10 Gigabit Ethernet ( 10GE , 10GbE tai 10 GigE ) on ryhmä tietokoneverkkotekniikoita , jotka mahdollistavat Ethernet-pakettien lähettämisen nopeudella 10 gigabittiä sekunnissa . Ensin määritelty IEEE 802.3 ae-2002 :ssa . Toisin kuin aikaisemmissa Ethernet-standardeissa, 10 gigabitin versiot määrittelevät vain kaksisuuntaiset kaksisuuntaiset pisteestä pisteeseen linkit, jotka on yleensä kytketty verkkokytkimiin . Topologioita jaetulla medialla ja CSMA/CD -algoritmeilla ei enää tueta, toisin kuin aiempien sukupolvien Ethernet-standardit [1] , 10GbE ei toteuta half-duplex-toimintaa eikä tue toistimia (keskittimiä) [2] .
10 Gigabit Ethernet -standardit kuvaavat erilaisia fyysisen kerroksen (PHY) toteutuksia. Verkkolaite, kuten kytkin tai verkko-ohjain, voi tukea monenlaisia fyysisiä kerroksia käyttämällä modulaarisia sovittimia, kuten SFP+ -moduuleja , tai tarjota yhden fyysisistä standardeista sulautetun toteutuksen, kuten 10 Gbit Ethernet kierretyn parin kautta ( 10 Gt . -T ) [3] . Kuten Ethernet-standardien aiemmissa versioissa, 10GbE voi käyttää kupari- tai optisia kaapeleita. Kuparin kierretyn parin maksimietäisyydet ovat 100 metriä, mutta kaapeliparametreille asetettujen korkeiden vaatimusten vuoksi tarvitaan laadukkaampi kaapeli (luokka 6a) [4] .
10 Gigabit Ethernet LAN -verkkojen käyttöönotto on ollut hitaampaa kuin aikaisemmissa LAN -standardeissa : miljoona 10 GbE-porttia toimitettiin vuonna 2007, kaksi miljoonaa vuonna 2009 ja yli kolme miljoonaa porttia vuonna 2010 [5] [6] , ja arviolta yhdeksän miljoonaa porttia 2011 [7] . Vuodesta 2012 lähtien 10 gigabitin porttien hinta on useita kertoja korkeampi kuin gigabitin Ethernet-verkoissa, mikä haittaa laajempaa käyttöönottoa, vaikka 10 gigabitin kaistanleveyden gigabitin hinta on jo kolme kertaa alhaisempi kuin gigabitin verkkojen [8] [9] .
Vuosien varrella IEEE 802.3 -työryhmä on julkaissut useita 10GbE:hen liittyviä standardeja.
| Vakio | Julkaisuvuosi | Kuvaus |
|---|---|---|
| 802.3ae | 2002 [10] | 10 Gbps Ethernet kuituyhteydellä lähiverkkoon (10GBASE-SR, 10GBASE-LR, 10GBASE-ER, 10GBASE-LX4) ja WAN -verkkoon (10GBASE-SW, 10GBASE-LW, 10GBASE-EW) |
| 802.3ak | 2004 | 10GBASE-CX4 10Gbps Ethernet twinax - kaapelilla |
| 802.3-2005 | 2005 | Perusstandardin versio, joka sisältää 802.3ae, 802.3ak ja korjaukset |
| 802.3an | 2006 | 10GBASE-T 10Gbps Ethernet-lähetin-vastaanotin kierretyn parin kuparilla |
| 802.3ap | 2007 | Taustalevystandardit, 1 Gbps ja 10 Gbps Ethernet-signalointi piirilevyjen kautta (10GBASE-KR- ja 10GBASE-KX4-tekniikat) |
| 802.3aq | 2006 | 10GBASE-LRM 10Gbps Ethernet-lähetin-vastaanotin monimuotokuidun kautta parannetulla taajuuskorjauksella |
| 802.3-2008 | 2008 | Perusstandardien tarkistus, 802.3an/ap/aq muutosten ja korjausten sisällyttäminen. Linkkien yhdistäminen on siirretty 802.1ax-standardiin. |
