10 Gigabit Ethernet ( 10GE , 10GbE sau 10 GigE ) este un grup de tehnologii de rețea de computere care permit transmiterea pachetelor Ethernet la o viteză de 10 gigabiți pe secundă . Definit pentru prima dată în IEEE 802.3 ae-2002 . Spre deosebire de standardele Ethernet anterioare, variantele de 10 Gigabit definesc numai legături full-duplex punct la punct , care sunt de obicei conectate la switch-uri de rețea . Topologiile cu media partajată și algoritmii CSMA/CD nu mai sunt acceptate, spre deosebire de generațiile anterioare de standarde Ethernet [1] , 10GbE nu implementează operarea semi-duplex și nu acceptă repetitoare (hub-uri) [2] .
Standardele 10 Gigabit Ethernet descriu diferite implementări de nivel fizic (PHY). Un dispozitiv de rețea, cum ar fi un comutator sau un controler de rețea, poate suporta mai multe tipuri de straturi fizice folosind adaptoare modulare, cum ar fi module SFP+ , sau poate oferi o implementare încorporată a unuia dintre standardele fizice, cum ar fi 10 Gbit Ethernet prin pereche răsucită ( 10GBase -T ) [3 ] . Ca și în versiunile anterioare ale standardelor Ethernet, 10GbE poate folosi cabluri de cupru sau optice. Distanțele maxime pentru lucrul cu perechi răsucite din cupru sunt de 100 de metri, dar din cauza cerințelor ridicate pentru parametrii cablului, este necesar un cablu de calitate superioară (categoria 6a) [4] .
Adoptarea rețelelor LAN 10 Gigabit Ethernet a fost mai lentă decât cu standardele LAN anterioare , cu un milion de porturi 10GbE livrate în 2007, două milioane în 2009 și peste trei milioane de porturi în 2010 [5] [6] , cu estimări la nouă milioane de porturi în 2011 [7] . Începând cu 2012, prețul porturilor de 10 gigabit este de câteva ori mai mare decât al rețelelor gigabit Ethernet, ceea ce împiedică adoptarea mai largă, deși prețul per gigabit de lățime de bandă în cazul 10 gigabit este deja de trei ori mai mic decât pentru rețelele gigabit [8] [9] .
De-a lungul anilor, grupul de lucru IEEE 802.3 a publicat o serie de standarde legate de 10GbE.
| Standard | Anul publicării | Descriere |
|---|---|---|
| 802,3ae | 2002 [10] | Ethernet de 10 Gbps prin fibră pentru LAN (10GBASE-SR, 10GBASE-LR, 10GBASE-ER, 10GBASE-LX4) și WAN (10GBASE-SW, 10GBASE-LW, 10GBASE-EW) |
| 802.3ak | 2004 | 10GBASE-CX4 10Gbps Ethernet prin cablu twinax |
| 802.3-2005 | 2005 | Revizia standard de bază, inclusiv 802.3ae, 802.3ak și remedieri |
| 802.3an | 2006 | Transceiver Ethernet 10GBASE-T 10Gbps peste pereche torsadată de cupru |
| 802.3ap | 2007 | Standarde pentru backplane, semnalizare Ethernet de 1 Gbps și 10 Gbps pe plăci de circuite imprimate (tehnologii 10GBASE-KR și 10GBASE-KX4) |
| 802.3aq | 2006 | Transceiver Ethernet 10GBASE-LRM 10Gbps prin fibră multimodală cu egalizare îmbunătățită |
| 802.3-2008 | 2008 | Revizuirea standardelor de bază, includerea modificărilor și corecțiilor 802.3an/ap/aq. Agregarea legăturilor a fost mutată la standardul 802.1ax. |
| 802.3av | 2009 | Transceiver Ethernet PHY 10GBASE-PR 10Gbps pentru EPON, cunoscut și ca 10G-EPON |
| 802.3-2015 | 2015 | Cea mai recentă versiune a standardului de bază |
| 802.3bz | 2016 | 2,5 și 5 Gigabit Ethernet peste categoria 5 și categoria 6 pereche torsadată de cupru ( 2,5 GBASE-T și 5GBASE-T) |
| 802.3-2018 | 2018 | Cea mai recentă versiune a standardului de bază, inclusiv 802.3bn/bp/bq/br/bs/bw/bu/bv/by/bz/cc/ce |
Pentru a implementa diferitele straturi fizice ale standardelor 10GbE, multe interfețe constau dintr-o priză standard în care pot fi conectate diverse module PHY. Formatele fizice ale modulelor nu sunt specificate în standardele oficiale IEEE și sunt descrise de diverse acorduri multilaterale din industrie, ceea ce permite accelerarea dezvoltării specificațiilor. Formatele populare de module 10GbE sunt XENPAK (și X2 și XPAK aferente), XFP și SFP+ . Alegerea factorului de formă a modulului PHY este influențată de costul de dezvoltare, disponibilitatea modulelor, tipurile de suporturi, consumul de energie și dimensiunea modulului. Modulele cu diferiți factori de formă pot fi utilizate în cadrul aceleiași legături punct la punct, atâta timp cât implementează același strat fizic de 10GbE (de exemplu, 10GBASE-SR pentru rețele LAN) și tip de cablu (optic sau cupru).
