10 Gigabit Ethernet ( 10GE , 10GbE nebo 10 GigE ) je skupina technologií počítačových sítí , které umožňují přenos ethernetových paketů rychlostí 10 gigabitů za sekundu . Poprvé definováno v IEEE 802.3 ae-2002 . Na rozdíl od předchozích standardů Ethernet definují 10gigabitové varianty pouze dvoubodové plně duplexní linky, které jsou obvykle připojeny k síťovým přepínačům . Topologie se sdílenými médii a algoritmy CSMA/CD již nejsou podporovány, na rozdíl od předchozích generací standardů Ethernet [1] 10GbE neimplementuje poloduplexní provoz a nepodporuje opakovače (rozbočovače) [2] .
Standardy 10 Gigabit Ethernet popisují různé implementace fyzické vrstvy (PHY). Síťové zařízení, jako je přepínač nebo síťový řadič, může podporovat více typů fyzických vrstev pomocí modulárních adaptérů, jako jsou moduly SFP+ , nebo poskytovat vestavěnou implementaci jednoho z fyzických standardů, jako je 10 Gbit Ethernet přes kroucenou dvojlinku ( 10 GBase -T ) [3] . Stejně jako u předchozích verzí standardů Ethernet může 10GbE používat měděné nebo optické kabely. Maximální vzdálenosti pro práci s měděnou kroucenou dvojlinkou jsou 100 metrů, ale vzhledem k vysokým požadavkům na parametry kabelu je potřeba kabel vyšší kvality (kategorie 6a) [4] .
Přijetí 10gigabitových ethernetových LAN bylo pomalejší než u předchozích standardů LAN , s jedním milionem 10GbE portů dodáno v roce 2007, dvěma miliony v roce 2009 a více než třemi miliony portů v roce 2010 [5] [6] , s odhady devíti milionů portů v roce 2011 [7] . Od roku 2012 je cena 10 gigabitových portů několikanásobně vyšší než u gigabitových ethernetových sítí, což brání širšímu rozšíření, i když cena za gigabit šířky pásma v případě 10 gigabitů je již třikrát nižší než u gigabitových sítí [8] [9] .
V průběhu let pracovní skupina IEEE 802.3 zveřejnila řadu standardů souvisejících s 10GbE.
| Standard | Rok vydání | Popis |
|---|---|---|
| 802,3ae | 2002 [10] | 10 Gbps Ethernet přes vlákno pro LAN (10GBASE-SR, 10GBASE-LR, 10GBASE-ER, 10GBASE-LX4) a WAN (10GBASE-SW, 10GBASE-LW, 10GBASE-EW) |
| 802.3ak | 2004 | 10GBASE-CX4 10Gbps Ethernet přes twinax kabel |
| 802.3-2005 | 2005 | Základní standardní revize včetně 802.3ae, 802.3ak a oprav |
| 802.3an | 2006 | 10GBASE-T 10Gbps Ethernet transceiver přes kroucenou dvoulinku |
| 802.3ap | 2007 | Backplane standardy, 1Gbps a 10Gbps Ethernet signalizace přes desky plošných spojů (technologie 10GBASE-KR a 10GBASE-KX4) |
| 802,3 aq | 2006 | 10GBASE-LRM 10Gbps Ethernet transceiver přes multimódové vlákno s vylepšenou ekvalizací |
| 802,3-2008 | 2008 | Revize základních standardů, zahrnutí změn a oprav 802.3an/ap/aq. Agregace odkazů byla přesunuta na standard 802.1ax. |
| 802,3av | 2009 | 10GBASE-PR 10Gbps Ethernet PHY transceiver pro EPON, také známý jako 10G-EPON |
| 802,3-2015 | 2015 | Nejnovější verze základního standardu |
| 802,3 bz | 2016 | 2,5 a 5 gigabitový Ethernet přes měděnou kroucenou dvojlinku kategorie 5 a kategorie 6 ( 2,5 GBASE-T a 5GBASE-T) |
| 802,3-2018 | 2018 | Nejnovější verze základního standardu včetně 802.3bn/bp/bq/br/bs/bw/bu/bv/by/bz/cc/ce |
Pro implementaci různých fyzických vrstev standardů 10GbE se mnoho rozhraní skládá ze standardní zásuvky, do které lze připojit různé PHY moduly. Fyzické formáty modulů nejsou specifikovány v oficiálních standardech IEEE a jsou popsány v různých průmyslových multilaterálních dohodách, což umožňuje urychlit vývoj specifikací. Oblíbené formáty modulů 10GbE jsou XENPAK (a související X2 a XPAK), XFP a SFP+ . Volba formátu modulu PHY je ovlivněna náklady na vývoj, dostupností modulu, typy médií, spotřebou energie a velikostí modulu. Moduly různých tvarových faktorů mohou být použity v rámci stejné strany propojení point-to-point, pokud implementují stejnou fyzickou vrstvu 10GbE (například 10GBASE-SR pro sítě LAN) a typ kabelu (optický nebo měděný).