| 802.3av | 2009 | 10GBASE-PR 10Gbps Ethernet PHY lähetinvastaanotin EPON:lle, joka tunnetaan myös nimellä 10G-EPON |
| 802.3-2015 | 2015 | Perusstandardin uusin versio |
| 802.3bz | 2016 | 2,5 ja 5 Gigabit Ethernet luokan 5 ja luokan 6 kuparikierretyn parin kautta ( 2,5 GBASE-T ja 5 GBASE-T) |
| 802.3-2018 | 2018 | Perusstandardin uusin versio, mukaan lukien 802.3bn/bp/bq/br/bs/bw/bu/bv/by/bz/cc/ce |
10GbE-standardien eri fyysisten kerrosten toteuttamiseksi monet liitännät koostuvat vakiovastakkeesta, johon voidaan liittää erilaisia PHY-moduuleja. Moduulien fyysisiä formaatteja ei ole määritelty virallisissa IEEE-standardeissa ja ne on kuvattu useissa alan monenvälisissä sopimuksissa, mikä mahdollistaa spesifikaatioiden kehittämisen nopeuttamisen. Suosittuja 10GbE-moduulimuotoja ovat XENPAK (ja niihin liittyvät X2 ja XPAK), XFP ja SFP+ . PHY-moduulin muototekijän valintaan vaikuttavat kehityskustannukset, moduulin saatavuus, mediatyypit, virrankulutus ja moduulin koko. Saman linkin point-to-point -puolella voidaan käyttää eri muotoisia moduuleja, kunhan ne toteuttavat saman 10 GbE:n fyysisen kerroksen (esim. 10GBASE-SR lähiverkkoihin) ja kaapelityypin (optinen tai kupari).
XENPAK oli ensimmäinen moduulimuoto 10GE:lle ja sen koko oli suurin. Myöhemmin X2 ja XPAK, kilpailevat standardit pienemmällä moduulikoolla, ilmestyivät, mutta ne eivät saavuttaneet samaa menestystä markkinoilla kuin XENPAK. Sitten tuli vielä kompaktimpi XFP.
Uudempi ja yleisempi moduulimuoto on parannettu pienimuotoinen lähetin -vastaanotinmoduuli, joka tunnetaan nimellä SFP+ . Se luotiin Small Form Factor Transceiver Module (SFP) -muototekijän perusteella ANSI T11 Fibre Channel -ryhmän panoksilla . Tämä muoto on vielä kompaktimpi kuin XFP ja kuluttaa vähemmän virtaa. SFP+-moduuleista on tullut suosituin muototekijä 10GE-lähetin-vastaanotinjärjestelmissä [11] [12] . SFP+-moduulit muuntaa vain optisten ja sähköisten liitäntöjen välillä ilman kellon palautusta tai tietojen eheystarkastuksia, mikä saa porttiohjaimen tekemään enemmän työtä. SFP+-moduulit säilyttävät aiempien SFP-moduulien kompaktin koon ja saavuttavat suuremman porttitiheyden kuin XFP-moduuleilla. Ne mahdollistavat myös useiden vakiintuneiden mallien uudelleenkäytön, kuten 24 tai 48 portin kytkimien paneelisuunnittelun, jotka on asennettu 19 tuuman telineeseen .
Optiset moduulit liitetään säätimeen XAUI- , XFI- tai SerDes Framer Interface (SFI) -sähköliitännöillä. XENPAK-, X2- ja XPAK-lähetin-vastaanottimet käyttävät XAUI:ta ( XGXS ), neljän differentiaalisen parin kanavaa, joka on määritelty IEEE 802.3:n lausekkeessa 47. XFP-lähetin-vastaanottimet käyttävät XFI-liitäntää ja SFP+-moduulit SFI-liitäntää. XFI- ja SFI-liitännöissä signaali lähetetään yhden differentiaaliparin kautta käyttäen IEEE 802.3 lausekkeessa 49 määriteltyä 64/ 66-bittistä koodausta .
