A 10 Gigabit Ethernet ( 10GE , 10 GbE vagy 10 GigE ) a számítógépes hálózati technológiák egy csoportja , amely lehetővé teszi az Ethernet - csomagok 10 gigabit / másodperces sebességgel történő továbbítását . Először az IEEE 802.3 ae-2002 szabványban határozták meg . A korábbi Ethernet szabványoktól eltérően a 10 gigabites változatok csak pont-pont full-duplex kapcsolatokat határoznak meg, amelyek általában hálózati kapcsolókhoz csatlakoznak . A megosztott médiával és a CSMA/CD algoritmusokkal rendelkező topológiák már nem támogatottak, ellentétben az Ethernet szabványok korábbi generációival [1] , a 10GbE nem valósítja meg a félduplex működést, és nem támogatja az átjátszókat (hubokat) [2] .
A 10 Gigabit Ethernet szabványok különféle fizikai réteg (PHY) megvalósításokat írnak le. Egy hálózati eszköz, például egy kapcsoló vagy hálózati vezérlő, többféle fizikai réteget támogathat moduláris adapterek, például SFP+ modulok használatával , vagy biztosíthatja a fizikai szabványok egyikének beágyazott megvalósítását, például a 10 Gbites Ethernet csavart érpáron keresztül (10 GBase -T ) [3 ] . Az Ethernet szabványok korábbi verzióihoz hasonlóan a 10 GbE is használhat réz- vagy optikai kábeleket. A réz csavart érpárral való munkavégzés maximális távolsága 100 méter, de a kábelparaméterekre vonatkozó magas követelmények miatt jobb minőségű kábel (6a kategória) [4] szükséges .
A 10 gigabites Ethernet LAN-ok átvétele lassabb volt, mint a korábbi LAN -szabványok esetében: 2007-ben egymillió 10 GbE portot szállítottak, 2009-ben kétmilliót, 2010-ben pedig több mint hárommillió portot [5] [6] , becslések szerint kilencmillió porttal 2011 [7] . 2012-től a 10 gigabites portok ára többszöröse a gigabites Ethernet hálózatokénak, ami hátráltatja a szélesebb körű elterjedést, bár a sávszélesség gigabites ára 10 gigabites esetén már háromszor alacsonyabb, mint a gigabites hálózatoké [8] [9] .
Az évek során az IEEE 802.3 munkacsoport számos szabványt publikált a 10GbE-vel kapcsolatban.
| Alapértelmezett | A kiadás éve | Leírás |
|---|---|---|
| 802.3ae | 2002 [10] | 10 Gbps Ethernet optikai szálon keresztül LAN-hoz (10GBASE-SR, 10GBASE-LR, 10GBASE-ER, 10GBASE-LX4) és WAN -hoz (10GBASE-SW, 10GBASE-LW, 10GBASE-EW) |
| 802.3ak | 2004 | 10GBASE-CX4 10Gbps Ethernet twinax kábelen keresztül |
| 802,3-2005 | 2005 | Alap szabványos verzió, beleértve a 802.3ae, 802.3ak és a javításokat |
| 802.3an | 2006 | 10GBASE-T 10Gbps Ethernet adó-vevő csavart érpáron keresztül |
| 802.3ap | 2007 | Hátlapi szabványok, 1 Gbps és 10 Gbps Ethernet jelzés nyomtatott áramköri lapokon (10GBASE-KR és 10GBASE-KX4 technológiák) |
| 802,3aq | 2006 | 10GBASE-LRM 10Gbps Ethernet adó-vevő többmódusú optikai szálon továbbfejlesztett hangszínszabályozással |
| 802.3-2008 | 2008 | Az alapszabványok felülvizsgálata, a 802.3an/ap/aq módosítások és korrekciók beillesztése. A linkösszesítés átkerült a 802.1ax szabványba. |
| 802.3av | 2009 | 10GBASE-PR 10Gbps Ethernet PHY adó-vevő EPON-hoz, más néven 10G-EPON |
| 802,3-2015 | 2015 | Az alapszabvány legújabb verziója |
| 802.3bz | 2016 | 2,5 és 5 Gigabit Ethernet 5. és 6. kategóriájú réz csavart érpáron keresztül ( 2,5 GBASE-T és 5 GBASE-T) |
| 802.3-2018 | 2018 | Az alapszabvány legújabb verziója, beleértve a 802.3bn/bp/bq/br/bs/bw/bu/bv/by/bz/cc/ce |
A 10GbE szabványok különböző fizikai rétegeinek megvalósításához sok interfész egy szabványos aljzatból áll, amelybe különféle PHY modulok csatlakoztathatók. A modulok fizikai formátumát a hivatalos IEEE szabványok nem határozzák meg, és különféle iparági többoldalú megállapodások írják le, ami lehetővé teszi a specifikációk kidolgozásának felgyorsítását. A népszerű 10 GbE modulformátumok a XENPAK (és a kapcsolódó X2 és XPAK), az XFP és az SFP+ . A PHY modul alaktényezőjének kiválasztását a fejlesztési költség, a modul elérhetősége, a médiatípusok, az energiafogyasztás és a modul mérete befolyásolja. Különböző formájú modulok használhatók ugyanazon a pont-pont közötti kapcsolaton belül, amennyiben ugyanazt a 10 GbE fizikai réteget valósítják meg (például 10 GBASE-SR a LAN-okhoz) és kábeltípust (optikai vagy réz).