XENPAK byl první modul pro 10GE a měl největší velikost. Později se objevily X2 a XPAK, konkurenční standardy s menší velikostí modulu, ale nedosáhly stejného tržního úspěchu jako XENPAK. Pak přišel ještě kompaktnější XFP.
Novějším a běžnějším formátem modulu je vylepšený modul transceiveru s malým tvarovým faktorem známý jako SFP+ . Byl vytvořen na základě formátu Small Form Factor Transceiver Module (SFP) s přispěním skupiny ANSI T11 Fibre Channel . Tento formát je ještě kompaktnější než XFP a spotřebovává méně energie. Moduly SFP+ se staly nejoblíbenějším tvarovým faktorem pro 10GE systémy transceiveru [11] [12] . Moduly SFP+ převádějí pouze mezi optickým a elektrickým rozhraním, bez nutnosti obnovy hodin nebo kontroly integrity dat, což způsobuje, že řadič portu odvede více práce. Moduly SFP+ si zachovávají kompaktní velikost dřívějších modulů SFP a dosahují vyšší hustoty portů než moduly XFP. Umožňují také opětovné použití řady zavedených návrhů, jako je panelový design přepínačů s 24 nebo 48 porty instalovaných v 19palcovém racku .
Optické moduly se připojují k řídicí jednotce pomocí elektrických rozhraní XAUI , XFI nebo SerDes Framer Interface (SFI). Transceivery XENPAK, X2 a XPAK používají XAUI ( XGXS ), kanál se čtyřmi diferenciálními páry definovaný v IEEE 802.3, článek 47. XFP transceivery používají rozhraní XFI a moduly SFP+ používají rozhraní SFI. V rozhraních XFI a SFI je signál přenášen přes jeden diferenciální pár pomocí 64/66bitového kódování definovaného v IEEE 802.3, článek 49.
Moduly SFP+ lze rozdělit do dvou typů podle rozhraní k regulátoru: lineární a omezovací. Pro komunikaci na velké vzdálenosti se používají omezovací moduly, např. pro 10GBASE-LRM, v ostatních případech jsou výhodnější lineární moduly [13] .