SFP+-moduulit voidaan jakaa kahteen tyyppiin ohjaimen liitännän mukaan: lineaariset ja rajoittavat. Rajoitusmoduuleja käytetään viestintään pitkiä matkoja, esimerkiksi 10GBASE-LRM:lle, ja muissa tapauksissa lineaariset moduulit ovat parempia [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 ja 1850 MHz km @ 950 nm |
1 dB/km @ 1300/1550 nm |
0,4 dB/km @ 1300/1550 nm |
| Nimi | Vakio | Tila | Lähetysväline | OFC-liitin tai RF-liitin | Lähetin-vastaanotinmoduulit | Etäisyydet (km) |
Kuitujen lukumäärä | Rivit (⇅) |
Huomautuksia |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 10 Gigabit Ethernet (10 GbE) - (tiedonsiirtonopeus: 10 Gbps - linjakoodaus : 64b/66b × NRZ - linjanopeus: 10,3125 Gbaud - Full duplex ) [15] [16] [17] | |||||||||
| 10GBASE -CX4 |
802.3ak-2004 (CL48/54) |
vanhentunut | twinax-kaapelin tasapainotetut linjat |
CX4 (SFF-8470) (IEC 61076-3-113) ( IB ) |
XENPAK[18 ] X2XFP |
0,015 | neljä | neljä | Tietokeskuksille ; _ linjakoodaus: 8b/10b × NRZ -linjanopeus: 4x 3,125 Gbaud = 12,5 Gbaud |
| 10GBASE -KX4 |
802.3ap-2007 (CL48/71) |
vanhentunut | kuparijohtimet levyissä | Ei käytössä | Ei käytössä | 0,001 | neljä | neljä | painetut piirilevyt ; linjakoodaus: 8b/10b × NRZ -linjanopeus: 4x 3,125 Gbaud = 12,5 Gbaud |
| 10GBASE -LX4 |
802.3ae-2002 (CL48/53) |
vanhentunut | Kuitu 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 | yksi | neljä | WDM ; [19] Linjakoodaus: 8b/10b × NRZ Linjanopeus: 4x 3,125 Gbaud = 12,5 GBaud Tilan leveys: 500 MHz km |
| OSx: 10 | |||||||||
| 10GBASE -SW |
802.3ae-2002 (CL50/52) |
ajankohtainen | kuitu 850 nm |
SC LC |
SFP+ XPAK |
OM1: 0,033 | 2 | yksi | WAN ; WAN-PHY; linjanopeus: 9,5846 Gbaud yhdistettynä suoraan OC-192/STM-64 SONET/SDH-virtoihin. -ZW: -EW-versio tehokkaammalla optisella järjestelmällä |
| OM2: 0,082 | |||||||||
| OM3: 0,3 | |||||||||
| OM4: 0,4 | |||||||||
| 10GBASE -LW |
802.3ae-2002 (CL50/52) |
ajankohtainen | kuitu 1310 nm |
SC LC |
SFP+ XENPAK XPAK |
OSx: 10 | 2 | yksi | |
| 10GBASE -EW |
802.3ae-2002 (CL50/52) |
ajankohtainen | kuitu 1550 nm |
SC LC |
SFP+ | OSx: 40 | 2 | yksi | |
| 10GBASE -ZW |
omistusoikeus (ei IEEE:n kuvailemaa) |
ajankohtainen | OSx: 80 | ||||||
| 10GBASE -CR Direct Connect |
SFF-8431 (2006) |
ajankohtainen | twinaksiaalinen tasapainotettu |
SFP+ (SFF-8431) |
SFP+ | 0,007 0,015 0,1 |
yksi | yksi | Palvelinkeskuksen kaapelin tyyppi: passiivinen twinax (jopa 7 m), aktiivinen (jopa 15 m), aktiivinen optinen (AOC): (jopa 100 m) |
| 10GBASE -KR |
802.3ap-2007 (CL49/72) |
