10-гигабитный Ethernet
10 Gigabit Ethernet (сокращенно 10GE , 10GbE или 10 GigE ) — это группа компьютерных сетевых технологий, предназначенных для передачи кадров Ethernet со скоростью 10 гигабит в секунду . Впервые он был определен стандартом IEEE 802.3ae-2002 . В отличие от предыдущих стандартов Ethernet, 10GbE определяет только полнодуплексные каналы «точка-точка», которые обычно подключаются через сетевые коммутаторы ; с общей средой Операция CSMA/CD не была перенесена из предыдущих поколений стандартов Ethernet. [ 1 ] поэтому полудуплексный режим и концентраторы-ретрансляторы не существуют в 10GbE. [ 2 ] Первый стандарт для более быстрых каналов 100 Gigabit Ethernet был утвержден в 2010 году. [ 3 ]
Стандарт 10GbE включает в себя ряд различных стандартов физического уровня (PHY). Сетевое устройство, такое как коммутатор или контроллер сетевого интерфейса, может иметь разные типы PHY через подключаемые модули PHY, например, основанные на SFP+ . [ 4 ] Как и предыдущие версии Ethernet, 10GbE может использовать медные или оптоволоконные кабели. Максимальное расстояние по медному кабелю составляет 100 метров, но из-за требований к пропускной способности требуются кабели более высокого качества. [ а ]
Внедрение 10GbE было более постепенным, чем предыдущие версии Ethernet : в 2007 году было поставлено один миллион портов 10GbE, в 2009 году было поставлено два миллиона портов, а в 2010 году было поставлено более трех миллионов портов. [ 5 ] [ 6 ] с примерно девятью миллионами портов в 2011 году. [ 7 ] По состоянию на 2012 год [update]Хотя цена за гигабит полосы пропускания для 10GbE составляла примерно одну треть по сравнению с Gigabit Ethernet , цена за порт 10GbE по-прежнему препятствовала более широкому распространению. [ 8 ] [ 9 ]
К 2022 году цена за порт 10GBase-T упала до 50–100 долларов в зависимости от масштаба. [ 10 ] В 2023 году начали появляться маршрутизаторы Wi-Fi 7 с портами WAN 10GbE в стандартной комплектации.
Стандарты
[ редактировать ]За прошедшие годы Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) рабочая группа 802.3 опубликовала несколько стандартов, касающихся 10GbE.
| Стандартный | Год публикации | Описание |
|---|---|---|
| 802.3ае | 2002 [ 11 ] | 10 Гбит/с Ethernet по оптоволокну для LAN (10GBASE-SR), WAN (10GBASE-LR, 10GBASE-ER, 10GBASE-LX4) и глобальной сети, совместимой с SDH/SONET (10GBASE-SW, 10GBASE-LW, 10GBASE-EW) |
| 802.3ак | 2004 | 10GBASE-CX4 Ethernet 10 Гбит/с по твинаксиальному кабелю |
| 802.3-2005 | 2005 | Пересмотр базового стандарта, включающий 802.3ae, 802.3ak и исправления. |
| 802.3ан | 2006 | 10GBASE-T Ethernet 10 Гбит/с по медной витой паре |
| 802.3ap | 2007 | Объединительная плата Ethernet, 1 и 10 Гбит/с через печатные платы (10GBASE-KR и 10GBASE-KX4) |
| 802.3ак | 2006 | 10GBASE-LRM Ethernet 10 Гбит/с по многомодовому оптоволоконному кабелю с улучшенной коррекцией |
| 802.3-2008 | 2008 | Пересмотр базового стандарта, включающий поправки к 802.3an/ap/aq/as, два исправления и исправления. Агрегация каналов перенесена на 802.1AX. |
| 802.3ав | 2009 | 10GBASE-PR Ethernet PHY 10 Гбит/с для EPON |
| 802.3-2015 | 2015 | Предыдущая версия базового стандарта |
| 802.3бз | 2016 | 2,5-гигабитный и 5-гигабитный Ethernet по витой паре Cat-5 / Cat-6 — 2,5GBASE-T и 5GBASE-T |
| 802.3-2018 | 2018 | Последняя версия базового стандарта, включающая поправки 802.3bn/bp/bq/br/bs/bw/bu/bv/by/bz/cc/ce. |
| 802.3-канальный | 2020 | Спецификации физического уровня и параметры управления для автомобильного электрического Ethernet 2,5, 5 и 10 Гбит/с (10GBASE-T1) |
Модули физического уровня
[ редактировать ]
Для реализации различных стандартов физического уровня 10GbE многие интерфейсы состоят из стандартного разъема, к которому можно подключать различные модули физического (PHY) уровня. Модули PHY определяются не официальным органом по стандартизации, а соглашениями с несколькими источниками (MSA), которые можно согласовать быстрее. Соответствующие MSA для 10GbE включают XENPAK. [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] (и связанные с ним X2 и XPAK), XFP и SFP+ . [ 15 ] [ 16 ] При выборе модуля PHY проектировщик учитывает стоимость, охват, тип носителя, энергопотребление и размер (форм-фактор). Один канал связи «точка-точка» может иметь разные форматы подключаемых модулей MSA на обоих концах (например, XPAK и SFP+), при условии, что тип оптического или медного порта 10GbE (например, 10GBASE-SR), поддерживаемый подключаемым модулем, идентичен.