Porovnání optických a jiných fyzických transportních vrstev (TP-PHY) [14]| 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 a 1 850 MHz km @ 950 nm |
1 dB/km @1300/ 1550 nm |
0,4 dB/km při 1300/1550 nm |
| název | Standard | Postavení | Přenosové médium | OFC konektor nebo RF konektor | Moduly vysílačů a přijímačů | Vzdálenosti (km) |
Počet vláken | Řádky (⇅) |
Poznámky |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 10 Gigabit Ethernet (10 GbE) - (rychlost přenosu dat: 10 Gbps - kódování linky : 64b/66b × NRZ - rychlost linky: 10,3125 Gbaud - Full duplex ) [15] [16] [17] | |||||||||
| 10GBASE -CX4 |
802.3ak-2004 (CL48/54) |
zastaralý | twinax kabel vyvážené linky |
CX4 (SFF-8470) (IEC 61076-3-113) ( IB ) |
XENPAK[18 ] X2XFP |
0,015 | čtyři | čtyři | Pro datová centra ; kódování linky: 8b/10b × NRZ rychlost linky: 4x 3,125 Gbaud = 12,5 Gbaud |
| 10GBASE -KX4 |
802.3ap-2007 (CL48/71) |
zastaralý | měděné vodiče na deskách | N/A | N/A | 0,001 | čtyři | čtyři | desky plošných spojů ; kódování linky: 8b/10b × NRZ rychlost linky: 4x 3,125 Gbaud = 12,5 Gbaud |
| 10GBASE -LX4 |
802.3ae-2002 (CL48/53) |
zastaralý | Vlákno 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 | jeden | čtyři | WDM ; [19] Kódování linky: 8b/10b × NRZ Rychlost linky: 4x 3,125 Gbaud = 12,5 GBaud Šířka režimu: 500 MHz km |
| OSx: 10 | |||||||||
| 10GBASE -SW |
802.3ae-2002 (CL50/52) |
aktuální | vlákno 850 nm |
SC LC |
SFP+ XPAK |
OM1: 0,033 | 2 | jeden | WAN ; WAN-PHY; linková rychlost: 9,5846 Gbaud přímo mapovaná na toky OC-192/STM-64 SONET/SDH. -ZW: -EW varianta s výkonnějším optickým systémem |
| OM2: 0,082 | |||||||||
| OM3: 0,3 | |||||||||
| OM4: 0,4 | |||||||||
| 10 GBASE - LW |
802.3ae-2002 (CL50/52) |
aktuální | vlákno 1310 nm |
SC LC |
SFP+ XENPAK XPAK |
OSx: 10 | 2 | jeden | |
| 10GBASE -EW |
802.3ae-2002 (CL50/52) |
aktuální | vlákno 1550 nm |
SC LC |
SFP+ | OSx: 40 | 2 | jeden | |
| 10GBASE -ZW |
proprietární (nepopsáno IEEE) |
aktuální | OSx: 80 | ||||||
| 10GBASE -CR Přímé připojení |
SFF-8431 (2006) |
aktuální | twinaxiálně vyvážené |
SFP+ (SFF-8431) |
SFP+ | 0,007 0,015 0,1 |
jeden | jeden | Typ kabelu datového centra : pasivní twinax (až 7 m), aktivní (až 15 m), aktivní optický (AOC): (až 100 m) |
| 10 GBASE - KR |
802.3ap-2007 (CL49/72) |
aktuální | Měď na deskách | N/A | N/A | 0,001 | jeden | jeden | Pro desky plošných spojů a propojovací desky |
| 10GBASE -SR |
802.3ae-2002 (CL49/52) |
aktuální | vlákno 850 nm |
SC LC |
SFP+ XENPAK X2 XPAK XFP |
OM1: 0,033 | 2 | jeden | Šířka režimu: 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 |
proprietární (nepopsáno IEEE) |
aktuální | vlákno 850 nm |
SC LC |
SFP+ XENPAK X2 XFP |
OM1: 0,1 | 2 | jeden | |
| OM2: 0,1 | |||||||||
| OM3: 0,1 | |||||||||
| OM4: 0,1 | |||||||||
| 10 GBASE -LR |
802.3ae-2002 (CL49/52) |
aktuální | vlákno 1310 nm |
SC LC |
SFP+ XENPAK X2 XPAK XFP |
OSx: 10 | 2 | jeden | |
| 10GBASE -LRM |
802.3aq-2006 (CL49/68) |
aktuální | vlákno 1300 nm |
SC LC |
SFP+ XENPAK X2 |
OM2: 0,22 | 2 | jeden | Šířka režimu: 500 MHz km |
| OM3: 0,22 | |||||||||
| 10GBASE -ER |
802.3ae-2002 (CL49/52) |
aktuální | vlákno 1550 nm |
SC LC |
SFP+ XENPAK X2 XFP |
OSx: 40 | 2 | jeden | |
| 10GBASE -ZR |
proprietární (nepopsáno IEEE) | aktuální | OSx: 80 | -ER s výkonnější optikou | |||||
| 10 GBASE - PR |