ajankohtainen | Levyissä kuparia | Ei käytössä | Ei käytössä | 0,001 | yksi | yksi | Painetuille piirilevyille ja taustalevyille |
| 10GBASE -SR |
802.3ae-2002 (CL49/52) |
ajankohtainen | kuitu 850 nm |
SC LC |
SFP+ XENPAK X2 XPAK XFP |
OM1: 0,033 | 2 | yksi | Tilan leveys: 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 |
omistusoikeus (ei IEEE:n kuvailemaa) |
ajankohtainen | kuitu 850 nm |
SC LC |
SFP+ XENPAK X2 XFP |
OM1: 0.1 | 2 | yksi | |
| OM2: 0,1 | |||||||||
| OM3: 0,1 | |||||||||
| OM4: 0,1 | |||||||||
| 10GBASE -LR |
802.3ae-2002 (CL49/52) |
ajankohtainen | kuitu 1310 nm |
SC LC |
SFP+ XENPAK X2 XPAK XFP |
OSx: 10 | 2 | yksi | |
| 10GBASE -LRM |
802.3aq-2006 (CL49/68) |
ajankohtainen | kuitu 1300 nm |
SC LC |
SFP+ XENPAK X2 |
OM2: 0,22 | 2 | yksi | Tilan leveys: 500 MHz km |
| OM3: 0,22 | |||||||||
| 10GBASE -ER |
802.3ae-2002 (CL49/52) |
ajankohtainen | kuitu 1550 nm |
SC LC |
SFP+ XENPAK X2 XFP |
OSx: 40 | 2 | yksi | |
| 10GBASE -ZR |
omistusoikeus (ei IEEE:n kuvailemaa) | ajankohtainen | OSx: 80 | -ER tehokkaammalla optiikalla | |||||
| 10GBASE -PR |
802.3av-2009 | ajankohtainen | kuitu lähetys: 1270 nm vastaanotto: 1577 nm |
SC | SFP+ XFP |
OSx: 20 | yksi | yksi | 10G EPON |
| Vakio | päivämäärä | Liitin [20] | keskiviikko | kaapelin tyyppi | Suurin kantama | Huomautuksia |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 10GBASE-T | 2006 | 8P8C | Kupari kierretty pari 4 paria |
Luokan E kanava, luokan 6 kaapeli. Luokan Ea kanava, luokan 6a tai 7 kaapeli (kierretty pari) | 55 m (luokka E, kat. 6) 100 m (luokka Ea, kat. 6a tai 7) |
Mahdollisuus käyttää uudelleen olemassa olevaa kaapeliinfrastruktuuria, suuri porttitiheys, suhteellisen suuri teho |
10 Gigabit Ethernetin kanssa käytettävien optisten kuitujen päätyyppejä on kaksi : yksimuotoinen (SMF) ja monimuotoinen (MMF) [21] . Yksimoodissa valonsäde seuraa yhtä polkua kuidun läpi, kun taas monimoodissa se seuraa useita polkuja, mikä johtaa erilaisiin tilaviiveisiin (DMD). SMF:ää käytetään viestintään pitkien etäisyyksien päähän ja MMF:ää alle 300 metrin etäisyyksille. SMF käyttää kapeampaa ydinkuitua (halkaisija 8,3 µm), mikä vaatii tarkempaa liitin-, jatkos- ja liitostyötä. MMF käyttää leveämpää ytimen halkaisijaltaan olevaa kuitua (50 tai 62,5 µm), ja sen etuna on se, että se pystyy käyttämään edullisia pystysuoraa pintaa emittoivia lasereita (VCSEL) lyhyillä etäisyyksillä. Lisäksi monimuotoliittimet ovat halvempia ja helpompia käsitellä. Yksimuotokaapeleiden etuna on niiden suorituskyky pitkillä etäisyyksillä [22] .