A XENPAK volt az első modul formájú 10GE-hez, és a legnagyobb méretű volt. Később megjelentek az X2 és XPAK, egymással versengő szabványok kisebb modulmérettel, de nem értek el olyan piaci sikert, mint a XENPAK. Aztán jött a még kompaktabb XFP.
Egy újabb és elterjedtebb modulformátum az SFP+ néven ismert továbbfejlesztett kisméretű adó-vevő modul . A Small Form Factor Transceiver Module (SFP) alaktényező alapján hozták létre , az ANSI T11 Fibre Channel csoport közreműködésével . Ez a formátum még kompaktabb, mint az XFP, és kevesebb energiát fogyaszt. Az SFP+ modulok a 10GE adó-vevő rendszerek legnépszerűbb formáivá váltak [11] [12] . Az SFP+ modulok csak az optikai és elektromos interfészek között konvertálnak, óra-helyreállítás vagy adatintegritás-ellenőrzés nélkül, így a portvezérlő több munkát végez. Az SFP+ modulok megtartják a korábbi SFP modulok kompakt méretét, és nagyobb portsűrűséget érnek el, mint az XFP modulok. Lehetővé teszik számos bevált kialakítás újrafelhasználását is, mint például a 24 vagy 48 portos kapcsolók panelkialakítása, amelyek egy 19 hüvelykes rackbe vannak telepítve .
Az optikai modulok XAUI , XFI vagy SerDes Framer Interface (SFI) elektromos interfészek segítségével csatlakoznak a vezérlőhöz. A XENPAK, X2 és XPAK adó-vevők az XAUI-t ( XGXS ), az IEEE 802.3 szabvány 47. szakaszában meghatározott négy differenciálpáros csatornát használnak. Az XFP adó-vevők az XFI interfészt, az SFP+ modulok pedig az SFI interfészt használják. Az XFI és SFI interfészeken a jel egyetlen differenciálpáron keresztül, az IEEE 802.3 szabvány 49. pontjában meghatározott 64/66 bites kódolással kerül továbbításra.