802.3av-2009 | aktuální | vlákno přenos: 1270 nm příjem: 1577 nm |
SC | SFP+ XFP |
OSx: 20 | jeden | jeden | 10G EPON |
| Standard | datum | Konektor [20] | středa | typ kabelu | Maximální dosah | Poznámky |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 10GBASE-T | 2006 | 8P8C | Měděný kroucený pár 4 páry |
Kanál třídy E, kabel kategorie 6. Kanál třídy Ea, kabel kategorie 6a nebo 7 (kroucený pár) | 55 m (třída E kat. 6) 100 m (třída Ea kat. 6a nebo 7) |
Možnost opětovného využití stávající kabelové infrastruktury, vysoká hustota portů, relativně vysoký výkon |
Existují dva hlavní typy optických vláken pro použití s 10gigabitovým Ethernetem: single mode (SMF) a multimode (MMF) [21] . V jednom režimu prochází světelný paprsek jedinou cestou skrz vlákno, zatímco v multimodu sleduje více cest, což má za následek různá zpoždění režimu (DMD). SMF se používá pro komunikaci na velké vzdálenosti a MMF se používá pro vzdálenosti menší než 300 metrů. SMF používá vlákno s užším jádrem (průměr 8,3 µm), které vyžaduje přesnější spojování, spojování a spojování. MMF používá vlákno se širším průměrem jádra (50 nebo 62,5 µm) a má tu výhodu, že může používat levné lasery emitující povrch s vertikální dutinou (VCSEL) na krátké vzdálenosti. Vícevidové konektory jsou navíc levnější a snáze zpracovatelné. Výhodou jednovidových kabelů je jejich výkon na velké vzdálenosti [22] .
Standard 802.3 předpokládá použití vláken MMF vyhovujících FDDI : používají průměr jádra 62,5 mikronů a minimální modální šířku pásma 160 MHz km při 850 nm. Taková vlákna se používají od počátku 90. let pro sítě FDDI a 100BaseFX . Normy 802.3 také odkazují na ISO/IEC 11801 , která popisuje vícevidové typy vláken OM1, OM2, OM3 a OM4. Typ OM1 také používá průměr 62,5 µm, zatímco ostatní používají 50 µm. Pro světlo 850 nm je minimální modální šířka pásma 200 MHz km pro OM1, 500 MHz km pro OM2, 2000 MHz km pro OM3 a 4700 MHz km pro OM4. Kabely třídy FDDI jsou považovány za zastaralé a nové systémy strukturované kabeláže používají typy vláken OM3 nebo OM4. Typ OM3 dokáže přenášet signály 10GbE až do vzdálenosti 300 metrů pomocí levných modulů 10GBASE-SR (typ OM4 dokáže provozovat až 400 metrů) [23] [24] .
Optické kabely různých typů se vyrábějí s různými barvami vnější izolace. Jednovidové vlákno obvykle používá žlutou barvu, vícevidové vlákno obvykle oranžovou (u typů OM1 a OM2) nebo modrozelenou (typy OM3 a OM4). V optických systémech však není povinné barevné kódování v závislosti na rychlostech a technologiích (s výjimkou zelené barvy rohových leštěných koncovek konektoru APC) [25] .
Používají se také aktivní optické kabely (AOC), u kterých jsou optoelektronické převodníky připojeny přímo k optickému kabelu, bez použití servisovaných optických konektorů. Převodníky se zapojují přímo do modulárních konektorů síťových karet a spínacích zařízení. Tyto kabely jsou levnější než plnohodnotná modulární optická řešení, protože výrobce dokáže přizpůsobit elektroniku a optické komponenty délce kabelu a typu použitého vlákna.
10GBASE-SR ("short range") transceivery se používají s multimodovým vláknem a používají 850 nm lasery [26] . 64bitová/ 66bitová podvrstva fyzického kódování (PCS) je definována v IEEE 802.3 Klauzule 49 a PMD (Physical Medium Dependent) v kapitole 52. Standard poskytuje serializovaný přenos dat rychlostí 10,3125 Gbaud [27] .
