Tần số xung nhịp bên trong thẻ Ethernet 10Gb và 100Gb là gì?


15

Theo tôi hiểu, thẻ Ethernet 10Gb có khả năng đưa 10Gb mỗi giây vào (nói) cáp quang. Bây giờ ngây thơ, để điều này xảy ra trong phần cứng, người ta sẽ cần một xung nhịp 10GHz chạy card mạng.

Có thể giảm một nửa tần số đó bằng cách đặt xung nhịp ở cả hai cạnh, nhưng 5GHz vẫn cực kỳ cao để các bóng bán dẫn hỗ trợ. Đối với Ethernet 100Gb, 50GHz dường như hoàn toàn không hợp lý.

Tần số xung nhịp của đồng hồ đang chạy (giả sử) thẻ Ethernet 10Gb là bao nhiêu? Có thủ thuật nào được sử dụng để cắt giảm tần số này từ tần số 10GHz "ngây thơ" không?

Câu trả lời:


33

Bạn đúng rằng tần số cao sẽ hoàn toàn không thể quản lý được. Gửi một bit cho mỗi tần số cũng sẽ gây ra vấn đề cho các loại truyền vô tuyến khác nhau. Vì vậy, chúng tôi có các kỹ thuật điều chế cho phép gửi nhiều hơn một bit.

Một liên lạc của thuật ngữ: baud, hầu hết mọi người sẽ nhớ thuật ngữ đó từ thời của modem điện thoại, là tốc độ biểu tượng mà phương tiện truyền thông đang hoạt động. Một biểu tượng có thể chứa nhiều hơn một bit, vì vậy việc gửi các biểu tượng multibit cho phép thông lượng cao hơn ở tần số thấp hơn.

  • 10MbE (10Base-T) đã sử dụng mã hóa Manchester đảo ngược rất đơn giản, 10 Mbaud và một cặp vi sai -2,5v / 2,5v duy nhất để liên lạc theo mỗi hướng.

  • 100MbE (100Base-TX) đã sử dụng mã hóa 4B / 5B, 125 Mbaud và một cặp vi sai -1.0 / 1.0v duy nhất để liên lạc theo từng hướng. Vậy 4 / 5b * 125 MHz = 100Mb theo mỗi hướng.

  • 1GbE (1000Base-T) sử dụng PAM-5 TCM, cùng tốc độ 125 Mbaud là 100MbE, tất cả bốn cặp vi sai -1.0 / 1.0v để liên lạc theo cả hai hướng cùng một lúc. Mã hóa PAM-5 cho phép 5 trạng thái, nhưng điều chế trellis giới hạn mỗi đầu đến 2 tại bất kỳ thời điểm nào, do đó, 2 bit được gửi trong mỗi ký hiệu. Do đó 125M / s * 4 * 2b = 1Gbps.

    Lưu ý bên lề: 1GbE chỉ sử dụng một cặp duy nhất để đàm phán kết nối ban đầu. Nếu một dây cáp chỉ có cặp này hoạt động, nó có thể dẫn đến một NIC không phản hồi dường như kết nối. Ngoài ra, hầu hết tất cả các NIC mới có thể đàm phán trên bất kỳ cặp nào trong số 4 cặp, do đó cho phép MDI / MDI-X tự động (nhưng đây không phải là yêu cầu của thông số kỹ thuật). 1000Base-T yêu cầu cáp Cat5e. Các NIC đơn giản hóa 1000Base-TX, nhưng yêu cầu cáp Cat6; nó không bao giờ lên khỏi mặt đất vì nhiều lý do.

  • 10GbE sử dụng mã hóa PAM-16 DSQ128, 833 Mbaud, 4 cặp như trước đây. PAM-16 DSQ-128 mới với sửa lỗi LDPC đủ phức tạp mà tôi sẽ không cố gắng giải thích cách thức hoạt động ở đây ngoài việc nói rằng nó gửi 3 bit thông tin trên mỗi ký hiệu một cách hiệu quả ngay cả trên cáp được đánh giá chỉ 500 MHz (hoặc ít hơn trong một số hoàn cảnh). Do đó 833,3 MHz * 4 * 3b = 10Gbps.

