Насколько я понимаю, карта Ethernet 10 ГБ способна передавать 10 ГБ каждую секунду (скажем) по оптоволоконному кабелю. Наивно, что для того, чтобы это произошло аппаратно, потребуется тактовая частота 10 ГГц, работающая на сетевой карте.
Можно уменьшить эту частоту вдвое, синхронизируя по обоим фронтам, но частота 5 ГГц все еще очень высока для транзисторов. Для 100 Гбит Ethernet частота 50 ГГц кажется совершенно неоправданной.
Какая тактовая частота работает (скажем) с картой Ethernet 10 Гбит? Есть какие-то хитрости, чтобы срезать эту частоту с "наивных" 10ГГц?
Вы правы, что такие высокие частоты были бы совершенно неуправляемыми. Отправка одного бита на частоту также вызовет проблемы для различных типов радиопередач. Итак, у нас есть методы модуляции, которые позволяют отправлять более одного бита.
Немного терминологии: бод, большинство людей помнят этот термин со времен телефонных модемов, означает скорость передачи символов, с которой работает среда связи. Символ может содержать более одного бита, поэтому отправка многобитовых символов обеспечивает более высокую пропускную способность при 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) использовало кодирование 4B / 5B, 125 Мбод и одну дифференциальную пару -1,0 / 1,0 В для связи в каждом направлении. Итак, 4 / 5b * 125 МГц = 100Mb в каждую сторону.
1GbE (1000Base-T) использует PAM-5 TCM, те же 125 Мбод, что и 100MbE, все четыре дифференциальные пары -1,0 / 1,0 В 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, 125 Мбит / с * 4 * 2b = 1 Гбит / с.
Примечания: 1GbE использует только одну пару для согласования начального соединения. Если на кабеле работает только эта пара, это может привести к тому, что сетевая карта не отвечает, которая, кажется, подключается. Кроме того, почти все новые сетевые адаптеры могут согласовывать любую из 4 пар, что позволяет использовать автоматический MDI / MDI-X (но это не является требованием спецификации). Для 1000Base-T требуется кабель Cat5e. Упрощенные сетевые адаптеры 1000Base-TX, но требуется кабель Cat6; он так и не сдвинулся с мертвой точки по разным причинам.
10GbE использует кодировку 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 объяснять, как он работает здесь, кроме как сказать, что он эффективно отправляет 3 бита информации на символ даже по кабелю, рассчитанному только на 500 МГц (или меньше в некоторые обстоятельства). Таким образом, 833,3 МГц * 4 * 3b = 10 Гбит / с.
Боковые примечания: 10GbE требует кабеля Cat6a для работы на 100 м, Cat6 для 55 м и может работать с Cat5e для очень короткий кабели. Использование кабелей, отличных от Cat6a, не рекомендуется из-за отклонения от стандартной длины 100 м. Кроме того, у более старых сетевых адаптеров не было усиления, необходимого для передачи 10GbE на расстояние 100 м, и они были ограничены более короткими кабелями - подробности см. У производителя, если у вас есть сетевая карта 10GbE первого поколения.
40GbE и 100GbE в настоящее время нет окончательных стандартов на медь. Есть два предложения 40GBase-T. Первый использует те же методы, что и 10Gbase-T, но в 4 раза быстрее и требует сертифицированных кабелей для ~ 1600 МГц. Второй использует PAM-32 DSQ-512 и требует прокладки кабеля на частоте ~ 1200 МГц (более высокая сложность означает относительно дорогие сетевые адаптеры). Оба, вероятно, будут использовать LDPC, чтобы позволить использовать слегка недооцененные кабели.
Разъемы: ни 40, ни 100GbE не будут использовать разъем C8P8 (в просторечии RJ-45), но, скорее всего, это его вариант под названием GG45 с 4 парами в 4 углах разъема. Также имеется промежуточный разъем ARJ45-HD с контактами для 10MbE-10GbE (RJ-45) и 40GbE-100GbE (GG45). TERA - это конкурирующий разъем, рассчитанный на 1000 МГц, и вряд ли он станет новым стандартом.
Кабели: Cat7 и Cat7a - это стандарты кабелей, рассчитанные на диапазоны 600 МГц и 1200 МГц. Изначально они назывались CatF и CatFa. Cat8.1 и Cat8.2 были предложены с номинальными частотами 1600 и 2000 МГц.
Существует некоторая дискуссия о том, будет ли стандарт 100GBase-T, поскольку при нынешних технологиях Cat7a, Cat8.1 и Cat8.2 будут поддерживать только такие соединения 10 м, 30 м и 50 м соответственно. Кабели Cat7a и выше уже существенно отличаются от кабелей Cat6a и ниже, требуя экранирования как отдельных пар, так и кабеля в целом. Тестирование, которое предполагает, что эти соединения возможны, также не демонстрирует коммерчески жизнеспособной реализации. Там есть разумное предположение что более продвинутые / чувствительные схемы могут нести 100GbE в какой-то момент в будущем, но это только предположения.
Стоит упомянуть: 10GBase-R, 40GBase-R и 100GBase-R - это стандартизованные семейства спецификаций оптоволокна для 10, 40 и 100GbE. Все они доступны в коротких (-SR, 400 м), длинных (-LR, 10 км), расширенных (-ER, 40 км), собственных (-ZR, 80 км) диапазонах и EPON / x (-PR / x, 20 км). . Все они используют обычное кодирование 64b / 66b, 10,3125 ГБод, и просто используют больше «полос» для дополнительной емкости (1, 4 и 10 соответственно) - полосы представляют собой разные длины волн света на одном оптоволоконном кабеле. Собственная реализация 200GBase работает на пути к стандартизации, хотя и с модулированными частотами DWDM и диапазонами до 2Mm.
Крис С уже дал правильный ответ: бод, а не бит / с.
Но к тому же частота 5 ГГц не является «такой уж высокой для транзисторов». В продаже имеются терагерцовые транзисторы.
Конечно, сигнал с частотой ГГц в линии передачи будет невероятно сложно защитить от шума на расстоянии более нескольких миллиметров. А вот оптические сигналы ....