XENPAK a fost primul factor de formă de modul pentru 10GE și a avut cea mai mare dimensiune. Mai târziu, au apărut X2 și XPAK, standarde concurente cu o dimensiune mai mică a modulelor, dar nu au obținut același succes pe piață ca XENPAK. Apoi a venit XFP și mai compact.
Un format de modul mai nou și mai comun este modulul transceiver cu factor de formă mic îmbunătățit, cunoscut sub numele de SFP+ . A fost creat pe baza factorului de formă SFP ( Small Form Factor Transceiver Module ) cu contribuții din grupul ANSI T11 Fibre Channel . Acest format este chiar mai compact decât XFP și consumă mai puțină energie. Modulele SFP+ au devenit cel mai popular factor de formă pentru sistemele transceiver 10GE [11] [12] . Modulele SFP+ convertesc doar între interfețele optice și electrice, fără recuperare a ceasului sau verificări de integritate a datelor, determinând controlerul de port să lucreze mai mult. Modulele SFP+ păstrează dimensiunea compactă a modulelor SFP anterioare și ating densități de porturi mai mari decât cu modulele XFP. Ele permit, de asemenea, reutilizarea unui număr de modele consacrate, cum ar fi designul panoului de comutatoare cu 24 sau 48 de porturi instalate într -un rack de 19 inchi .
Modulele optice sunt conectate la controler folosind interfețele electrice XAUI , XFI sau SerDes Framer Interface (SFI). Transceiverele XENPAK, X2 și XPAK utilizează XAUI ( XGXS ), un canal de patru perechi diferențiale definit în IEEE 802.3 Clauza 47. Transceiverele XFP utilizează interfața XFI, iar modulele SFP+ folosesc interfața SFI. În interfețele XFI și SFI, semnalul este transmis printr-o singură pereche diferențială utilizând codificarea pe 64/66 de biți definită în IEEE 802.3 Clauza 49.
Modulele SFP+ pot fi împărțite în două tipuri în funcție de interfața cu controlerul: liniare și limitatoare. Modulele de limitare sunt folosite pentru comunicații pe distanțe lungi, de exemplu, pentru 10GBASE-LRM, iar în alte cazuri, modulele liniare sunt mai de preferat [13] .