    Lưu ý bên lề: 10GbE yêu cầu cáp Cat6a cho hoạt động 100m, Cat6 cho 55m và có thể hoạt động với Cat5e đối với cáp rất ngắn . Cáp không phải là Cat6a nên được khuyến khích vì sự thay đổi từ chiều dài tiêu chuẩn 100m. Ngoài ra, các NIC cũ không có mức tăng cần thiết để gửi 10GbE trên khoảng cách 100m và bị giới hạn ở các cáp ngắn hơn - hãy xem nhà sản xuất để biết chi tiết nếu bạn có NIC 10GbE thế hệ đầu tiên.

  • 40GbE100GbE không có tiêu chuẩn đồng hoàn thiện tại thời điểm này. Có hai đề xuất 40GBase-T. Đầu tiên sử dụng các kỹ thuật tương tự như 10Gbase-T, nhưng nhanh hơn gấp 4 lần và yêu cầu cáp được chứng nhận ~ 1600 MHz. Thứ hai sử dụng PAM-32 DSQ-512 và yêu cầu cáp ở mức ~ 1200 MHz (độ phức tạp cao hơn có nghĩa là các NIC tương đối đắt tiền). Cả hai đều có khả năng sử dụng LDPC để cho phép sử dụng hệ thống cáp hơi bị đánh giá thấp.

    Đầu nối: Cả 40 và 100GbE đều không sử dụng đầu nối C8P8 (thông thường là RJ-45), nhưng có khả năng là một biến thể của nó được gọi là GG45, với 4 cặp ở 4 góc của đầu nối. Ngoài ra còn có một đầu nối trung gian, ARJ45-HD với các chân cho cả 10MbE-10GbE (RJ-45) và 40GbE-100GbE (GG45). TERA là một đầu nối cạnh tranh được đánh giá 1000 MHz, dường như không thể trở thành tiêu chuẩn mới.

    Cáp: Cat7 và Cat7a là các tiêu chuẩn cáp được xếp hạng cho 600 MHz và 1200 MHz. Ban đầu chúng được gọi là CatF và CatFa. Cat8.1 và Cat8.2 đã được đề xuất với xếp hạng cho 1600 và 2000 MHz.

    Có một số tranh luận về việc liệu sẽ có tiêu chuẩn 100GBase-T hay không, với công nghệ hiện tại, Cat7a, Cat8.1 và Cat8.2 sẽ chỉ mang các kết nối tương ứng 10m, 30m và 50m. Cat7a trở lên là các loại cáp khác nhau từ Cat6a trở xuống, đòi hỏi phải che chắn xung quanh cả các cặp riêng lẻ và toàn bộ cáp. Thử nghiệm cho thấy các kết nối này là có thể cũng không chứng minh được việc triển khai thương mại khả thi. Có suy đoán hợp lý rằng các mạch tiên tiến / nhạy cảm hơn có thể mang 100GbE tại một thời điểm nào đó trong tương lai, nhưng đó chỉ là suy đoán.

  • Đáng nói: 10GBase-R, 40GBase-R và 100GBase-R là một nhóm các thông số kỹ thuật sợi cho 10, 40 và 100GbE, tất cả đã được chuẩn hóa. Tất cả đều có sẵn trong các phạm vi Ngắn (-SR, 400m), Dài (-LR, 10km), Mở rộng (-ER, 40km), Độc quyền (-ZR, 80km) và EPON / x (-PR / x, 20km) . Tất cả đều sử dụng mã hóa 64b / 66b phổ biến, 10.3125 GBaud và đơn giản sử dụng nhiều "làn" hơn cho công suất bổ sung (lần lượt là 1, 4 và 10) - các làn là các bước sóng ánh sáng khác nhau trên cùng một sợi cáp. Việc triển khai độc quyền 200GBase đang hoạt động theo cách tiêu chuẩn hóa, mặc dù với tần số DWDM được điều chế và phạm vi lên tới 2Mm.


Không thường xuyên tôi thấy một câu trả lời mà tôi thực sự học và không chỉ nhận được một giải pháp. Cảm ơn ngài.
dyasny

3

Chris S đã đưa ra câu trả lời đúng: bauds, không phải bps .

Nhưng bên cạnh đó, 5GHz không phải là "cực kỳ cao để các bóng bán dẫn hỗ trợ". Có bóng bán dẫn teraherz thương mại có sẵn.

Tất nhiên, tín hiệu GHz trên đường truyền sẽ cực kỳ khó bảo vệ khỏi nhiễu trong hơn một vài mm. Tín hiệu quang, mặt khác ....

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.