Az SFP+ modulok két típusra oszthatók a vezérlő interfészétől függően: lineáris és limitáló. A korlátozó modulokat nagy távolságú kommunikációra használják, például 10GBASE-LRM esetén, más esetekben pedig a lineáris modulok előnyösebbek [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 és 1850 MHz km @ 950 nm |
1 dB/km @ 1300/1550 nm |
0,4 dB/km @ 1300/1550 nm |
| Név | Alapértelmezett | Állapot | Átviteli közeg | OFC csatlakozó vagy RF csatlakozó | Adó-vevő modulok | Távolságok (km) |
A szálak száma | Sorok (⇅) |
Megjegyzések |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 10 Gigabit Ethernet (10 GbE) - (adatsebesség: 10 Gbps - vonalkódolás : 64b/66b × NRZ - vonalsebesség: 10,3125 Gbaud - Full duplex ) [15] [16] [17] | |||||||||
| 10GBASE -CX4 |
802.3ak-2004 (CL48/54) |
elavult | twinax kábel kiegyensúlyozott vonalak |
CX4 (SFF-8470) (IEC 61076-3-113) ( IB ) |
XENPAK[18 ] X2XFP |
0,015 | négy | négy | Adatközpontokhoz ; _ vonalkódolás : 8b/10b × NRZ vonalsebesség: 4x 3,125 Gbaud = 12,5 Gbaud |
| 10GBASE -KX4 |
802.3ap-2007 (CL48/71) |
elavult | rézvezetők a táblákon | N/A | N/A | 0,001 | négy | négy | nyomtatott áramköri lapok ; vonalkódolás : 8b/10b × NRZ vonalsebesség: 4x 3,125 Gbaud = 12,5 Gbaud |
| 10GBASE -LX4 |
802.3ae-2002 (CL48/53) |
elavult | 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 | egy | négy | WDM ; [19] Vonalkódolás : 8b/10b × NRZ Vonalsebesség: 4x 3,125 Gbaud = 12,5 GBaud Módszélesség : 500 MHz km |
| OSx: 10 | |||||||||
| 10GBASE -SW |
802.3ae-2002 (CL50/52) |
helyi | szál 850 nm |
SC LC |
SFP+ XPAK |
OM1: 0,033 | 2 | egy | WAN ; WAN-PHY; vonalsebesség: 9,5846 Gbaud közvetlenül leképezve az OC-192/STM-64 SONET/SDH adatfolyamokhoz. -ZW: -EW változat erősebb optikai rendszerrel |
| OM2: 0,082 | |||||||||
| OM3: 0,3 | |||||||||
| OM4: 0,4 | |||||||||
| 10GBASE -LW |
802.3ae-2002 (CL50/52) |
helyi | szál 1310 nm |
SC LC |
SFP+ XENPAK XPAK |
OSx: 10 | 2 | egy | |
| 10GBASE -EW |
802.3ae-2002 (CL50/52) |
helyi | szál 1550 nm |
SC LC |
SFP+ | OSx: 40 | 2 | egy | |
| 10GBASE -ZW |
szabadalmaztatott (az IEEE nem írja le) |
helyi | OSx: 80 | ||||||
| 10GBASE -CR közvetlen csatlakozás |
SFF-8431 (2006) |
helyi | twinaxiális kiegyensúlyozott |
SFP+ (SFF-8431) |
SFP+ | 0,007 0,015 0,1 |
egy | egy | Adatközponti kábel típusa: passzív twinax (7 m-ig), aktív (15 m-ig), aktív optikai (AOC): (100 m-ig) |
| 10GBASE -KR |
802.3ap-2007 (CL49/72) |
helyi | Réz a táblákon | N/A | N/A | 0,001 | egy | egy | Nyomtatott áramköri lapokhoz és hátlapokhoz |
| 10GBASE -SR |
802.3ae-2002 (CL49/52) |
helyi | szál 850 nm |
SC LC |
SFP+ XENPAK X2 XPAK XFP |
OM1: 0,033 | 2 | egy | Mód szélesség: 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 |
szabadalmaztatott (az IEEE nem írja le) |
helyi | szál 850 nm |
SC LC |
SFP+ XENPAK X2 XFP |
OM1: 0,1 | 2 | egy | |
| OM2: 0,1 | |||||||||
| OM3: 0,1 | |||||||||
| OM4: 0,1 | |||||||||
| 10GBASE -LR |
802.3ae-2002 (CL49/52) |
helyi | szál 1310 nm |
SC LC |
SFP+ XENPAK X2 XPAK XFP |
OSx: 10 | 2 | egy | |
| 10GBASE -LRM |
802.3aq-2006 (CL49/68) |
helyi | szál 1300 nm |
SC LC |
SFP+ XENPAK X2 |
OM2: 0,22 | 2 | egy | Üzemmód szélesség: 500 MHz km |
| OM3: 0,22 | |||||||||
| 10GBASE -ER |
802.3ae-2002 (CL49/52) |
helyi | szál 1550 nm |
SC LC |
SFP+ XENPAK X2 XFP |
OSx: 40 | 2 | egy | |
| 10GBASE -ZR |
szabadalmaztatott (az IEEE nem írja le) | helyi | OSx: 80 | -ER erősebb optikával | |||||
| 10GBASE -PR |
802.3av-2009 | helyi | szál adás: 1270 nm vétel: 1577 nm |
SC | SFP+ XFP |