| MMF FDDI 62,5/125 µm (1987) |
MMF OM1 62,5/125 µm (1989) |
MMF OM2 50/125 µm (1998) |
MMF OM3 50/125 µm (2003) |
MMF OM4 50/125 µm (2008) |
MMF OM5 50/125 µm (2016) |
SMF OS1 9/125 µm (1998) |
SMF OS2 9/125 µm (2000) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 160 MHz km @850 nm |
200 MHz km @850 nm |
500 MHz km @850 nm |
1500 MHz km @850 nm |
3500 MHz km @850 nm |
3500 MHz km @850 nm și 1850 MHz km @950 nm |
1 dB/km @1300/ 1550 nm |
0,4 dB/km @1300/ 1550 nm |
| Nume | Standard | stare | Mediu de transmisie | Conector OFC sau conector RF | Module transceiver | Distanțe (km) |
Numărul de fibre | Linii (⇅) |
Note |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 10 Gigabit Ethernet (10 GbE) - (rata de date: 10 Gbps - codificare de linie : 64b/66b × NRZ - rata de linie: 10,3125 Gbaud - Full duplex ) [15] [16] [17] | |||||||||
| 10GBASE -CX4 |
802.3ak-2004 (CL48/54) |
învechit | cabluri twinax echilibrate |
CX4 (SFF-8470) (IEC 61076-3-113) ( IB ) |
XENPAK[18 ] X2XFP |
0,015 | patru | patru | Pentru centre de date ; codificare de linie: 8b/10b × Rată de linie NRZ: 4x 3,125 Gbaud = 12,5 Gbaud |
| 10GBASE -KX4 |
802.3ap-2007 (CL48/71) |
învechit | conductoare de cupru pe plăci | N / A | N / A | 0,001 | patru | patru | plăci de circuite imprimate ; codificare de linie: 8b/10b × Rată de linie NRZ: 4x 3,125 Gbaud = 12,5 Gbaud |
| 10GBASE -LX4 |
802.3ae-2002 (CL48/53) |
învechit | Fibră 1269,0 - 1282,4 nm 1293,5 - 1306,9 nm 1318,0 - 1331,4 nm 1342,5 - 1355,9 nm |
SC | XENPAK X2 |
OM2: 0,3 | unu | patru | WDM ; [19] Codare linie: 8b/10b × NRZ Rată de linie: 4x 3,125 Gbaud = 12,5 GBaud Lățimea modului: 500 MHz km |
| OSx: 10 | |||||||||
| 10GBASE -SW |
802.3ae-2002 (CL50/52) |
de actualitate | fibra 850 nm |
SC LC |
SFP+ XPAK |
OM1: 0,033 | 2 | unu | WAN ; WAN-PHY; rata de linie: 9,5846 Gbaud mapată direct la fluxurile OC-192/STM-64 SONET/SDH. -ZW: -Varianta EW cu sistem optic mai puternic |
| OM2: 0,082 | |||||||||
| OM3: 0,3 | |||||||||
| OM4: 0,4 | |||||||||
| 10GBASE -LW |
802.3ae-2002 (CL50/52) |
de actualitate | fibra 1310 nm |
SC LC |
SFP+ XENPAK XPAK |
OSx: 10 | 2 | unu | |
| 10GBASE -EW |
802.3ae-2002 (CL50/52) |
de actualitate | fibra 1550 nm |
SC LC |
SFP+ | OSx: 40 | 2 | unu | |
| 10GBASE -ZW |
proprietar (nu este descris de IEEE) |
de actualitate | OSx: 80 | ||||||
| 10GBASE -CR Direct Connect |
SFF-8431 (2006) |
de actualitate | twinaxial echilibrat |
SFP+ (SFF-8431) |
SFP+ | 0,007 0,015 0,1 |
unu | unu | Tip cablu Data Center : twinax pasiv (până la 7 m), activ (până la 15 m), optic activ (AOC): (până la 100 m) |
| 10GBASE -KR |
802.3ap-2007 (CL49/72) |
de actualitate | Cupru pe plăci | N / A | N / A | 0,001 | unu | unu | Pentru plăci de circuite imprimate și backplane |
| 10GBASE -SR |
802.3ae-2002 (CL49/52) |
de actualitate | fibra 850 nm |
SC LC |
SFP+ XENPAK X2 XPAK XFP |
OM1: 0,033 | 2 | unu | Lățimea modului: 160 MHz km (26 m), 200 MHz km (33 m), 400 MHz km (66 m), 500 MHz km (82 m), 2000 MHz km (300 m), 4700 MHz km (400 m) |
| OM2: 0,082 | |||||||||
| OM3: 0,3 | |||||||||
| OM4: 0,4 | |||||||||
| 10GBASE -SRL |
proprietar (nu este descris de IEEE) |
de actualitate | fibra 850 nm |
SC LC |
SFP+ XENPAK X2 XFP |
OM1: 0,1 | 2 | unu | |
| OM2: 0,1 | |||||||||
| OM3: 0,1 | |||||||||
| OM4: 0,1 | |||||||||
| 10GBASE -LR |
802.3ae-2002 (CL49/52) |
de actualitate | fibra 1310 nm |
SC LC |
SFP+ XENPAK X2 XPAK XFP |
OSx: 10 | 2 | unu | |
| 10GBASE -LRM |
802.3aq-2006 (CL49/68) |
de actualitate | fibra 1300 nm |
SC LC |
SFP+ XENPAK X2 |
OM2: 0,22 | 2 | unu | Lățimea modului: 500 MHz km |
| OM3: 0,22 | |||||||||
| 10GBASE -ER |
802.3ae-2002 (CL49/52) |