XENPAK был первым MSA для 10GE и имел самый большой форм-фактор. Позже X2 и XPAK стали конкурирующими стандартами меньшего форм-фактора. X2 и XPAK не имели такого успеха на рынке, как XENPAK. XFP появился после X2 и XPAK и тоже меньше.
Новейшим стандартом модулей является усовершенствованный подключаемый трансивер малого форм-фактора , обычно называемый SFP+. Основанный на подключаемом приемопередатчике малого форм-фактора (SFP) и разработанном группой волоконно-оптических каналов ANSI T11 , он еще меньше по размеру и потребляет меньше энергии, чем XFP. SFP+ стал самым популярным разъемом в системах 10GE. [ 17 ] [ 15 ] Модули SFP+ выполняют только оптическое преобразование в электрическое, без тактового сигнала и восстановления данных, что увеличивает нагрузку на выравнивание каналов хоста. Модули SFP+ имеют общий физический форм-фактор с устаревшими модулями SFP, что обеспечивает более высокую плотность портов, чем XFP, и повторное использование существующих конструкций для 24 или 48 портов в блейд-стойке шириной 19 дюймов .
Оптические модули подключаются к хосту через интерфейс XAUI , XFI или SerDes Framer Interface (SFI). Модули XENPAK, X2 и XPAK используют XAUI для подключения к своим хостам. XAUI (XGXS) использует четырехполосный канал передачи данных и указан в пункте 47 стандарта IEEE 802.3. Модули XFP используют интерфейс XFI, а модули SFP+ используют интерфейс SFI. XFI и SFI используют однополосный канал данных и кодировку 64b/66b, указанную в пункте 49 IEEE 802.3.
Модули SFP+ можно разделить на два типа хост-интерфейсов: линейные или ограничивающие. Ограничительные модули являются предпочтительными, за исключением случаев, когда для приложений с большой досягаемостью используются модули 10GBASE-LRM. [ 16 ]
| Тип волокна | Представлено | Производительность |
|---|---|---|
| ММФ FDDI 62,5/125 мкм | 1987 | 160 МГц·км при 850 нм |
| ММФ ОМ1 62,5/125 мкм | 1989 | 200 МГц·км при 850 нм |
| ММФ ОМ2 50/125 мкм | 1998 | 500 МГц·км при 850 нм |
| ММФ ОМ3 50/125 мкм | 2003 | 1500 МГц·км при 850 нм |
| ММФ ОМ4 50/125 мкм | 2008 | 3500 МГц·км при 850 нм |
| ММФ ОМ5 50/125 мкм | 2016 | 3500 МГц·км при 850 нм + 1850 МГц·км при 950 нм |
| SMF OS1 9/125 мкм | 1998 | 1,0 дБ/км при 1300/1550 нм |
| SMF OS2 9/125 мкм | 2000 | 0,4 дБ/км при 1300/1550 нм |
| Имя | Стандартный | Статус | СМИ | Разъем | Трансивер Модуль |
Достигать в м |
# СМИ (⇆) |
# Лямбды (→) |
# Дорожки (→) |
Примечания |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 10 Gigabit Ethernet (10 GbE) — ( Скорость передачи данных : 10 Гбит/с — Линейный код : 64b/66b × NRZ — Скорость линии: 10,3125 ГБбод — Полнодуплексный режим) [ 19 ] [ 20 ] [ 12 ] | ||||||||||
| 10GBASE-K х 4 | 802.3ap-2007 (CL48/71) |
наследие | С объединительной платой | — | — | 1 | 4 | Н/Д | 4 | печатные платы ; Код линии: 8b/10b × NRZ Скорость линии: 4× 3,125 ГБд = 12,5 ГБд |
| 10GBASE-КР | 802.3ap-2007 (CL49/72) |
текущий | С объединительной платой | — | — | 1 | 1 | 1 | 1 | печатные платы |
| 10GPASS-XR | 802,3 млрд-2016 (CL100-102) |
текущий | Коаксиальный | — | — | ? | 1 | 1 | 1 | Протокол EPON по коаксиалу (EPoC) — скорость до 10 Гбит/с в нисходящем направлении и 1,6 Гбит/с в восходящем направлении для пассивной оптической сети «точка-многоточка» с использованием полосы пропускания OFDM и до 16384-QAM. |
| 10GBASE-C х 4 | 802.3ак-2004 (CL48/54) |
наследие | Твинаксиальный сбалансированный |
CX4 (SFF-8470) (МЭК 61076-3-113) ( я ) |
Х2 XFP |
15 | 4 | Н/Д | 4 | Дата-центры ; Код линии: 8b/10b × NRZ Скорость линии: 4× 3,125 ГБд = 12,5 ГБд |
| 10GSFP+Cu Прямое подключение |
SFF-8431 (2006) |
текущий | Твинаксиальный сбалансированный, Волокно (АОС) |
SFP+ (SFF-8431) |
SFP+ | 7 15 100 |
1 | 1 | 1 | Дата-центры; Типы кабелей: пассивный твинаксиальный (7 м), активный (15 м), активный оптический (АОС): (100 м) |
| 10GBASE-SRL | собственный (не IEEE) |
текущий | Волокно 850 нм |
СК ЛК |
SFP+ КСЕНПАК Х2 XFP |
ОМ1: 11 | 2 | 1 | 1 | |
| ОМ2: 27 | ||||||||||
| ОМ3: 100 | ||||||||||
| ОМ4: 150 | ||||||||||
| 10GBASE-SR | 802.3ae-2002 (CL49/52) |
текущий | Волокно 850 нм |
СК ЛК |
SFP+ КСЕНПАК Х2 XPAK XFP |
ОМ1: 33 | 2 | 1 | 1 | Модальная полоса пропускания (дальность действия): 160 МГц·км (26 м), 200 МГц·км (33 м), 400 МГц·км (66 м), 500 МГц·км (82 м), 2000 МГц·км (300 м), 4700 МГц·км (400 м) |