Vzdálenosti závisí na typu multividového vlákna [23] [28] .
| Typ vlákna (průměr, µm) |
Vzdálenosti (m) |
|---|---|
| Třída FDDI (62,5) | 25 |
| OM1 (62,5) | 33 |
| OM2 (50) | 82 |
| OM3 (50) |
300 |
| OM4 (50) |
400 |
Infrastruktura MMF je levnější než SMF díky levným konektorům. Cena konektorů je nižší u vláken s velkým průměrem jádra, protože nevyžadují vysokou přesnost výroby.
Vysílače 10GBASE-SR jsou implementovány s levnými a nízkovýkonovými lasery typu VCSEL . Při použití optických kabelů jako OM3 a OM4 (někdy se jim říká optimalizované pro lasery) je dosahováno dosahu až 300-400 metrů. Transceivery 10GBASE-SR jsou optické moduly s nejnižší cenou, nízkou spotřebou a malým tvarovým faktorem.
V roce 2011 tvořily moduly 10GBASE-SR asi čtvrtinu z celkového počtu dodaných 10GbE portů. [29]
Existují nestandardní možnosti s nižší cenou, někdy označované jako 10GBASE-SRL (10GBASE-SR lite). Jsou vzájemně kompatibilní s 10GBASE-SR, ale fungují pouze na vzdálenost do 100 metrů.
Standard 10GBASE-LR („long reach“) se používá s jednovidovým vláknem a používá 1310nm lasery. PCS 64bit/66bit je definován v IEEE 802.3 klauzuli 49 a PMD je definován v klauzuli 52. Standard poskytuje serializovaný přenos dat rychlostí 10,3125 Gbaud.
V technologii 10GBASE-LR je přenos prováděn lasery na bázi Fabry-Perotových interferometrů nebo lasery s distribuovanou zpětnou vazbou (DFB). Takové lasery jsou dražší než VCSEL, ale mají vysoký výkon a dlouhou vlnovou délku, což umožňuje efektivní přenos signálů přes tenká jednovidová vlákna na velké vzdálenosti. Typické vzdálenosti pro 10GBASE-LR jsou až 10 kilometrů, i když to závisí na typu použitého vlákna.
Varianta 10GBASE-LRM („long reach multi-mode“) byla původně definována v IEEE 802.3aq pro multimódové vlákno a 1310 nm lasery. Typické vzdálenosti jsou do 220 nebo 300 metrů. Používají se 64bit/66bit PCS IEEE 802.3 klauzule 49 a PMD 68. Standard poskytuje serializovaný přenos dat rychlostí 10,3125 Gbaud [30] .
Transceivery 10GBASE-LRM lze použít na vzdálenost až 220 metrů na vláknu třídy FDDI a až 220 metrů na typech OM1, OM2, OM3. 10GBASE-LRM nedosahuje vzdálenosti, kterou mohou dosáhnout starší technologie 10GBASE-LX4. Někteří výrobci, jako Cisco a HP, tvrdí, že jejich optické moduly mohou pracovat na vzdálenost až 300 metrů.
Některé transceivery 10GBASE-LRM pracují na vzdálenost až 300 metrů pomocí standardního jednovidového vlákna (SMF, G.652), tato kombinace však není součástí standardu IEEE ani žádných konvencí [31] .
Přijímače 10GBASE-LRM používají ekvalizér typu "elektronická kompenzace disperze" (EDC) [32] .
Standard 10GBASE-ER („extended reach“) využívá jednovidové vlákno a výkonné 1550nm lasery. Používají se 64bitové/66bitové PCS IEEE 802.3 klauzule 49 a PMD klauzule 52. Standard poskytuje serializovaný přenos dat rychlostí 10,3125 Gbaud.
V technologii 10GBASE-ER je přenos prováděn externě modulovaným laserem (EML) .
Transceivery 10GBASE-ER umožňují přenos 10gigabitového Ethernetu na vzdálenost až 30-40 kilometrů [33] .