de actualitate | fibra 1550 nm |
SC LC |
SFP+ XENPAK X2 XFP |
OSx: 40 | 2 | unu | |
| 10GBASE -ZR |
proprietar (nu este descris de IEEE) | de actualitate | OSx: 80 | -ER cu optică mai puternică | |||||
| 10GBASE -PR |
802.3av-2009 | de actualitate | transmisie prin fibră : 1270 nm recepție: 1577 nm |
SC | SFP+ XFP |
OSx: 20 | unu | unu | 10G EPON |
| Standard | data | Conector [20] | miercuri | tip cablu | Raza maximă | Note |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 10GBASE-T | 2006 | 8P8C | Pereche răsucită din cupru 4 perechi |
Canal clasa E, cablu categoria 6. Canal clasa Ea, cablu categoria 6a sau 7 (pereche răsucită) | 55 m (Clasa E cat. 6) 100 m (Clasa Ea cat. 6a sau 7) |
Abilitatea de a reutiliza infrastructura de cablu existentă, densitate mare de porturi, putere relativ mare |
Există două tipuri principale de fibră optică pentru utilizare cu 10 Gigabit Ethernet: single mode (SMF) și multimode (MMF) [21] . În modul unic, fasciculul de lumină urmează o singură cale prin fibră, în timp ce în modul multimod urmează mai multe căi, rezultând întârzieri de mod diferite (DMD). SMF este folosit pentru comunicare pe distanțe lungi, iar MMF este folosit pentru distanțe mai mici de 300 de metri. SMF folosește o fibră cu miez mai îngustă (diametru 8,3 µm), care necesită un conector, îmbinare și conectare mai precise. MMF folosește o fibră cu un diametru de miez mai mare (50 sau 62,5 µm) și are avantajul de a putea folosi lasere cu emisie de suprafață cu cavitate verticală (VCSEL) cu costuri reduse pe distanțe scurte. În plus, conectorii multimodali sunt mai ieftini și mai ușor de procesat. Avantajul cablurilor monomode este performanța lor pe distanțe mari [22] .
Standardul 802.3 presupune utilizarea fibrelor MMF conforme cu FDDI : acestea folosesc un diametru al miezului de 62,5 microni și o lățime de bandă modală minimă de 160 MHz km la 850 nm. Astfel de fibre au fost folosite încă de la începutul anilor 1990 pentru rețelele FDDI și 100BaseFX . Standardele 802.3 se referă și la ISO/IEC 11801 , care descrie tipurile de fibre multimodale OM1, OM2, OM3 și OM4. Tipul OM1 folosește, de asemenea, un diametru de 62,5 µm, în timp ce celelalte folosesc 50 µm. Pentru lumină de 850 nm, lățimea de bandă modală minimă este de 200 MHz km pentru OM1, 500 MHz km pentru OM2, 2000 MHz km pentru OM3 și 4700 MHz km pentru OM4. Cablurile din clasa FDDI sunt considerate învechite, iar noile sisteme de cablare structurată utilizează tipuri de fibră OM3 sau OM4. Tipul OM3 poate transporta semnale 10GbE până la 300 de metri folosind module 10GBASE-SR ieftine (tipul OM4 poate funcționa până la 400 de metri) [23] [24] .
Cablurile de fibră optică de diferite tipuri sunt realizate cu diferite culori de izolație exterioară. Fibra monomodală folosește de obicei galben, fibra multimodă folosește de obicei portocaliu (pentru tipurile OM1 și OM2) sau albastru-verde (tipurile OM3 și OM4). Cu toate acestea, în sistemele cu fibră optică, nu există o codificare de culoare obligatorie în funcție de viteze și tehnologii (cu excepția culorii verde a coziilor conectorului lustruit la colț APC) [25] .
Se folosesc și cabluri optice active (AOC), în care convertoare optoelectronice sunt conectate direct la cablul optic, fără a utiliza conectori optici deserviți. Convertoarele se conectează direct la mufele modulare ale plăcilor de rețea și ale dispozitivelor de comutare. Aceste cabluri sunt mai puțin costisitoare decât soluțiile optice modulare cu drepturi depline, deoarece producătorul poate potrivi componentele electronice și optice la lungimea cablului și tipul de fibră utilizat.