| ОМ2: 82 | ||||||||||
| ОМ3: 300 | ||||||||||
| ОМ4: 400 | ||||||||||
| 10GBASE-LRM | 802.3aq-2006 (CL49/68) |
текущий | Волокно 1300 нм |
СК ЛК |
SFP+ КСЕНПАК Х2 |
ОМ2: 220 | 2 | 1 | 1 | [ 21 ] Модальная полоса пропускания: 500 МГц·км |
| ОМ3: 220 | ||||||||||
| 10GBASE-L х 4 | 802.3ae-2002 (CL48/53) |
наследие | Волокно 1269,0 – 1282,4 нм 1293,5 – 1306,9 нм 1318,0 – 1331,4 нм 1342,5 – 1355,9 нм |
СК | КСЕНПАК Х2 |
ОМ2: 300 | 2 | 4 | 4 | ВДМ ; [ 21 ] Код линии: 8b/10b × NRZ Скорость линии: 4× 3,125 ГБд = 12,5 ГБд Модальная полоса пропускания : 500 МГц·км |
| ОС2: 10 тыс. | ||||||||||
| 10GBASE-S Вт | 802.3ae-2002 (CL50/52) |
текущий | Волокно 850 нм |
СК ЛК |
SFP+ XPAK |
ОМ1: 33 | 2 | 1 | 1 | ВАН ; WAN-PHY; Линейная скорость: 9,5846 ГБбод прямое отображение потоков OC-192/STM-64 SONET / SDH . -ZW: -EW с оптикой более высокого качества |
| ОМ2: 82 | ||||||||||
| ОМ3: 300 | ||||||||||
| ОМ4: 400 | ||||||||||
| 10GBASE-L Вт | 802.3ae-2002 (CL50/52) |
текущий | Волокно 1310 нм |
СК ЛК |
SFP+ КСЕНПАК XPAK |
ОС2: 10 тыс. | 2 | 1 | 1 | |
| 10GBASE-E Вт | 802.3ae-2002 (CL50/52) |
текущий | Волокно 1550 нм |
СК ЛК |
SFP+ | ОС2: 40 тыс. | 2 | 1 | 1 | |
| 10GBASE-Z Вт | собственный (не IEEE) |
текущий | ОС2: 80 тыс. | |||||||
| 10GBASE-LR | 802.3ae-2002 (CL49/52) |
текущий | Волокно 1310 нм |
СК ЛК |
SFP+ КСЕНПАК Х2 XPAK XFP |
ОС2: 10 тыс. | 2 | 1 | 1 | |
| 10GBASE-ПР | 802.3av-2009 | текущий | Волокно dn2up: 1270 нм up2dn: 1577 морских миль |
СК | SFP+ XFP |
ОС2: 20 тыс. | 1 | 1 | 1 | 10G ЭПОН |
| 10GBASE-ER | 802.3ae-2002 (CL49/52) |
текущий | Волокно 1550 нм |
СК ЛК |
SFP+ КСЕНПАК Х2 XFP |
ОС2: 40 тыс. | 2 | 1 | 1 | |
| 10GBASE-ZR | собственный (не IEEE) |
текущий | ОС2: 80 тыс. | -ER с оптикой более высокого качества | ||||||
| Имя | Стандартный | Статус | Скорость (Мбит/с) | Требуются пары | Полос в каждом направлении | Эффективность скорости передачи данных (бит/(с Гц)) | Код линии | Скорость передачи символов на полосу (МБд) | Пропускная способность | Макс. расстояние (м) | Кабель | Номинал кабеля (МГц) | Использование |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 10GBASE-T | 802.3ан-2006 | текущий | 10000 | 4 | 4 | 6.25 | 64Б65Б ПАМ-16 128-ДСК | 800 | 400 | 100 | Кот 6А | 500 | И |
Оптическое волокно
[ редактировать ]
два основных типа оптического волокна Для 10 Gigabit Ethernet используется : одномодовый (SMF) и многомодовый (MMF). [ 22 ] В SMF свет проходит по одному пути через волокно, тогда как в MMF он проходит по нескольким путям, что приводит к дифференциальной модовой задержке (DMD). SMF используется для связи на больших расстояниях, а MMF — на расстояниях менее 300 м. SMF имеет более узкую жилу (8,3 мкм), что требует более точного метода заделки и подключения. ММФ имеет более широкое ядро (50 или 62,5 мкм). Преимущество MMF заключается в том, что он может управляться с помощью недорогого лазера поверхностного излучения с вертикальным резонатором (VCSEL) на коротких расстояниях, а многомодовые разъемы дешевле и их легче надежно подключить в полевых условиях. Преимущество SMF в том, что он может работать на больших расстояниях. [ 23 ]
В стандарте 802.3 упоминается волокно MMF класса FDDI. Он имеет ядро 62,5 мкм и минимальную модальную полосу пропускания 160 МГц·км на длине волны 850 нм. Первоначально он был установлен в начале 1990-х годов для сетей FDDI и 100BASE-FX . Стандарт 802.3 также ссылается на ISO/IEC 11801 , который определяет типы оптических волокон MMF OM1, OM2, OM3 и OM4. OM1 имеет ядро толщиной 62,5 мкм, тогда как остальные имеют ядро толщиной 50 мкм. На длине волны 850 нм минимальная модальная полоса пропускания OM1 составляет 200 МГц·км, OM2 500 МГц·км, OM3 2000 МГц·км и OM4 4700 МГц·км. Кабель класса FDDI уже устарел, и в новых структурированных кабельных системах используются кабели OM3 или OM4. Кабель OM3 может передавать 10 Gigabit Ethernet на расстояние 300 метров с использованием недорогой оптики 10GBASE-SR. [ 24 ] [ 25 ] OM4 может преодолевать расстояние 400 метров. [ 26 ]
Чтобы отличить кабели SMF от кабелей MMF, кабели SMF обычно имеют желтый цвет, а кабели MMF — оранжевый (OM1 и OM2) или голубой (OM3 и OM4). Однако в оптоволокне не существует единого цвета для какой-либо конкретной оптической скорости или технологии, за исключением углового разъема с физическим контактом (APC), который является согласованным зеленым цветом. [ 27 ]