802.3-standardi edellyttää FDDI - yhteensopivien MMF-kuitujen käyttöä: niiden sydämen halkaisija on 62,5 mikronia ja modaalinen vähimmäiskaistanleveys 160 MHz km aallonpituudella 850 nm. Tällaisia kuituja on käytetty 1990 - luvun alusta lähtien FDDI - ja 100BaseFX - verkoissa . 802.3-standardit viittaavat myös standardiin ISO/IEC 11801 , joka kuvaa monimuotokuitutyypit OM1 , OM2, OM3 ja OM4. Tyyppi OM1 käyttää myös halkaisijaa 62,5 µm, kun taas muut käyttävät 50 µm. 850 nm valossa modaalinen vähimmäiskaistanleveys on 200 MHz km OM1:lle, 500 MHz km OM2:lle, 2000 MHz km OM3:lle ja 4700 MHz km OM4:lle. FDDI-luokan kaapelit katsotaan vanhentuneiksi ja uusissa strukturoiduissa kaapelointijärjestelmissä käytetään OM3- tai OM4-kuitutyyppejä. OM3-tyyppi voi kuljettaa 10 GbE signaaleja jopa 300 metriin käyttämällä edullisia 10GBASE-SR-moduuleja (OM4-tyyppi voi toimia jopa 400 metriin) [23] [24] .
Eri tyyppisiä valokuitukaapeleita valmistetaan erivärisillä ulkoeristeillä. Yksimuotokuitu käyttää yleensä keltaista, monimuotokuitu yleensä oranssia (tyypeille OM1 ja OM2) tai sinivihreää (tyypit OM3 ja OM4). Kuituoptisissa järjestelmissä ei kuitenkaan ole pakollista värikoodausta nopeuksista ja tekniikoista riippuen (lukuun ottamatta APC-kulmakiillotettujen liitinpäiden vihreää väriä) [25] .
Käytössä on myös aktiivisia optisia kaapeleita (AOC), joissa optoelektroniset muuntimet liitetään suoraan optiseen kaapeliin ilman huollettuja optisia liittimiä. Muuntimet kytketään suoraan verkkokorttien ja kytkinlaitteiden modulaarisiin liittimiin. Nämä kaapelit ovat halvempia kuin täysimittaiset modulaariset optiset ratkaisut, koska valmistaja pystyy sovittamaan elektroniikan ja optiset komponentit käytettävän kaapelin pituuden ja kuitutyypin mukaan.
10GBASE-SR ("lyhyen kantaman") lähetin-vastaanottimia käytetään monimuotokuitujen kanssa ja ne käyttävät 850 nm lasereita [26] . 64-/66-bittinen fyysinen koodausalikerros (PCS) on määritelty IEEE 802.3:n lausekkeessa 49 ja fyysisestä tietovälineestä riippuvainen (PMD) lausekkeessa 52. Standardi tarjoaa sarjamuotoisen tiedonsiirron nopeudella 10,3125 Gbaud [27] .
Etäisyydet riippuvat monimuotokuidun tyypistä [23] [28] .
| Kuitutyyppi (halkaisija, µm) |
Etäisyydet (m) |
|---|---|
| FDDI-luokka (62.5) | 25 |
| OM1 (62,5) | 33 |
| OM2 (50) | 82 |
| OM3 (50) |
300 |
| OM4 (50) |
400 |
MMF-infrastruktuuri on halvempaa kuin SMF halpojen liittimien ansiosta. Liittimien hinta on alhaisempi kuiduilla, joilla on suuri ytimen halkaisija, koska ne eivät vaadi suurta tarkkuutta.
10GBASE-SR-lähettimet on toteutettu edullisilla ja pienitehoisilla VCSEL -tyyppisillä lasereilla . Käytettäessä optisia kaapeleita, kuten OM3 ja OM4 (niitä kutsutaan joskus lasereille optimoiduiksi), saavutetaan jopa 300-400 metrin kantama. 10GBASE-SR-lähetin-vastaanottimet ovat edullisimpia, pienitehoisia ja pienimuotoisia optisia moduuleja.
Vuonna 2011 10GBASE-SR-moduulien osuus kaikista toimitetuista 10GbE-porteista oli noin neljännes. [29]
On olemassa ei-standardeja halvempia vaihtoehtoja, joista joskus käytetään nimitystä 10GBASE-SRL (10GBASE-SR lite). Ne ovat keskenään yhteensopivia 10GBASE-SR:n kanssa, mutta toimivat vain 100 metrin etäisyyksillä.