Transceiverele 10GBASE-SR („short range”) sunt utilizate cu fibră multimodală și folosesc lasere de 850 nm [26] . Substratul de codare fizică (PCS) pe 64 de biți/66 de biți este definit în IEEE 802.3 Clauza 49 și Dependentul de Mediu Fizic (PMD) în Clauza 52. Standardul oferă transmisie de date serializate la 10,3125 Gbaud [27] .
Distanțele depind de tipul de fibră multimodală [23] [28] .
| Tipul fibrei (diametru, µm) |
Distanțe (m) |
|---|---|
| Clasa FDDI (62.5) | 25 |
| OM1 (62,5) | 33 |
| OM2 (50) | 82 |
| OM3 (50) |
300 |
| OM4 (50) |
400 |
Infrastructura MMF este mai ieftină decât SMF datorită conectorilor ieftini. Prețul conectorilor este mai mic pentru fibrele cu un diametru mare de miez, deoarece nu necesită o fabricație de înaltă precizie.
Transmițătoarele 10GBASE-SR sunt implementate cu lasere de tip VCSEL de putere redusă și ieftine . Când se utilizează cabluri optice precum OM3 și OM4 (uneori sunt numite optimizate pentru lasere), se obține o rază de acțiune de până la 300-400 de metri. Transceiverele 10GBASE-SR sunt modulele optice cu cel mai mic cost, putere redusă și factor de formă mic.
În 2011, modulele 10GBASE-SR reprezentau aproximativ un sfert din totalul porturi 10GbE livrate. [29]
Există opțiuni non-standard, cu costuri mai mici, uneori denumite 10GBASE-SRL (10GBASE-SR lite). Sunt compatibile reciproc cu 10GBASE-SR, dar funcționează doar pe distanțe de până la 100 de metri.
Standardul 10GBASE-LR („long reach”) este utilizat cu fibra monomod și folosește lasere de 1310 nm. PCS 64 de biți/66 de biți este definit în IEEE 802.3 clauza 49, iar PMD este definit în clauza 52. Standardul oferă transmisie de date serializate la 10,3125 Gbaud.
În tehnologia 10GBASE-LR, transmisia este realizată de lasere bazate pe interferometre Fabry-Perot sau lasere cu feedback distribuit (DFB). Astfel de lasere sunt mai scumpe decât VCSEL-urile, dar au putere mare și lungime de undă mare, ceea ce permite transmiterea eficientă a semnalelor prin fibre subțiri monomod pe distanțe lungi. Distanțele tipice pentru 10GBASE-LR sunt de până la 10 kilometri, deși acest lucru depinde de tipul de fibră utilizată.
Varianta 10GBASE-LRM („long reach multi-mode”) a fost definită inițial în IEEE 802.3aq pentru fibră multimodală și lasere de 1310 nm. Distanțele tipice sunt de până la 220 sau 300 de metri. Sunt utilizate PCS-ul pe 64 de biți/66 de biți din IEEE 802.3 clauza 49 și PMD-ul de 68. Standardul oferă transmisie de date serializate la 10,3125 Gbaud [30] .
Transceiverele 10GBASE-LRM pot fi utilizate la distanțe de până la 220 de metri pe fibră clasa FDDI și până la 220 de metri pe tipurile OM1, OM2, OM3. 10GBASE-LRM nu atinge distanțele pe care tehnologiile mai vechi 10GBASE-LX4 le pot atinge. Unii producători, precum Cisco și HP, susțin că modulele lor optice pot funcționa la distanțe de până la 300 de metri.
Unele transceiver-uri 10GBASE-LRM funcționează pe distanțe de până la 300 de metri folosind fibră standard monomod (SMF, G.652), totuși această combinație nu face parte din standardul IEEE sau din nicio convenție [31] .
Receptoarele 10GBASE-LRM folosesc un egalizator de tip „compensare a dispersiei electronice” (EDC) [32] .