Существуют также активные оптические кабели (АОС). В них уже подключена оптическая электроника, что исключает необходимость использования разъемов между кабелем и оптическим модулем. Они подключаются к стандартным разъемам SFP+. Они дешевле, чем другие оптические решения, поскольку производитель может подобрать электронику в соответствии с необходимой длиной и типом кабеля. [ нужна ссылка ]
10GBASE-SR
[ редактировать ]
10GBASE-SR («короткого радиуса действия») — это тип порта для многомодового оптоволокна , в котором используются лазеры с длиной волны 850 нм. [ 28 ] Его подуровень физического кодирования (PCS) имеет формат 64b/66b и определен в пункте 49 стандарта IEEE 802.3, а его подуровень , зависящий от физической среды (PMD), — в пункте 52. Он доставляет сериализованные данные со скоростью линии 10,3125 Гбит/с . [ 29 ]
Диапазон зависит от типа используемого многомодового волокна. [ 24 ] [ 30 ]
| Тип волокна (микрометры) | Дальность (м) |
|---|---|
| Уровень FDDI (62,5) | 26 |
| ОМ1 (62,5) | 33 |
| ОМ2 (50) | 82 |
| ОМ3 | 300 |
| ОМ4 | 400 |
Преимущество MMF перед SMF заключается в более низкой стоимости разъемов; его более широкое ядро требует меньшей механической точности.
Передатчик 10GBASE-SR оснащен VCSEL, который имеет низкую стоимость и малое энергопотребление. Оптические кабели OM3 и OM4 иногда называют лазерно-оптимизированными, поскольку они предназначены для работы с VCSEL. 10GBASE-SR обеспечивает самую низкую стоимость, минимальное энергопотребление и оптические модули наименьшего форм-фактора.
Существует более дешевый вариант с меньшим энергопотреблением, который иногда называют 10GBASE-SRL (10GBASE-SR lite). Он совместим с 10GBASE-SR, но имеет радиус действия только 100 метров. [ 31 ]
10GBASE-LR
[ редактировать ]10GBASE-LR (большая дальность действия) — это тип порта для одномодового волокна, в котором используются лазеры с длиной волны 1310 нм. Его PCS 64b/66b определен в IEEE 802.3, пункт 49, а его подуровень PMD - в разделе 52. Он доставляет сериализованные данные со скоростью линии 10,3125 ГБбод. [ 29 ]
Передатчик 10GBASE-LR реализован на основе лазера Фабри-Перо или лазера с распределенной обратной связью (DFB). Лазеры DFB дороже, чем VCSEL, но их высокая мощность и большая длина волны позволяют эффективно подключаться к небольшой сердцевине одномодового волокна на больших расстояниях. [ нужна ссылка ]
Максимальная длина волокна 10GBASE-LR составляет 10 километров, хотя она может варьироваться в зависимости от типа используемого одномодового волокна.
10GBASE-LRM
[ редактировать ]10GBASE-LRM (многомодовый с большой досягаемостью), первоначально указанный в IEEE 802.3aq, представляет собой тип порта для многомодового оптоволокна и использует лазеры с длиной волны 1310 нм. Его 64b/66b PCS определен в IEEE 802.3, пункт 49, а его подуровень PMD - в разделе 68. Он доставляет сериализованные данные со скоростью линии 10,3125 ГБбод. [ 32 ] 10GBASE-LRM использует электронную компенсацию дисперсии (EDC) для выравнивания приема. [ 33 ]
10GBASE-LRM обеспечивает расстояние до 220 метров (720 футов) по многомодовому волокну класса FDDI и ту же максимальную дальность действия 220 м для типов волокон OM1, OM2 и OM3. [ 24 ] Охват 10GBASE-LRM не так широк, как у старого стандарта 10GBASE-LX4. Некоторые трансиверы 10GBASE-LRM также позволяют работать на расстоянии до 300 метров (980 футов) по стандартному одномодовому оптоволокну (SMF, G.652), однако это не является частью спецификации IEEE или MSA. [ 34 ] Чтобы гарантировать соответствие спецификациям волокон класса FDDI, OM1 и OM2, передатчик следует подключать через патч-корд для формирования режима. Для приложений через OM3 или OM4 патч-корд для согласования режима не требуется. [ 35 ]
10GBASE-ER
[ редактировать ]10GBASE-ER (расширенная зона действия) — это тип порта для одномодового волокна, в котором используются лазеры с длиной волны 1550 нм. Его PCS 64b/66b определен в IEEE 802.3, пункт 49, а его подуровень PMD - в разделе 52. Он доставляет сериализованные данные со скоростью линии 10,3125 ГБбод. [ 29 ]
Передатчик 10GBASE-ER оснащен лазером с внешней модуляцией (EML) .