Někteří výrobci nabízejí moduly pro provoz na vzdálenost až 80 km pod označením 10GBASE-ZR. Takové fyzické parametry nejsou standardizovány podle IEEE 802.3ae a jsou běžně používanými specifikacemi pro 80 km prostředí ze standardů OC-192 / STM-64 SDH / SONET. [34]
10GBASE-LX4 je typ portu, který podporuje multimode a singlemode vlákna. Používají se čtyři samostatné lasery, každý s rychlostí 3,125 Gb/sa hrubým WDM - kanálovým multiplexováním: každý laser používá svou vlastní vlnovou délku v průhledném okně 1310 nm. Používá PCS 8bit/10bit z IEEE 802.3 klauzule 48 a PMD z klauzule 53. [23]
LX4 umožňuje provoz na vzdálenost až 300 metrů pomocí multimódových vláken FDDI, OM1, OM2 a OM3 (všechny tyto typy mají minimální modální šířku pásma 500 MHz × km v oblasti 1300 nm).
Také transceivery 10GBASE-LX4 mohou pracovat na vzdálenost až 10 km na jednovidových vláknech.
10GBASE-PR (od „PON“) je definován v IEEE 802.3av jako metoda přenosu 10gigabitového Ethernetu přes pasivní optické sítě . Pro přenos směrem k uživateli se používá 1577 nm laser a pro přenos od uživatele 1270 nm. PMD je specifikováno v článku 75. Přenos směrem k uživatelům má serializovanou datovou rychlost 10,3125 Gb/s, používá se topologie one-to-many (stromový - jeden port přepínače obsluhuje několik uživatelů připojených k této větvi pasivní optické sítě ).
Transceivery 10GBASE-PR jsou dostupné v jednom ze tří výkonových rozpočtů: PR10, PR20, PR30.
Řada prodejců poskytuje optické moduly pro přenos obousměrných signálů 10 Gb/s přes jediné jednovidové vlákno . Připojení těchto modulů je funkčně ekvivalentní 10GBASE-LR nebo -ER, ale používá jedno vlákno místo dvou vláken v LR/ER (jedno pro vysílání a jedno pro příjem). Toho je dosaženo podobně jako u gigabitových standardů 1000Base-BX10 použitím pasivního hranolu uvnitř každého optického modulu a dvojice transceiverů pracujících na dvou vlnových délkách, jako je 1310nm/1490nm nebo 1490nm/1550nm. Moduly jsou k dispozici v různých výkonových úrovních a mohou pracovat na vzdálenosti od 10 do 80 km [35] [36] . Často jsou označovány jako 10GBASE-BX , ačkoli 10GBASE-BR by bylo správnější kvůli použití 64bit/66bit kódování.
10 Gigabit Ethernet lze přenášet po měděných vodičích: přes twinax kabel, přes kroucenou dvojlinku a přes desky s plošnými spoji (přes propojovací desky ).
10GBASE-CX4 je první 10gigabitový ethernetový přenos po mědi, popsaný v 802.3 (standard 802.3ak-2004). Použité PCS XAUI se 4 páry (klauzule 48) a měděné kabely podobné kabelům pro technologii InfiniBand. Maximální vzdálenosti jsou asi 15 metrů. Každý diferenciální pár přenáší 3,125 Gbaud signálů.
Výhody 10GBASE-CX4 jsou spotřeba energie, nízké náklady a nízká latence . Konektory CX4 však mají velký tvarový faktor a používají objemnější kabely než novější jednopárové kabely s moduly SFP+. CX4 také nabízí kratší vzdálenosti než 10GBASE-T a použitý kabel je tužší a výrazně dražší než kategorie 5 nebo kategorie 6 Unshielded Twisted Pair (UTP).
Dodávky zařízení s porty 10GBASE-CX4 jsou velmi malé [29] , ale někteří prodejci nabízejí rozhraní CX-4 pro 10GBASE Ethernet nebo pro stohování více přepínačů, přičemž u CX4 je o něco nižší latence [37] .