OSx: 20 | egy | egy | 10G EPON |
| Alapértelmezett | dátum | Csatlakozó [20] | szerda | kábel típusa | Maximális hatósugár | Megjegyzések |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 10GBASE-T | 2006 | 8P8C | Réz csavart érpár 4 pár |
E osztályú csatorna, 6-os kategória. Ea osztályú csatorna, 6a vagy 7-es kategória kábel (csavart érpár) | 55 m (E. osztály, 6. kat.) 100 m (Ea osztály, 6a. vagy 7. kat.) |
Lehetőség a meglévő kábelinfrastruktúra újrafelhasználására, nagy portsűrűség, viszonylag nagy teljesítmény |
A 10 Gigabites Ethernettel használható optikai szálak két fő típusa létezik : egymódusú (SMF) és többmódusú (MMF) [21] . Egymódusú üzemmódban a fénysugár egyetlen útvonalat követ a szálon keresztül, míg multimódusú módban több utat követ, ami különböző üzemmód késleltetéseket (DMD) eredményez. Az SMF-et nagy távolságú kommunikációra, az MMF-et pedig 300 méternél kisebb távolságra használják. Az SMF keskenyebb magszálat (8,3 µm átmérőjű) használ, ami precízebb csatlakozót, toldást és csatlakozási munkát igényel. Az MMF szélesebb magátmérőjű szálat (50 vagy 62,5 µm) használ, és megvan az az előnye, hogy alacsony költségű vertikális üreges felületet kibocsátó lézereket (VCSEL) lehet használni rövid távolságokon. Ráadásul a többmódusú csatlakozók olcsóbbak és könnyebben feldolgozhatók. Az egymódusú kábelek előnye a nagy távolságokon való teljesítményük [22] .
A 802.3 szabvány FDDI - kompatibilis MMF-szálak használatát feltételezi : 62,5 mikron magátmérőt és 160 MHz-es minimális modális sávszélességet használnak 850 nm-en. Az ilyen szálakat az 1990-es évek eleje óta használják FDDI és 100BaseFX hálózatokhoz . A 802.3 szabványok hivatkoznak az ISO/IEC 11801 szabványra is, amely az OM1, OM2, OM3 és OM4 többmódusú száltípusokat írja le . Az OM1 típus szintén 62,5 µm, míg a többi 50 µm átmérőt használ. 850 nm-es fény esetén a minimális modális sávszélesség 200 MHz km OM1, 500 MHz km OM2, 2000 MHz km OM3 és 4700 MHz km OM4 esetében. Az FDDI-osztályú kábelek elavultnak számítanak, és az új strukturált kábelezési rendszerek OM3 vagy OM4 típusú szálakat használnak. Az OM3 típus 300 méterig képes 10GbE jeleket továbbítani olcsó 10GBASE-SR modulok segítségével (az OM4 típus akár 400 méterig is képes működni) [23] [24] .
A különböző típusú optikai kábelek különböző színű külső szigeteléssel készülnek. Az egymódusú szál általában sárga, a többmódusú szál általában narancssárgát (OM1 és OM2 típusok esetén) vagy kék-zöld (OM3 és OM4 típusok) használ. Az optikai rendszerekben azonban nincs sebességtől és technológiától függő kötelező színkódolás (az APC sarokpolírozott csatlakozóvégek zöld színe kivételével) [25] .
Aktív optikai kábeleket (AOC) is alkalmaznak, amelyekben az optoelektronikai átalakítókat közvetlenül csatlakoztatják az optikai kábelhez, szervizelt optikai csatlakozók használata nélkül. Az átalakítók közvetlenül a hálózati kártyák és kapcsolóeszközök moduláris jack csatlakozóiba csatlakoznak. Ezek a kábelek olcsóbbak, mint a teljes értékű moduláris optikai megoldások, mivel a gyártó az elektronikát és az optikai alkatrészeket a használt kábel hosszához és száltípusához tudja igazítani.
A 10GBASE-SR ("rövid hatótávolságú") adó-vevőket többmódusú szálakkal használják, és 850 nm-es lézereket használnak [26] . A 64 bites/66 bites fizikai kódolási alréteg (PCS) az IEEE 802.3 szabvány 49. szakaszában, a fizikai adathordozó-függő (PMD) pedig az 52. pontban van meghatározva. A szabvány 10,3125 Gbaud sebességgel soros adatátvitelt biztosít [27] .