10GBASE-ER имеет радиус действия 40 километров (25 миль) по инженерным каналам и 30 км по стандартным каналам. [ 24 ] [ 14 ]
10GBASE-ZR
[ редактировать ]Несколько производителей представили диапазон действия 80 км (50 миль) под названием 10GBASE-ZR. Этот PHY 80 км не указан в стандарте IEEE 802.3ae, и производители создали свои собственные спецификации на основе PHY 80 км, описанного в спецификациях OC-192 / STM-64 SDH / SONET . [ 36 ]
10GBASE-LX4
[ редактировать ]10GBASE-LX4 — это тип порта для многомодового и одномодового волокна. Он использует четыре отдельных лазерных источника, работающих со скоростью 3,125 Гбит/с, и грубое мультиплексирование по длине волны с четырьмя уникальными длинами волн около 1310 нм. PCS 8b/10b определен в пункте 48 стандарта IEEE 802.3, а его подуровень , зависящий от физической среды (PMD), — в пункте 53. [ 24 ]
10GBASE-LX4 имеет радиус действия 10 километров (6,2 мили) по SMF . Он может достигать 300 метров (980 футов) по многомодовым кабелям класса FDDI, OM1, OM2 и OM3. [ б ] В этом случае его необходимо подключить через патч-корд SMF для формирования режима смещения-запуска . [ 24 ] : подпункты 53.6 и 38.11.4
10GBASE-ПР
[ редактировать ]10GBASE-PR, первоначально указанный в IEEE 802.3av, представляет собой PHY 10 Gigabit Ethernet для пассивных оптических сетей и использует лазеры с длиной волны 1577 нм в нисходящем направлении и лазеры 1270 нм в восходящем направлении. Его подуровень PMD указан в разделе 75. В нисходящем направлении доставляются последовательные данные со скоростью линии 10,3125 Гбит/с в конфигурации точка-многоточка. [ 24 ]
10GBASE-PR имеет три бюджета мощности: 10GBASE-PR10, 10GBASE-PR20 и 10GBASE-PR30. [ 24 ] : 75.1.4
10GBASE-BR
[ редактировать ]Несколько поставщиков представили однонитевую двунаправленную оптику со скоростью 10 Гбит/с, обеспечивающую одномодовое оптоволоконное соединение, функционально эквивалентное 10GBASE-LR или -ER, но с использованием одножильного оптоволоконного кабеля. Аналогично 1000BASE-BX10 , это достигается с помощью пассивной призмы внутри каждого оптического трансивера и согласованной пары трансиверов, использующих две разные длины волн, например 1270 и 1330 нм. Доступны модули с различной мощностью передачи и дальностью действия от 10 до 80 км. [ 37 ] [ 38 ]
Эти достижения впоследствии были стандартизированы в IEEE 802.3cp-2021 с дальностью действия 10, 20 или 40 км.
Медь
[ редактировать ]10-гигабитный Ethernet также может работать по двухосному кабелю, кабелю витой пары и объединительным платам .
10GBASE-CX4
[ редактировать ]
10GBASE-CX4 был первым 10-гигабитным медным стандартом, опубликованным 802.3 (как 802.3ak-2004). Он использует 4-полосный PCS XAUI (раздел 48) и медные кабели, аналогичные используемым в технологии InfiniBand, с теми же разъемами SFF-8470. Он предназначен для работы на расстоянии до 15 м (49 футов). Каждая линия имеет полосу пропускания сигнализации 3,125 ГБд.
10GBASE-CX4 использовался для стекирования коммутаторов. [ 39 ] Он предлагает преимущества низкой мощности, низкой стоимости и низкой задержки , но имеет больший форм-фактор и более громоздкие кабели, чем новый однополосный стандарт SFP+, и гораздо меньшую дальность действия, чем оптоволокно или 10GBASE-T. Этот кабель достаточно жесткий и значительно дороже, чем UTP или оптоволокно категории 5/6.