10GBASE-LR ("pitkä ulottuvuus") -standardia käytetään yksimuotokuitujen kanssa ja se käyttää 1310 nm lasereita. PCS 64bit/66bit määritellään IEEE 802.3:n lausekkeessa 49 ja PMD on määritelty lausekkeessa 52. Standardi tarjoaa sarjamuotoisen tiedonsiirron nopeudella 10,3125 Gbaud.
10GBASE-LR-tekniikassa lähetys tapahtuu Fabry-Perot-interferometreihin perustuvilla lasereilla tai laserilla, joissa on hajautettu palaute (DFB). Tällaiset laserit ovat kalliimpia kuin VCSEL:it, mutta niillä on suuri teho ja pitkä aallonpituus, mikä mahdollistaa signaalien tehokkaan siirron ohuiden yksimuotokuitujen yli pitkiä matkoja. Tyypilliset etäisyydet 10GBASE-LR:lle ovat jopa 10 kilometriä, vaikka tämä riippuu käytetyn kuidun tyypistä.
10GBASE-LRM ("long reach multi-mode") variantti määriteltiin alun perin IEEE 802.3aq:ssa monimuotokuitu- ja 1310 nm lasereille. Tyypilliset etäisyydet ovat jopa 220 tai 300 metriä. Käytössä ovat IEEE 802.3 lausekkeen 49 64-/66-bit PCS ja 68. Standardi tarjoaa sarjamuotoisen tiedonsiirron nopeudella 10,3125 Gbaud [30] .
10GBASE-LRM-lähetin-vastaanottimia voidaan käyttää jopa 220 metrin etäisyydellä FDDI-luokan kuiduilla ja 220 metrin etäisyydellä OM1-, OM2-, OM3-tyypeissä. 10GBASE-LRM ei saavuta etäisyyksiä, joita vanhemmat 10GBASE-LX4-tekniikat voivat saavuttaa. Jotkut valmistajat, kuten Cisco ja HP, väittävät, että niiden optiset moduulit voivat toimia jopa 300 metrin etäisyydellä.
Jotkut 10GBASE-LRM-lähetin-vastaanottimet toimivat jopa 300 metrin etäisyyksillä käyttämällä tavallista yksimuotokuitua (SMF, G.652), mutta tämä yhdistelmä ei ole osa IEEE-standardia tai mitään sopimuksia [31] .
10GBASE-LRM-vastaanottimissa käytetään "elektronisen dispersion kompensoinnin" (EDC) tyyppistä taajuuskorjainta [32] .
10GBASE-ER ("laajennettu ulottuvuus") -standardi käyttää yksimuotokuitua ja tehokkaita 1550 nm lasereita. Käytetään IEEE 802.3 lausekkeen 49 mukaista 64-/66-bittistä PCS:tä ja lausekkeen 52. PMD:tä. Standardi tarjoaa sarjamuotoisen tiedonsiirron nopeudella 10,3125 Gbaud.
10GBASE-ER-tekniikassa lähetys suoritetaan ulkoisesti moduloidulla laserilla (EML) .
10GBASE-ER-lähetin-vastaanottimet mahdollistavat 10 gigabitin Ethernetin siirron jopa 30-40 kilometrin etäisyyksille [33] .
Jotkut valmistajat tarjoavat moduuleja käytettäväksi jopa 80 km:n etäisyydellä nimellä 10GBASE-ZR. Tällaisia fyysisiä parametreja ei ole standardoitu IEEE 802.3ae -standardin mukaan, ja ne ovat yleisesti käytettyjä 80 km:n ympäristön spesifikaatioita OC-192 / STM-64 SDH /SONET-standardeista. [34]
10GBASE-LX4 on porttityyppi, joka tukee monimuoto- ja yksimuotokuituja. Käytössä on neljä erillistä laseria, kukin nopeudella 3,125 Gb/s ja karkea WDM -kanavamultipleksointi : jokainen laser käyttää omaa aallonpituuttaan 1310 nm:n läpinäkyvyysikkunassa. Käyttää PCS 8bit/10bit IEEE 802.3 lausekkeesta 48 ja PMD lausekkeesta 53. [23]
LX4 mahdollistaa käytön jopa 300 metrin etäisyyksillä käyttämällä FDDI-, OM1-, OM2- ja OM3-monimuotokuituja (kaikkien näiden tyyppien modaalinen kaistanleveys on vähintään 500 MHz × km 1300 nm:n alueella).