Standardul 10GBASE-ER („extended reach”) folosește fibră monomod și lasere puternice de 1550 nm. Sunt utilizate PCS pe 64 de biți/66 de biți din IEEE 802.3 clauza 49 și PMD din clauza 52. Standardul oferă transmisie de date serializate la 10,3125 Gbaud.
În tehnologia 10GBASE-ER, transmisia este realizată de un laser modulat extern (EML) .
Transceiverele 10GBASE-ER permit transmiterea de 10 Gigabit Ethernet pe distanțe de până la 30-40 de kilometri [33] .
Unii producători oferă module pentru funcționare la distanțe de până la 80 km sub denumirea 10GBASE-ZR. Astfel de parametri fizici nu sunt standardizați conform IEEE 802.3ae și sunt specificații utilizate în mod obișnuit pentru mediul de 80 km din standardele OC-192 / STM-64 SDH /SONET. [34]
10GBASE-LX4 este un tip de port care acceptă fibre multimode și singlemode. Sunt utilizate patru lasere separate, fiecare la 3,125 Gb/s și WDM grosier - multiplexare de canale: fiecare laser își folosește propria lungime de undă într-o fereastră de transparență de 1310 nm. Utilizează PCS 8bit/10bit din IEEE 802.3 Clauza 48 și PMD din Clauza 53. [23]
LX4 permite operarea la distanțe de până la 300 de metri folosind fibre multimodale FDDI, OM1, OM2 și OM3 (toate aceste tipuri au o lățime de bandă modală minimă de 500 MHz × km în regiunea de 1300 nm).
De asemenea, transceiver-urile 10GBASE-LX4 pot funcționa la distanțe de până la 10 km pe fibre monomod.
10GBASE-PR (din „PON”) este definit în IEEE 802.3av ca o metodă de transmitere a 10 Gigabit Ethernet prin rețele optice pasive . Un laser de 1577 nm este utilizat pentru transmiterea către utilizator și 1270 nm pentru transmiterea de la utilizator. PMD este specificat în clauza 75. Transmisia către utilizatori are o rată serializată de date de 10,3125 Gb/s, se utilizează o topologie unu-la-mulți (tree-like - un port de comutare deservește mai mulți utilizatori conectați la această ramură a rețelei optice pasive ).
Transceiverele 10GBASE-PR sunt disponibile în unul dintre cele trei bugete de putere: PR10, PR20, PR30.
O serie de furnizori furnizează module optice pentru a transporta semnale bidirecționale de 10 Gb/s pe o singură fibră monomod . Conectarea acestor module este echivalentă din punct de vedere funcțional cu 10GBASE-LR sau -ER, dar utilizează o fibră în loc de două fibre în LR/ER (una pentru transmitere și alta pentru recepție). Acest lucru se realizează în mod similar cu standardele gigabit 1000Base-BX10 prin utilizarea unei prisme pasive în interiorul fiecărui modul optic și a unei perechi de transceiver care funcționează la două lungimi de undă, cum ar fi 1310nm/1490nm sau 1490nm/1550nm. Modulele sunt disponibile în diferite niveluri de putere și pot funcționa pe distanțe cuprinse între 10 și 80 km [35] [36] . Acestea sunt adesea denumite 10GBASE-BX , deși 10GBASE-BR ar fi mai corect datorită utilizării codificării pe 64 de biți/66 de biți.
10 Gigabit Ethernet poate fi transmis prin conductori de cupru: prin cablu twinax, prin pereche răsucită și prin plăci de circuite imprimate (prin backplane ).
10GBASE-CX4 este prima transmisie Ethernet de 10 Gigabit prin cupru, descrisă în 802.3 (standard 802.3ak-2004). Folosit PCS XAUI cu 4 perechi (Clauza 48) și cabluri de cupru similare cu cablurile pentru tehnologia InfiniBand. Distanțele maxime sunt de aproximativ 15 metri. Fiecare pereche diferențială transportă 3,125 Gbaud de semnale.
Avantajele 10GBASE-CX4 sunt consumul de energie, costul redus și latența scăzută . Cu toate acestea, conectorii CX4 au un factor de formă mare și folosesc cabluri mai voluminoase decât noile cabluri cu o singură pereche cu module SFP+. CX4 oferă, de asemenea, distanțe mai scurte decât 10GBASE-T, iar cablul folosit este mai rigid și semnificativ mai scump decât Categoria 5 sau Categoria 6 Unshielded Twisted Pair (UTP).