Dvě zařízení s porty pro připojení SFP+ modulů lze propojit speciálním kabelem, jehož konektory mají nerozebíratelné konce v podobě SFP+ modulů. Takové kabely se nazývají „Direct Attach“ (DA), „Direct Attach Copper“ (DAC), 10GSFP+Cu, 10GBASE-CR [38] , 10GBASE-CX1, SFP+, „10GbE Cu SFP kabel“. Krátké kabely s přímým připojením používají pasivní twinax kabelovou sestavu , zatímco delší kabely, někdy označované jako aktivní optické kabely (AOC), používají krátkovlnné optické transceivery integrované s optickým kabelem [39] . Oba typy kabelů se zapojují přímo do konektoru SFP+. Takové kabely s přímým připojením mají pevnou délku kabelu, typicky 1 až 7 m (v případě pasivních kabelů) nebo až 15 m ( aktivní kabel ) [40] [41] , případně až 100 m na délku (aktivní optické kabely ). ). Podobně jako varianta 10GBASE-CX4 nabízejí tyto kabely nízkou spotřebu energie, nízké náklady a přenos dat s nízkou latencí. Na rozdíl od CX4 jsou použity méně objemné kabely a kompaktnější tvarový faktor SFP+. Kabely SFP+ s přímým připojením jsou dnes extrémně populární a používají se ve více portech než 10GBASE-SR [29] .
Skupina 802.3ap Task Force vyvinula způsoby, jak přenášet 10gigabitový Ethernet přes základní desky, jako jsou blade servery a modulární směrovače a přepínače, které používají zásuvné linkové karty . 802.3ap umožňuje přenášet signál na vzdálenost až 1 metr po měděných vodičích desek plošných spojů, jsou povoleny dva konektory. Standard definuje dva typy portů pro 10Gbps ( 10GBASE-KX4 a 10GBASE-KR ) a jeden typ pro 1Gbps (1000Base-KX). Volitelně lze implementovat volitelnou vrstvu dopředné korekce chyb (FEC) , protokol automatického vyjednávání, odhad kvality linky pro 10GBASE-KR ( tříkolíkové nastavení filtru příjmu FIR ). Protokol automatického vyjednávání umožňuje přepínat mezi 1000Base-KX, 10GBASE-KX4, 10GBASE-KR nebo 40GBASE-KR4 (802.3ba). [42]
Moderní konstrukce backplane používají 10GBASE-KR místo 10GBASE-KX4 [29] .
10GBASE-KX4Jsou použity 4 paralelní datové kanály, fyzické kódování je stejné jako 10GBASE-CX4 (klauzule 48 standardu IEEE 802.3).
10GBASE-KRJe použit jeden diferenciální pár a je použito fyzické kódování 10GBASE-LR/ER/SR (klauzule 49 standardu IEEE 802.3).
10GBASE-T ( IEEE 802.3an-2006 ) je standard z roku 2006, který umožňuje přenos 10 Gb/s Ethernetu přes nestíněný nebo stíněný kroucený pár na vzdálenost až 100 metrů (330 stop ) [43] . Plný dosah 100 metrů vyžaduje kabel kategorie 6a, zatímco kabel kategorie 6 umožňuje přenos dat na vzdálenosti v řádu 55 metrů (v závislosti na kvalitě instalace a přenosových charakteristikách až do 500 MHz). Infrastruktura kabeláže pro 10GBASE-T je zpětně kompatibilní se standardem 1000Base-T Gigabit Ethernet, což umožňuje postupný upgrade zařízení z 1 Gigabit na 10 Gigabit Zařízení s 10 Gigabit 10GBASE-T porty je schopno provozu ve standardu 1000Base-T pomocí automatické detekce rychlosti. 10gigabitový standard používá dodatečné kódování linky , což způsobuje, že 10GBASE-T LAN mají mírně vyšší latenci ve srovnání s jinými 10gigabitovými standardy. Latence paketu je 2 až 4 mikrosekundy ve srovnání s 1-12 mikrosekundami v 1000Base-T (v závislosti na velikosti paketu [44] ) [45] [46] . Čipy podporující 10GBASE-T LAN jsou dostupné od několika společností od roku 2010 [47] [48] [49] [50] , spotřebují energii řádově 3-4 W [51] .