A távolságok a többmódusú szál típusától függenek [23] [28] .
| Száltípus (átmérő, µm) |
Távolságok (m) |
|---|---|
| FDDI-osztály (62.5) | 25 |
| OM1 (62,5) | 33 |
| OM2 (50) | 82 |
| OM3 (50) |
300 |
| OM4 (50) |
400 |
Az olcsó csatlakozók miatt az MMF-infrastruktúra olcsóbb, mint az SMF. A csatlakozók ára alacsonyabb a nagy magátmérőjű szálaknál, mivel nem igényel nagy pontosságú gyártást.
A 10GBASE-SR adók olcsó és kis teljesítményű VCSEL típusú lézerekkel vannak megvalósítva . Optikai kábelek, például OM3 és OM4 (néha lézerekhez optimalizáltnak nevezik) használatakor akár 300-400 méteres hatótávolság érhető el. A 10GBASE-SR adó-vevők a legalacsonyabb költségű, alacsony fogyasztású és kis méretű optikai modulok.
2011-ben a 10GBASE-SR modulok a kiszállított 10GbE portok körülbelül egynegyedét tették ki. [29]
Vannak nem szabványos, alacsonyabb költségű lehetőségek, amelyeket néha 10GBASE-SRL-nek (10GBASE-SR lite) is neveznek. Kölcsönösen kompatibilisek a 10GBASE-SR-rel, de csak 100 méteres távolságban működnek.
A 10GBASE-LR ("hosszú elérési") szabványt egymódusú szálakkal használják, és 1310 nm-es lézereket használnak. A PCS 64bit/66bit az IEEE 802.3 szabvány 49. pontjában, a PMD pedig az 52. pontban van meghatározva. A szabvány 10,3125 Gbaud sebességgel soros adatátvitelt biztosít.
A 10GBASE-LR technológiában az átvitelt Fabry-Perot interferométereken alapuló lézerek vagy elosztott visszacsatolású (DFB) lézerek végzik . Az ilyen lézerek drágábbak, mint a VCSEL-ek, de nagy teljesítményük és hosszú hullámhosszuk van, ami lehetővé teszi a jelek hatékony átvitelét vékony egymódusú szálakon, nagy távolságokon. A 10GBASE-LR tipikus távolsága legfeljebb 10 kilométer, bár ez a használt szál típusától függ.
A 10GBASE-LRM ("hosszú hatótávolságú többmódusú") változatot eredetileg az IEEE 802.3aq definiálta a többmódusú optikai szálas és 1310 nm-es lézerekhez. A jellemző távolságok legfeljebb 220 vagy 300 méter. Az IEEE 802.3 49. pontja szerinti 64 bites/66 bites PCS-t és a 68-as PMD-t használják .
A 10GBASE-LRM adó-vevők FDDI osztályú szálon 220 méterig, OM1, OM2, OM3 típusokon pedig 220 méterig használhatók. A 10GBASE-LRM nem éri el azokat a távolságokat, amelyeket a régebbi 10GBASE-LX4 technológiák el tudnak érni. Egyes gyártók, például a Cisco és a HP azt állítják, hogy optikai moduljaik akár 300 méteres távolságban is működhetnek.
Egyes 10GBASE-LRM adó-vevők 300 méteres távolságig működnek szabványos egymódusú optikai szálon (SMF, G.652), azonban ez a kombináció nem része az IEEE szabványnak vagy semmilyen konvenciónak [31] .
A 10GBASE-LRM vevők "elektronikus diszperziókompenzáció" (EDC) típusú hangszínszabályzót használnak [32] .
A 10GBASE-ER („kiterjesztett elérhetőség”) szabvány egymódusú optikai szálat és erős 1550 nm-es lézereket használ. Az IEEE 802.3 szabvány 49. pontja szerinti 64 bites/66 bites PCS-t és az 52. pont szerinti PMD-t használják.
A 10GBASE-ER technológiában az átvitelt egy külsőleg modulált lézer (EML) végzi .
A 10GBASE-ER adó-vevők lehetővé teszik a 10 Gigabit Ethernet átvitelét 30-40 kilométeres távolságig [33] .