Livrările de echipamente cu porturi 10GBASE-CX4 sunt foarte mici [29] , dar unii vânzători oferă interfețe CX-4 pentru Ethernet 10GBASE sau pentru stivuirea mai multor switch-uri, observând latența puțin mai mică a CX4 [37] .
Două dispozitive cu porturi pentru conectarea modulelor SFP+ pot fi conectate cu un cablu special, ai cărui conectori au capete nedetașabile sub formă de module SFP+. Astfel de cabluri se numesc „Direct Attach” (DA), „Direct Attach Copper” (DAC), 10GSFP+Cu, 10GBASE-CR [38] , 10GBASE-CX1, SFP+, „10GbE Cu SFP cable”. Cablurile scurte cu atașare directă folosesc un ansamblu pasiv de cablu twinax , în timp ce cele mai lungi, uneori denumite cabluri optice active (AOC), folosesc transceiver optice cu unde scurte integrate cu cablul optic [39] . Ambele tipuri de cablu se conectează direct la conectorul SFP+. Astfel de cabluri de atașare directă au o lungime fixă a cablului, de obicei 1 până la 7 m (în cazul cablurilor pasive) sau până la 15 m ( cablu activ ) [40] [41] , sau până la 100 m lungime (cabluri optice active). ). Similar cu varianta 10GBASE-CX4, aceste cabluri oferă un consum redus de energie, costuri reduse și transfer de date cu latență redusă. Spre deosebire de CX4, sunt utilizate cabluri mai puțin voluminoase și un factor de formă SFP+ mai compact. Cablurile SFP+ cu atașare directă sunt extrem de populare astăzi, fiind folosite în mai multe porturi decât 10GBASE-SR [29] .
802.3ap Task Force a dezvoltat modalități de a transporta 10 Gigabit Ethernet pe backplane, cum ar fi servere blade și routere și switch-uri modulare care folosesc plăci de linie conectabile . 802.3ap vă permite să transmiteți un semnal pe distanțe de până la 1 metru peste conductorii de cupru ai plăcilor cu circuite imprimate, fiind permise doi conectori. Standardul definește două tipuri de porturi pentru 10Gbps ( 10GBASE-KX4 și 10GBASE-KR ) și un tip pentru 1Gbps (1000Base-KX). Opțional , pot fi implementate opțional stratul Forward Error Correction (FEC) , protocolul de auto-negociere, estimarea calității liniei pentru 10GBASE-KR ( setare filtru de primire FIR cu trei pini ). Protocolul de negociere automată vă permite să comutați între 1000Base-KX, 10GBASE-KX4, 10GBASE-KR sau 40GBASE-KR4 (802.3ba). [42]
Modelele moderne de backplane folosesc 10GBASE-KR în loc de 10GBASE-KX4 [29] .
10GBASE-KX4Sunt utilizate 4 canale de date paralele, codificarea fizică este aceeași cu 10GBASE-CX4 (clauza 48 din standardul IEEE 802.3).
10GBASE-KREste utilizată o pereche diferențială și este utilizată codificarea fizică 10GBASE-LR/ER/SR (clauza 49 din standardul IEEE 802.3).
10GBASE-T ( IEEE 802.3an-2006 ) este un standard din 2006 care permite transmiterea Ethernetului de 10 Gb/s prin pereche răsucită neecranată sau ecranată pe distanțe de până la 100 de metri (330 de picioare ) [43] . O gamă completă de 100 de metri necesită un cablu de categoria 6a, în timp ce cablul de categoria 6 permite transmiterea datelor pe distanțe de ordinul a 55 de metri (în funcție de calitatea instalării și de caracteristicile de transmisie până la 500 MHz). Infrastructura de cablare pentru 10GBASE-T este compatibilă cu standardul 1000Base-T Gigabit Ethernet, permițând actualizarea treptată a echipamentelor de la 1 Gigabit la 10 Gigabit. Echipamentele cu porturi 10 Gigabit 10GBASE-T sunt capabile să funcționeze în standardul 1000Base-T folosind detectarea automată a vitezei. Standardul de 10 Gigabit folosește codare suplimentară de linie , ceea ce face ca rețelele LAN 10GBASE-T să aibă o latență puțin mai mare în comparație cu alte standarde de 10 Gigabit. Latența pachetului este de 2 până la 4 microsecunde, comparativ cu 1-12 microsecunde în 1000Base-T (în funcție de dimensiunea pachetului [44] ) [45] [46] . Chip-urile care suportă rețele LAN 10GBASE-T sunt disponibile de la mai multe companii din 2010 [47] [48] [49] [50] , ele consumă energie de ordinul a 3-4 W [51] .