Приложения 10GBASE-CX4 теперь обычно реализуются с помощью SFP+ Direct Attach, а с 2011 г. [update], поставки 10GBASE-CX4 были очень низкими. [ 40 ]
SFP+ прямое подключение
[ редактировать ]Также известен как прямое подключение (DA), медное подключение прямого подключения (DAC), 10GSFP+Cu, [ 41 ] иногда также называется 10GBASE-CR [ 42 ] или 10GBASE-CX1, хотя стандартов IEEE с двумя последними названиями не существует. В коротких кабелях прямого подключения используется пассивная твинаксиальная кабельная сборка, а в более длинных кабелях добавляется дополнительный радиус действия с помощью электронных усилителей . Эти типы ЦАП подключаются непосредственно к корпусу SFP+. Прямое подключение SFP+ имеет кабель фиксированной длины (до 15 м для медных кабелей). [ 43 ] Как и 10GBASE-CX4, DA отличается низким энергопотреблением, низкой стоимостью и низкой задержкой, а также дополнительными преимуществами использования менее громоздких кабелей и небольшого форм-фактора SFP+. Прямое подключение SFP+ сегодня чрезвычайно популярно: установлено больше портов, чем 10GBASE-SR. [ 40 ]
Объединительная плата
[ редактировать ]Объединительная плата Ethernet , также известная по названию разработавшей его целевой группы, 802.3ap , используется в приложениях объединительной платы, таких как блейд-серверы и модульное сетевое оборудование с обновляемыми линейными картами . Реализации 802.3ap должны работать на медной печатной плате длиной до 1 метра (39 дюймов) с двумя разъемами. Стандарт определяет два типа портов для 10 Гбит/с ( 10GBASE-KX4 и 10GBASE-KR ) и один тип порта 1 Гбит/с (1000BASE-KX). Он также определяет дополнительный уровень для прямого исправления ошибок , протокол автосогласования объединительной платы и обучение канала для 10GBASE-KR, где приемник настраивает трехточечный эквалайзер передачи. Протокол автосогласования выбирает между режимами работы 1000BASE-KX, 10GBASE-KX4, 10GBASE-KR или 40GBASE-KR4. [ с ]
10GBASE-KX4
[ редактировать ]Он работает по четырем линиям объединительной платы и использует то же кодирование физического уровня (определенное в пункте 48 стандарта IEEE 802.3), что и 10GBASE-CX4.
10GBASE-КР
[ редактировать ]Он работает по одной объединительной шине и использует то же кодирование физического уровня (определенное в пункте 49 стандарта IEEE 802.3), что и 10GBASE-LR/ER/SR. В новых конструкциях объединительных плат используется 10GBASE-KR, а не 10GBASE-KX4. [ 40 ]
10GBASE-T
[ редактировать ]
10GBASE-T , или IEEE 802.3an-2006 , — это стандарт, выпущенный в 2006 году и обеспечивающий соединения со скоростью 10 Гбит/с по неэкранированным или экранированным кабелям витой пары на расстояниях до 100 метров (330 футов). [ 45 ] Категория 6A необходима для охвата всего расстояния, а категория 5e или 6 может достигать 55 метров (180 футов) в зависимости от качества установки. [ 46 ] Кабельную инфраструктуру 10GBASE-T также можно использовать для 1000BASE-T, что позволяет постепенно переходить от 1000BASE-T с использованием автосогласования для выбора используемой скорости. Из-за дополнительных затрат на линейное кодирование 10GBASE-T имеет немного более высокую задержку (от 2 до 4 микросекунд) по сравнению с большинством других вариантов 10GBASE (1 микросекунда или меньше). Для сравнения, задержка 1000BASE-T составляет от 1 до 12 микросекунд (в зависимости от размера пакета). [ д ] ). [ 47 ] [ 48 ]
В 10GBASE-T используются модульные разъемы IEC 60603-7 8P8C , которые уже широко используются в Ethernet. Характеристики передачи теперь указаны до 500 МГц . Для достижения этой частоты категории 6A необходимы сбалансированные витые пары или лучше, указанные в ISO/IEC 11801, поправка 2 или ANSI/TIA-568-C.2, для передачи 10GBASE-T на расстояния до 100 м. Кабели категории 6 могут передавать 10GBASE-T на более короткие расстояния при условии аттестации в соответствии с рекомендациями ISO TR 24750 или TIA-155-A.
Стандарт 802.3an определяет модуляцию на проводном уровне для 10GBASE-T с использованием предварительного кодирования Томлинсона-Харашимы (THP) и амплитудно-импульсной модуляции с 16 дискретными уровнями (PAM-16), закодированной в виде двумерной шахматной схемы, известной как отправленный DSQ128. на линии со скоростью 800 Мсимволов/сек. [ 49 ] [ 50 ] Перед предварительным кодированием кодирование с прямой коррекцией ошибок (FEC) выполняется с использованием кода проверки четности [2048,1723] 2 с низкой плотностью на 1723 бита, при этом конструкция матрицы проверки четности основана на обобщенном алгоритме Рида-Соломона [32,2, 31] код над GF (2 6 ). [ 50 ] Еще 1536 бит не закодированы. Внутри каждого блока 1723+1536 имеется 1+50+8+1 бит сигнализации и обнаружения ошибок и 3200 бит данных (и занимают 320 нс на линии). Напротив, PAM-5 — это метод модуляции, используемый в 1000BASE-T Gigabit Ethernet .
Линейное кодирование, используемое 10GBASE-T, является основой для более новых и более медленных стандартов 2,5GBASE-T и 5GBASE-T , реализующих соединение со скоростью 2,5 или 5,0 Гбит/с по существующим кабелям категории 5e или 6. [ 51 ] Кабели, которые не будут надежно работать с 10GBASE-T, могут успешно работать с 2,5GBASE-T или 5GBASE-T, если они поддерживаются обоими концами.