Egyes gyártók 10GBASE-ZR néven kínálnak modulokat akár 80 km távolságra történő működéshez. Az ilyen fizikai paraméterek nincsenek szabványosítva az IEEE 802.3ae szerint, és az OC-192 / STM-64 SDH / SONET szabványok alapján általánosan használt specifikációk 80 km-es környezetre. [34]
A 10GBASE-LX4 egy olyan porttípus, amely támogatja a többmódusú és egymódusú szálakat. Négy különálló lézert használnak, egyenként 3,125 Gb/s sebességgel és durva WDM - csatorna multiplexelést: mindegyik lézer a saját hullámhosszát használja egy 1310 nm-es átlátszósági ablakban. PCS 8bit/10bit az IEEE 802.3 48. szakaszából és PMD az 53. szakaszból. [23]
Az LX4 akár 300 méteres távolságban is lehetővé teszi a működést FDDI, OM1, OM2 és OM3 multimódusú szálak használatával (e típusok minimális modális sávszélessége 500 MHz × km az 1300 nm-es tartományban).
Ezenkívül a 10GBASE-LX4 adó-vevők akár 10 km-es távolságban is működhetnek egymódusú szálakon.
A 10GBASE-PR (a "PON"-ból) az IEEE 802.3av szabványban a 10 Gigabites Ethernet passzív optikai hálózatokon keresztüli átvitelének módja . A felhasználó felé 1577 nm-es lézert, a felhasználótól 1270 nm-es lézert használnak. A PMD a 75. pontban van meghatározva. A felhasználók felé történő átvitel soros adatátviteli sebessége 10,3125 Gb / s, egy-a többhez topológiát használnak (faszerű - egy switch port több, a passzív optikai hálózat ezen ágához csatlakozó felhasználót szolgál ki ).
A 10GBASE-PR adó-vevők három energiafogyasztási költségkerettel kaphatók: PR10, PR20, PR30.
Számos gyártó kínál optikai modulokat a kétirányú, 10 Gb/s sebességű jelek átviteléhez egyetlen egymódusú optikai szálon . Ezeknek a moduloknak a csatlakoztatása funkcionálisan egyenértékű a 10GBASE-LR vagy -ER-vel, de egy szálat használ az LR/ER két szál helyett (egyet az adáshoz és egyet a vételhez). Ez az 1000Base-BX10 gigabites szabványokhoz hasonlóan érhető el , minden optikai modulon belül passzív prizmát és két hullámhosszon, például 1310 nm/1490 nm-en vagy 1490 nm/1550 nm-en működő adó-vevő-párt használva. A modulok különböző teljesítményszintekben állnak rendelkezésre, és 10 és 80 km közötti távolságokon is működhetnek [35] [36] . Gyakran 10GBASE-BX- nek nevezik őket, bár a 10GBASE-BR helyesebb lenne a 64 bites/66 bites kódolás használata miatt.
A 10 Gigabit Ethernet rézvezetőkön keresztül továbbítható: twinax kábelen, csavart érpáron és nyomtatott áramköri lapokon keresztül ( hátlapon keresztül ).
A 10GBASE-CX4 az első 10 Gigabites Ethernet réz átvitel, amelyet a 802.3 (802.3ak-2004 szabvány) ír le. Használt PCS XAUI 4 párral (48. szakasz) és az InfiniBand technológiához használt kábelekhez hasonló rézkábelekkel. A maximális távolság körülbelül 15 méter. Mindegyik differenciálpár 3,125 Gbaud jelet hordoz.
A 10GBASE-CX4 előnyei az energiafogyasztás, az alacsony költség és az alacsony késleltetés . A CX4 csatlakozók azonban nagy alaktényezővel rendelkeznek, és terjedelmesebb kábeleket használnak, mint az újabb, SFP+ modulokkal rendelkező egypáros kábelek. A CX4 a 10GBASE-T-nél is rövidebb távolságokat kínál, a használt kábel pedig merevebb és lényegesen drágább, mint az 5. vagy 6. kategóriájú árnyékolatlan csavart érpár (UTP).
A 10GBASE-CX4 porttal rendelkező berendezések szállítmányai nagyon kicsik [29] , de egyes gyártók CX-4 interfészt kínálnak 10 GBASE Ethernethez vagy több switch egymásra helyezéséhez, megjegyezve a CX4 valamivel alacsonyabb késleltetési idejét [37] .