Tehnologiile 10GBASE-T folosesc conectorul modular IEC 60603-7 8P8C utilizat pe scară largă, utilizat pentru standardele Ethernet mai lente peste perechi răsucite. Semnalul transmis prin cablu folosește frecvențe de până la 500 MHz, pentru a atinge această frecvență este necesar pentru funcționare un cablu torsadat echilibrat de categoria 6a sau mai bună ( ISO/IEC 11801 amendamentul 2 sau ANSI/TIA-568-C.2). la distante de 100 m • Cablurile de categoria 6 semnal 10GBASE-T pe distante mai scurte daca sunt conforme cu ISO TR 24750 sau TIA-155-A.
Standardul 802.3an definește modulația stratului fizic pentru 10GBASE-T. Utilizează precodificarea Tomlinson-Harashim (THP) și 16 taste de schimbare a pulsului de reglare la nivel discret (PAM-16) codificate în constelația de semnal DSQ128 la o rată a simbolurilor de 800 de milioane de simboluri pe secundă [52] [53] . Înainte de codificare, se aplică un cod de corectare a erorilor transmise (FEC) de verificare la densitate scăzută (LDPC) [2048,1723] 2 . Sunt codificați 1723 de biți, se aplică o matrice de verificare a parității pe baza codului generalizat Reed-Solomon [32,2,31] peste câmpul GF (2 6 ). Alți 1536 de biți nu sunt codificați. În fiecare bloc de 1723+1536 biți, 1+50+8+1 biți sunt utilizați pentru semnalizare și detectarea erorilor și 3200 biți de date (timpul de transfer al blocului este de 320 ns). Această schemă este o complicație semnificativă în comparație cu codarea banală PAM-5 utilizată în 1000Base-T Gigabit Ethernet peste pereche răsucită.
Codarea de linie din tehnologia 10GBASE-T a servit drept bază pentru dezvoltarea codării în noile standarde 2.5 GBASE-T și 5GBASE-T (802.3bz) , care implementează viteze de 2,5 sau 5,0 Gbit/s folosind cablarea din cupru de categoria 5e și 6. infrastructură [54] . Astfel de cabluri nu permit utilizarea 10GBASE-T, dar pot fi folosite pentru 2,5 GBASE-T sau 5GBASE-T, dacă aceste viteze sunt implementate în echipamentele adaptoarelor de rețea și switch -urilor [55] .
În timpul dezvoltării standardelor 10 Gigabit Ethernet, interesul ridicat pentru utilizarea 10GbE ca transport în rețelele de zonă largă (WAN) a condus la descrierea stratului fizic WAN pentru 10GbE. Acest strat încapsulează pachetele Ethernet în cadre SONET OC-192c și funcționează la o rată puțin mai mică de 9,95328 Gbps decât opțiunile LAN .
Straturile fizice WAN utilizează aceleași tehnologii PMD optice 10GBASE-S, 10GBASE-L, 10GBASE-E și sunt denumite 10GBASE-SW, 10GBASE-LW și, respectiv, 10GBASE-EW. Codificarea PCS este de 64 de biți/66 de biți conform clauzei IEEE 802.3 49 și PMD din clauza 52. De asemenea, utilizează WAN Interface Sublayer (WIS) definit în clauza 50, care adaugă încapsulare suplimentară pentru compatibilitate cu formatul de cadru de date SONET STS-192c [23] .
Straturile fizice WAN au fost proiectate pentru a interfața cu echipamentele OC-192/STM-64 SDH/SONET folosind cadre SDH/SONET ușoare la 9,953 Gbps.
WAN PHY vă permite să transmiteți un semnal pe distanțe de până la 80 km, în funcție de tipul de fibră.
| Ethernet - o familie de tehnologii de rețele locale | |
|---|---|
| Viteze |
|
| Articole generale |
|
| istoric |
|
| Transceiver | |
| Interfețe | |
| Toate articolele despre Ethernet | |