10GBASE-T1
[ редактировать ]10GBASE-T1 предназначен для автомобильных приложений и работает по одной сбалансированной паре проводников длиной до 15 м и стандартизирован в 802.3ch-2020. [ 52 ]
WAN PHY (10GBASE-W)
[ редактировать ]В то время, когда был разработан стандарт 10 Gigabit Ethernet, интерес к 10GbE как транспорту глобальной сети (WAN) привел к введению WAN PHY для 10GbE. WAN PHY был разработан для взаимодействия с оборудованием SDH/SONET OC-192/STM-64 с использованием облегченного кадра SDH/SONET, работающего со скоростью 9,953 Гбит/с. PHY WAN работает с немного более низкой скоростью передачи данных, чем PHY локальной сети (LAN). WAN PHY может обеспечивать максимальную дальность соединения до 80 км в зависимости от используемого стандарта оптоволокна.
WAN PHY использует те же оптические PMD 10GBASE-S, 10GBASE-L и 10GBASE-E, что и LAN PHY, и обозначается как 10GBASE-SW, 10GBASE-LW или 10GBASE-EW. Его PCS 64b/66b определен в пункте 49 IEEE 802.3, а его подуровни PMD - в пункте 52. Он также использует подуровень интерфейса WAN (WIS), определенный в пункте 50, который добавляет дополнительную инкапсуляцию для форматирования данных кадра для совместимости с SONET STS- 192с. [ 24 ]
Примечания
[ редактировать ]- ^ Кабельные опоры категории 6 имеют длину до 55 метров. Категория 6А или выше подходит для длин до 100 метров.
- ^ Все эти типы волокон имеют минимальную модальную полосу пропускания 500 МГц × км на длине волны 1300 нм.
- ^ 40GBASE-KR4 определен в 802.3ba. [ 44 ]
- ^ Максимальный пакет Gigabit Ethernet требует для передачи 12,2 мкс (1526 × 8 ÷ 10 9 ) для промежуточного хранения это увеличивает аппаратную задержку.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Майкл Палмер (21 июня 2012 г.). Практические основы сетевых технологий, 2-е изд . Cengage Обучение. п. 180. ИСБН 978-1-285-40275-8 .
- ^ IEEE 802.3-2012 44.1.1 Область применения
- ^ «Специальная группа по Ethernet IEEE P802.3ba 40 Гбит/с и 100 Гбит/с» . 21 июня 2010 г.
- ^ Шарма, Анил (19 января 2011 г.). «LightCounting прогнозирует среднегодовой темп роста более 300 процентов для поставок через порт 10GBASE-T в течение 2014 года» . ТМСнет . Проверено 7 мая 2011 г.
- ^ «Пресс-релиз Dell'Oro» . Архивировано из оригинала 19 июля 2011 года . Проверено 29 марта 2011 г.
- ^ «Блог Intel о Interop 2011» . Архивировано из оригинала 25 мая 2011 года . Проверено 20 сентября 2011 г.
- ^ «Эксклюзив: Google, Amazon и Microsoft заполонили Китай сетевым оборудованием» . Проводной .
- ^ Морган, Тимоти Прикетт. «10-гигабитный Ethernet по-прежнему слишком дорог для серверов» . www.theregister.com . Проверено 6 августа 2023 г.
- ^ Потт, Тревор; Томсон, Иэн. «Соз, любители коммутаторов: не похоже, что 2013 год станет годом 10Gb Ethernet» . www.theregister.com . Проверено 6 августа 2023 г.
- ^ «10GBASE-T, SFP+ Fiber или SFP+ DAC: что выбрать для прокладки кабелей 10GbE для центров обработки данных? | Сообщество FS» . Знание . 4 ноября 2015 г. Проверено 6 августа 2023 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ «Специальная группа по Ethernet IEEE P802.3ae 10 Гбит/с» . Проверено 19 марта 2013 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Обычный оптоволоконный трансивер 10G: 10G XENPAK, 10G X2, 10G XFP, 10G SFP+» . Блог оптоволоконных трансиверов. 18 июня 2013 года . Проверено 26 августа 2018 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Объявление об окончании продажи и прекращения эксплуатации модулей Cisco 10GBASE XENPAK» . Циско. 1 апреля 2015 года . Проверено 26 августа 2018 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Модули Cisco 10GBASE XENPAK» . Сиско Системы . Ноябрь 2011 года . Проверено 12 мая 2012 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Оптический компонент 10GbE и модули SFP+: на этот раз все по-другому, Эндрю Шмитт» . Проверено 11 марта 2008 г.
- ^ Перейти обратно: а б Райан Лэтчман; Бхарат Портной. «Путь к SFP+: изучение архитектуры модулей и систем» . Архивировано из оригинала 16 мая 2008 года.
- ^ «LightCounting's LightTrends, апрель 2010 г.» . Проверено 3 мая 2010 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Перейти обратно: а б Чарльз Э. Сперджен (2014). Ethernet: Полное руководство (2-е изд.). О'Рейли Медиа. ISBN 978-1-4493-6184-6 .
- ^ «Матрица совместимости модулей приемопередатчиков 10-Gigabit Ethernet Cisco» . Циско. 19 августа 2018 года . Проверено 26 августа 2018 г.
- ^ «Смущают оптические модули 10GbE?» . Сетевой мир. 12 июня 2010 года. Архивировано из оригинала 3 октября 2014 года . Проверено 26 августа 2018 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Топологии сети и расстояния» (PDF) . МК Коммуникации. 14 ноября 2007 года . Проверено 25 августа 2018 г.