Speciális kábellel két, SFP+ modulok csatlakoztatására szolgáló porttal rendelkező eszköz csatlakoztatható, melyek csatlakozói SFP+ modulok formájában nem levehető végűek. Az ilyen kábeleket "Direct Attach" (DA), "Direct Attach Copper" (DAC), 10GSFP+Cu, 10GBASE-CR [38] , 10GBASE-CX1, SFP+, "10GbE Cu SFP kábel" néven hívják. A rövid, közvetlen csatlakozású kábelek passzív twinax kábelszerelvényt használnak , míg a hosszabbak, amelyeket néha aktív optikai kábeleknek (AOC) is neveznek, az optikai kábelbe integrált rövidhullámú optikai adó-vevőket használnak [39] . Mindkét kábeltípus közvetlenül csatlakozik az SFP+ csatlakozóhoz. Az ilyen közvetlen csatlakozású kábelek rögzített kábelhosszúak, jellemzően 1-7 m (passzív kábelek esetén) vagy 15 m-ig ( aktív kábel ) [40] [41] , vagy 100 m-ig (aktív optikai kábelek) ). A 10GBASE-CX4 változathoz hasonlóan ezek a kábelek alacsony energiafogyasztást, alacsony költséget és alacsony késleltetésű adatátvitelt kínálnak. A CX4-gyel ellentétben kevésbé terjedelmes kábeleket és kompaktabb SFP+ formátumot használnak. A közvetlen csatolású SFP+ kábelek manapság rendkívül népszerűek, és több porton használják, mint a 10GBASE-SR [29] .
A 802.3ap Task Force kifejlesztette a 10 Gigabites Ethernet átvitelének módjait a hátlapokon, például blade szervereken és moduláris útválasztókon és switcheken, amelyek csatlakoztatható vonalkártyákat használnak . A 802.3ap lehetővé teszi a jelek 1 méteres távolságig történő továbbítását a nyomtatott áramköri lapok rézvezetőin keresztül, két csatlakozó megengedett. A szabvány két porttípust határoz meg 10 Gbps-hoz ( 10GBASE-KX4 és 10GBASE-KR ), valamint egy típust 1 Gbps-hez (1000Base-KX). Opcionális Forward Error Correction (FEC) réteg, automatikus egyeztetési protokoll, vonalminőség becslés a 10GBASE-KR-hez ( három tűs FIR vételszűrő beállítás) opcionálisan megvalósítható. Az automatikus egyeztetési protokoll lehetővé teszi az 1000Base-KX, 10GBASE-KX4, 10GBASE-KR vagy 40GBASE-KR4 (802.3ba) közötti váltást. [42]
A modern hátlaptervek 10GBASE-KR-t használnak a 10GBASE-KX4 helyett [29] .
10GBASE-KX44 párhuzamos adatcsatorna használatos, a fizikai kódolás megegyezik a 10GBASE-CX4-el (az IEEE 802.3 szabvány 48. cikkelye).
10GBASE-KREgy differenciálpárt és 10GBASE-LR/ER/SR fizikai kódolást használnak (IEEE 802.3 szabvány 49. cikkelye).
A 10GBASE-T ( IEEE 802.3an-2006 ) egy 2006-os szabvány, amely lehetővé teszi a 10 Gb/s sebességű Ethernet átvitelét árnyékolatlan vagy árnyékolt csavart érpáron keresztül, akár 100 méteres (330 láb ) távolságban is [43] . A 100 méter teljes hatótávolságához 6a kategóriás kábel szükséges, míg a 6. kategóriájú kábel 55 méteres nagyságrendű adatátvitelt tesz lehetővé (a telepítés minőségétől és az átviteli jellemzőktől függően 500 MHz-ig). A 10GBASE-T kábelezési infrastruktúrája visszafelé kompatibilis az 1000Base-T Gigabit Ethernet szabvánnyal, ami lehetővé teszi a berendezések fokozatos frissítését 1 Gigabitről 10 Gigabitre. A 10 Gigabites 10GBASE-T porttal rendelkező berendezések az 1000Base-T szabványban is működnek automatikus sebességérzékeléssel . A 10 gigabites szabvány további vonalkódolást használ , ami miatt a 10GBASE-T LAN-ok némileg magasabb késleltetéssel rendelkeznek, mint a többi 10 gigabites szabvány. A csomagok késleltetése 2-4 mikroszekundum, szemben az 1000Base-T 1-12 mikroszekundumával (a csomagmérettől függően [44] ) [45] [46] . A 10GBASE-T LAN-okat támogató chipek 2010 óta több cégtől is elérhetőek [47] [48] [49] [50] , 3-4 W-os nagyságrendű áramot fogyasztanak [51] .