Technologie 10GBASE-T využívají široce používaný modulární konektor IEC 60603-7 8P8C používaný pro pomalejší standardy Ethernet přes kroucenou dvojlinku. Signál přenášený po kabelu využívá frekvence až 500 MHz, k dosažení této frekvence je pro provoz vyžadován symetrický kroucený dvoulinkový kabel kategorie 6a nebo lepší ( ISO/IEC 11801 dodatek 2 nebo ANSI/TIA-568-C.2). na vzdálenosti 100 m • Kabely kategorie 6 signál 10GBASE-T na kratší vzdálenosti, pokud vyhovují ISO TR 24750 nebo TIA-155-A.
Standard 802.3an definuje modulaci fyzické vrstvy pro 10GBASE-T. Využívá Tomlinson-Harashim precoding (THP) a 16 diskrétních úrovňových pulzně -Adjustment Shift Keying (PAM-16) zakódovaných v konstelaci signálu DSQ128 při symbolové rychlosti 800 milionů symbolů za sekundu [52] [53] . Před kódováním se použije kód pro dopřednou korekci chyb (FEC) s kontrolou nízké hustoty (LDPC) [2048,1723] 2 . Je zakódováno 1723 bitů, na pole GF (2 6 ) je aplikována matice kontroly parity na základě zobecněného Reed-Solomonova kódu [32,2,31] . Dalších 1536 bitů není zakódováno. V každém bloku 1723+1536 bitů je použito 1+50+8+1 bitů pro signalizaci a detekci chyb a 3200 datových bitů (doba přenosu bloku je 320 ns). Toto schéma je významnou komplikací ve srovnání s triviálním kódováním PAM-5 používaným v gigabitovém Ethernetu 1000Base-T přes kroucenou dvojlinku.
Liniové kódování z technologie 10GBASE-T posloužilo jako základ pro vývoj kódování v nových standardech 2.5 GBASE-T a 5GBASE-T (802.3bz) , které implementují rychlosti 2,5 nebo 5,0 Gbit/s pomocí měděné kabeláže kategorie 5e a 6 infrastruktura [54] . Takové kabely neumožňují použití 10GBASE-T, ale lze je použít pro 2,5 GBASE-T nebo 5GBASE-T, pokud jsou tyto rychlosti implementovány do výbavy síťových adaptérů a přepínačů [55] .
Během vývoje standardů 10 Gigabit Ethernet vedl velký zájem o využití 10GbE jako transportu v sítích WAN k popisu fyzické vrstvy WAN pro 10GbE. Tato vrstva zapouzdřuje ethernetové pakety do rámců SONET OC-192c a pracuje s mírně nižší rychlostí 9,95328 Gbps než možnosti LAN .
Fyzické vrstvy WAN používají stejné optické PMD technologie 10GBASE-S, 10GBASE-L, 10GBASE-E a jsou označovány jako 10GBASE-SW, 10GBASE-LW a 10GBASE-EW. Kódování PCS je 64bit/66bit podle IEEE 802.3 klauzule 49 a PMD z klauzule 52. Používá také WAN Interface Sublayer (WIS) definovanou v klauzuli 50, která přidává další zapouzdření pro kompatibilitu s formátem datového rámce SONET STS-192c [23] .
Fyzické vrstvy WAN byly navrženy pro rozhraní se zařízením OC-192/STM-64 SDH/SONET pomocí lehkých rámců SDH/SONET při rychlosti 9,953 Gb/s.
WAN PHY umožňuje přenášet signál na vzdálenost až 80 km v závislosti na typu vlákna.
| Ethernet – rodina technologií lokálních sítí | |
|---|---|
| Rychlosti |
|
| Obecné články |
|
| historický |
|
| Transceivery | |
| Rozhraní | |
| Všechny články o Ethernetu | |