Lisäksi 10GBASE-LX4-lähetin-vastaanottimet voivat toimia jopa 10 km:n etäisyydellä yksimuotokuiduilla.
10GBASE-PR (termin "PON") on määritelty IEEE 802.3av -standardissa menetelmäksi lähettää 10 Gigabit Ethernet passiivisten optisten verkkojen kautta . Lähetyksessä käyttäjälle käytetään 1577 nm laseria ja käyttäjältä 1270 nm:n laseria. PMD on määritelty kohdassa 75. Käyttäjille suunnatun tiedonsiirron sarjoitettu datanopeus on 10,3125 Gb / s, käytetään yksi-moneen-topologiaa (puumainen - yksi kytkinportti palvelee useita käyttäjiä, jotka on kytketty tähän passiivisen optisen verkon haaraan ).
10GBASE-PR-lähetin-vastaanottimia on saatavana yhdellä kolmesta tehobudjetista: PR10, PR20, PR30.
Useat toimittajat tarjoavat optisia moduuleja, jotka kuljettavat kaksisuuntaisia 10 Gb/s signaaleja yhden yksimuotokuidun kautta . Näiden moduulien liittäminen vastaa toiminnallisesti 10GBASE-LR:tä tai -ER:ää, mutta käyttää yhtä kuitua kahden kuidun sijasta LR/ER:ssä (yksi lähetykseen ja toinen vastaanottoon). Tämä saavutetaan samalla tavalla kuin 1000Base-BX10 gigabitin standardeissa käyttämällä passiivista prismaa jokaisen optisen moduulin sisällä ja lähetin-vastaanottimia, jotka toimivat kahdella aallonpituudella, kuten 1310nm/1490nm tai 1490nm/1550nm. Moduuleita on saatavana eri tehotasoilla ja ne voivat toimia 10 - 80 km:n etäisyyksillä [35] [36] . Niitä kutsutaan usein nimellä 10GBASE-BX , vaikka 10GBASE-BR olisikin oikeampi 64-/66-bittisen koodauksen käytön vuoksi.
10 Gigabit Ethernet voidaan siirtää kuparijohtimien kautta: twinax-kaapelin kautta, kierretyn parin kautta ja piirilevyjen kautta ( taustalevyjen kautta ).
10GBASE-CX4 on ensimmäinen 10 gigabitin Ethernet-siirto kuparin kautta, kuvattu 802.3:ssa (802.3ak-2004 standardi). Käytetty PCS XAUI, jossa on 4 paria (lauseke 48) ja kuparikaapeleita, jotka ovat samanlaisia kuin InfiniBand-tekniikan kaapeleita. Suurin etäisyys on noin 15 metriä. Jokainen differentiaalipari kuljettaa 3,125 Gbaud signaaleja.
10GBASE-CX4:n etuja ovat virrankulutus, alhainen hinta ja alhainen latenssi . CX4-liittimillä on kuitenkin suuri muotokerroin ja ne käyttävät isompia kaapeleita kuin uudemmat yksiparikaapelit SFP+-moduuleilla. CX4 tarjoaa myös lyhyempiä etäisyyksiä kuin 10GBASE-T, ja käytetty kaapeli on jäykempi ja huomattavasti kalliimpi kuin kategorian 5 tai luokan 6 suojaamaton kierretty pari (UTP).
10GBASE-CX4-porteilla varustettujen laitteiden toimitukset ovat hyvin pieniä [29] , mutta jotkut toimittajat tarjoavat CX-4-liitäntöjä 10GBASE Ethernetille tai useiden kytkimien pinoamiseen, huomioiden CX4:n hieman alhaisemman latenssin [37] .