A 10GBASE-T technológiák a széles körben elterjedt IEC 60603-7 8P8C moduláris csatlakozót használják a lassabb, csavart érpáron keresztüli Ethernet szabványokhoz. A kábelen továbbított jel 500 MHz-ig terjedő frekvenciát használ, ennek a frekvenciának az eléréséhez 6a vagy jobb kategóriájú ( ISO/IEC 11801 2. módosítás vagy ANSI/TIA-568-C.2) szimmetrikus sodrott érpárú kábel szükséges. 100 m távolságra • A 6-os kategóriájú kábelek 10GBASE-T jelet tudnak továbbítani rövidebb távolságokon, ha megfelelnek az ISO TR 24750 vagy a TIA-155-A szabványnak.
A 802.3an szabvány határozza meg a 10GBASE-T fizikai réteg modulációját. A Tomlinson-Harashim előkódolást ( THP) és a DSQ128 jelkonstelláción belül kódolt 16 diszkrét szintű impulzusbeállítási eltolási kulcsot (PAM-16) használ 800 millió szimbólum/s szimbólumsebességgel [52] [53] . A kódolás előtt egy alacsony sűrűségű ellenőrzés (LDPC) továbbítási hibajavító (FEC) kód [2048,1723] 2 kerül alkalmazásra. 1723 bitet kódolnak, a GF (2 6 ) mezőn az általánosított Reed-Solomon kód [32,2,31] alapján egy paritásellenőrző mátrixot alkalmazunk . További 1536 bit nincs kódolva. Minden 1723+1536 bites blokkban 1+50+8+1 bitet használnak jelzésre és hibaérzékelésre, valamint 3200 adatbitet (a blokk átviteli ideje 320 ns). Ez a séma jelentős bonyodalom az 1000Base-T Gigabit Ethernet csavart érpáron keresztüli triviális PAM-5 kódolásához képest.
A 10GBASE-T technológiából származó vonalkódolás szolgált az új 2.5 GBASE-T és 5GBASE-T (802.3bz) szabványok kódolásának alapjául , amelyek 2,5 vagy 5,0 Gbit/s sebességet valósítanak meg 5e és 6 kategóriájú rézkábelezéssel infrastruktúra [54] . Az ilyen kábelek nem teszik lehetővé a 10GBASE-T használatát, de 2,5 GBASE-T vagy 5GBASE-T esetén használhatók, ha ezeket a sebességeket a hálózati adapterek és kapcsolók berendezésében megvalósítják [55] .
A 10 Gigabites Ethernet szabványok fejlesztése során a 10GbE nagy kiterjedésű hálózatokban (WAN-ok) történő szállítása iránti nagy érdeklődés vezetett a 10GbE WAN fizikai rétegének leírásához. Ez a réteg az Ethernet csomagokat SONET OC-192c keretekbe foglalja, és valamivel alacsonyabb, 9,95328 Gbps sebességgel működik, mint a LAN opciók .
A WAN fizikai rétegei ugyanazt a 10GBASE-S, 10GBASE-L, 10GBASE-E optikai PMD technológiát használják, és 10GBASE-SW, 10GBASE-LW és 10GBASE-EW néven említik őket. A PCS kódolás 64 bites/66 bites az IEEE 802.3 49. pontja és a PMD az 52. pont szerint. Ezenkívül az 50. pontban meghatározott WAN interfész alréteget (WIS) használja, amely további beágyazást ad a SONET STS-192c adatkeret formátummal való kompatibilitás érdekében [23] .
A WAN fizikai rétegeit úgy tervezték, hogy OC-192/STM-64 SDH/SONET berendezésekkel kapcsolódjanak, könnyű SDH/SONET kereteket használva 9,953 Gbps sebességgel.
A WAN PHY lehetővé teszi a jelek továbbítását akár 80 km távolságra is, a szál típusától függően.
| Ethernet - a helyi hálózati technológiák családja | |
|---|---|
| Sebesség |
|
| Általános cikkek |
|
| történelmi |
|
| Adó-vevők | |
| Interfészek | |
| Minden cikk az Ethernetről | |