 PAM-16 DSQ128 編碼，833 Mbaud，4 對和先前一樣。具有LDPC 糾錯功能的新型PAM-16 DSQ-128 非常複雜，因此我不會嘗試在這裡解釋它的工作原理，只是說它即使在額定速率僅為500MHz（或更低）的電纜上，也能有效地每個符號發送3 位元訊息。因此 833.3 MHz * 4 * 3b = 10Gbps。

附註：10GbE 需要 Cat6a 佈線才能實現 100m 操作，Cat6 需要實現 55m 操作，並且可能與 Cat5e 搭配使用很短電纜。應避免使用 Cat6a 以外的電纜，因為與 100m 標準長度有差異。此外，較舊的 NIC 不具備在 100m 距離上發送 10GbE 所需的增益，並且僅限於較短的電纜 - 如果您擁有第一代 10GbE NIC，請諮詢製造商以了解詳細資訊。

  • 25GbE和40GbE有擬議的標準草案 802.3bq D3.3 (2016)。已經快6年沒有更新了。它允許透過 4 對 8 類線進行 25GBase-T 和 40GBase-T 操作，最長可達 30m。我沒有草案副本，所以我不知道具體內容。

附註：之前有兩個 40GBase-T 提案。第一個使用與 10Gbase-T 相同的技術，但速度快 4 倍，並且需要經過約 1600MHz 的佈線認證。第二個使用 PAM-32 DSQ-512，需要 ~1200MHz 的佈線（較高的複雜性意味著相對昂貴的 NIC）。兩者都可能使用 LDPC 來允許使用稍微被低估的佈線。

  • 100GbE目前還沒有銅標準草案。

連接器：100GbE 不會使用 C8P8（俗稱 RJ-45）連接器，但可能是其變體，稱為 GG45，在連接器的 4 個角落有 4 對。還有一個中間連接器 ARJ45-HD，具有適用於 10MbE-10GbE (RJ-45) 和 40GbE-100GbE (GG45) 的引腳。 TERA 是一種額定頻率為 1000 MHz 的競爭連接器，它似乎不太可能成為新標準。

佈線：Cat7 和 Cat7a 是額定頻率為 600 MHz 和 1200 MHz 的佈線標準。它們最初被稱為 CatF 和 CatFa。 Cat8.1 和 Cat8.2 的額定頻率為 1600 和 2000 MHz。

關於是否會有 100GBase-T 標準存在一些爭論，因為根據當前技術，Cat7a、Cat8.1 和 Cat8.2 只能分別承載 10m、30m 和 50m 的連接。 Cat7a 以上電纜與 Cat6a 及以下電纜截然不同，需要對各個線對和整個電纜進行屏蔽。顯示這些連接可行的測試也沒有證明商業上可行的實施方式。有合理推測更先進/敏感的電路在未來某個時候可以承載 100GbE，但這只是猜測。

  • 值得一提的是：10GBase-R、40GBase-R 和 100GBase-R 是 10、40 和 100GbE 光纖規格系列，兩者都已標準化。這些都可用於短距離（-SR，400m）、長距離（-LR，10km）、擴展（-ER，40km）、專有（-ZR，80km）和EPON/x（-PR/x，20km）範圍。它們都使用常見的 64b/66b 編碼、10.3125 GBaud，並且簡單地使用更多「通道」來增加容量（分別為 1、4 和 10）——通道是同一光纖電纜上不同波長的光。 200GBase 專有實施正在朝著標準化的方向發展，儘管其具有調製的 DWDM 頻率和高達 2Mm 的範圍。

答案2

克里斯小號已經給了正確答案：波特率，而不是 bps。

但除此之外，5GHz 並不是「電晶體支援的太高」。市面上有太赫茲電晶體。

當然，傳輸線上的 GHz 訊號很難屏蔽超過幾毫米的雜訊。另一方面，光訊號......

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