- ^ «Информационный документ 10GEA по оптическому волокну и 10-гигабитному Ethernet» . Архивировано из оригинала 14 июня 2008 года.
- ^ «Почему стоит выбирать многомодовое волокно? от Corning» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 30 июля 2014 года.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я «Стандарт IEEE 802.3» . Архивировано из оригинала 5 декабря 2012 года.
- ^ «10-гигабитный Ethernet по многомодовому оптоволокну, Джон Джордж» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 10 сентября 2008 года . Проверено 10 марта 2008 г.
- ^ Оптические характеристики IEEE 802.3 52,5 PMD to MDI для 10GBASE-S
- ^ «Как отличить? ММФ или СМФ» . Архивировано из оригинала 30 октября 2011 года . Проверено 6 сентября 2011 г. [ ненадежный источник? ]
- ^ Хелд, Гилберт (19 апреля 2016 г.). Сетевые инструменты Windows: полное руководство по управлению, устранению неполадок и безопасности . ЦРК Пресс. ISBN 9781466511071 .
- ^ Перейти обратно: а б с IEEE 802.3 52.1.1.1.2 PMD_UNITDATA.request: при создании
- ^ «Описание оптических модулей Cisco 10G» . Проверено 3 мая 2010 г.
- ^ Оптические модули и кабели (PDF) , получено 28 июня 2019 г.
- ^ IEEE 802.3 Таблица 68–3 — Характеристики передачи 10GBASE-LRM
- ^ «10GBase-LX4 против 10GBase-LRM: спор» . Архивировано из оригинала 21 июля 2009 года . Проверено 16 июля 2009 г.
- ^ Оптические характеристики IEEE 802.3 68,5 от PMD до MDI
- ^ «Техническое описание модулей Cisco 10GBASE SFP+» . Сиско Системы . Февраль 2012 года . Проверено 12 мая 2012 г.
- ^ «Модули приемопередатчиков Cisco — Техническое описание модулей Cisco 10GBASE SFP+» . Циско . Проверено 6 августа 2023 г.
- ^ «Модули Cisco 10GBASE SFP+» (PDF) . Сиско Системы . п. 6 . Проверено 28 сентября 2020 г.
- ^ «Двунаправленный оптический трансивер Gen2 SFP+ 10 км/с» . Архивировано из оригинала 7 января 2017 года . Проверено 28 сентября 2020 г.
- ^ Дав, Дэн (24 мая 2004 г.). «10GBase-CX4 снижает стоимость 10G Ethernet» . Сетевой мир . Проверено 19 декабря 2014 г.
- ^ Перейти обратно: а б с «Очередная порция алфавитного супа — от Intel» . Архивировано из оригинала 22 августа 2011 года . Проверено 4 сентября 2011 г.
- ^ Али Гиаси, изд. (2013), SFF 8431. Спецификация высокоскоростного электрического интерфейса SFP+ (PDF) , Комитет по малому форм-фактору , стр. 100 и далее. , получено 12 февраля 2024 г.
- ^ «Кабели и трансиверы» . Ариста Нетворкс . Проверено 21 сентября 2012 г.
- ^ «Медный кабель прямого подключения HP X242 SFP+» . Хьюлетт Паккард . Архивировано из оригинала 14 октября 2012 года . Проверено 27 марта 2013 г.
- ^ «Специальная группа Ethernet по объединительной плате IEEE P802.3ap» . Проверено 30 января 2011 г.
- ^ «Отчет о состоянии стандартов IEEE для 802.3an» . Архивировано из оригинала 5 сентября 2007 года . Проверено 14 августа 2007 г.
- ^ «Техническое описание 7100T» (PDF) . Ариста Нетворкс .
Коммутаторы Arista 7100T поддерживают 10GBASE-T по кабелям категории 6a длиной до 100 м, а также поддерживают категорию 5e (Производительность 10GBASE-T по кабелям Cat-5e не указана в стандарте и, следовательно, не может быть гарантирована. Перед развертыванием рекомендуется провести полевые испытания. установить возможность использования существующих кабелей Cat-5e.) и кабелей категории 6 на расстояниях до 55 м.
- ^ 10GBASE-T для широкого внедрения 10-гигабитной сети в центрах обработки данных (PDF) , Intel , получено 21 декабря 2011 г.
- ^ ПЕРЕКЛЮЧИТЕ С 1000BASE-T НА 10GBASE-T СЕЙЧАС (PDF) , Teranetics, октябрь 2009 г. , получено 21 декабря 2011 г.
- ^ IEEE 802.3-2012 55.1.3 Работа 10GBASE-T
- ^ Перейти обратно: а б Унгербёк, Готфрид (22 сентября 2006 г.). «10GBASE-T: Ethernet 10 Гбит/с по медному кабелю» (PDF) . Вена: Broadcom . Проверено 7 августа 2013 г.
- ^ «Цели IEEE 802.3 NGEABT, утвержденные IEEE 802.3, 12 марта 2015 г.» (PDF) . Проверено 6 августа 2023 г.
- ^ Магуайр, Валери (4 июня 2020 г.). «IEEE Std 802.3ch-2020: PHY многогигабитного автомобильного Ethernet» .
Внешние ссылки
[ редактировать ] Ethernet Семейство локальных сетей технологий | |
|---|---|
| Скорости | |
| Общий | |
| Организации | |
| СМИ | |
| Исторический | |
| Приложения | |
| Трансиверы | |
| Интерфейсы | |