Kaksi laitetta, joissa on portit SFP+-moduulien liittämiseen, voidaan liittää erikoiskaapelilla, jonka liittimissä on irrotettavat päät SFP+-moduulien muodossa. Tällaisia kaapeleita kutsutaan nimellä "Direct Attach" (DA), "Direct Attach Copper" (DAC), 10GSFP+Cu, 10GBASE-CR [38] , 10GBASE-CX1, SFP+, "10GbE Cu SFP -kaapeli". Lyhyissä suoraan kiinnitetyissä kaapeleissa käytetään passiivista twinax-kaapelikokoonpanoa , kun taas pidemmät, joita joskus kutsutaan aktiivisiksi optisiksi kaapeleiksi (AOC), käyttävät optiseen kaapeliin integroituja lyhytaaltoisia optisia lähetin-vastaanottimia [39] . Molemmat kaapelityypit kytketään suoraan SFP+ -liittimeen. Tällaisilla suoraliitoskaapeleilla on kiinteä kaapelin pituus, tyypillisesti 1–7 m (passiivisten kaapelien tapauksessa) tai 15 m ( aktiivinen kaapeli ) [40] [41] tai enintään 100 m pitkä (aktiiviset optiset kaapelit). ). Kuten 10GBASE-CX4-versio, nämä kaapelit tarjoavat alhaisen virrankulutuksen, alhaiset kustannukset ja alhaisen latenssin tiedonsiirron. Toisin kuin CX4, käytetään vähemmän tilaa vieviä kaapeleita ja kompaktimpaa SFP+ -muototekijää. Suoraan kiinnitettävät SFP+ -kaapelit ovat erittäin suosittuja nykyään, ja niitä käytetään useammissa porteissa kuin 10GBASE-SR [29] .
802.3ap Task Force on kehittänyt tapoja kuljettaa 10 Gigabit Ethernetiä taustalevyjen, kuten blade-palvelimien ja modulaaristen reitittimien ja kytkimien kautta, jotka käyttävät kytkettäviä linjakortteja . 802.3ap mahdollistaa signaalin lähettämisen jopa 1 metrin etäisyyksille painettujen piirilevyjen kuparijohtimien yli, kaksi liitintä on sallittu. Standardi määrittelee kaksi porttityyppiä 10Gbps:lle ( 10GBASE-KX4 ja 10GBASE-KR ) ja yhden tyypin 1Gbps:lle (1000Base-KX). Valinnainen Forward Error Correction (FEC) -kerros, automaattinen neuvotteluprotokolla, linjan laadun arviointi 10GBASE-KR:lle (kolmipinninen FIR- vastaanottosuodatinasetus ) voidaan toteuttaa valinnaisesti. Automaattisen neuvotteluprotokollan avulla voit vaihtaa 1000Base-KX, 10GBASE-KX4, 10GBASE-KR tai 40GBASE-KR4 (802.3ba) välillä. [42]
Nykyaikaisissa taustalevyrakenteissa käytetään 10GBASE-KR:ää 10GBASE-KX4:n sijaan [29] .
10GBASE-KX4Käytössä on 4 rinnakkaista datakanavaa, fyysinen koodaus on sama kuin 10GBASE-CX4 (IEEE 802.3 -standardin lauseke 48).
10GBASE-KRKäytetään yhtä differentiaaliparia ja fyysistä 10GBASE-LR/ER/SR-koodausta (IEEE 802.3 -standardin lauseke 49).
10GBASE-T ( IEEE 802.3an-2006 ) on vuoden 2006 standardi, joka mahdollistaa 10 Gb/s Ethernetin lähettämisen suojaamattoman tai suojatun kierretyn parin kautta jopa 100 metrin (330 jalan ) etäisyydelle [43] . Täysi 100 metrin kantama vaatii luokan 6a kaapelin, kun taas luokan 6 kaapeli mahdollistaa tiedonsiirron noin 55 metrin etäisyyksille (riippuen asennuksen laadusta ja siirto-ominaisuuksista 500 MHz asti). 10GBASE-T:n kaapelointiinfrastruktuuri on taaksepäin yhteensopiva 1000Base-T Gigabit Ethernet -standardin kanssa, mikä mahdollistaa laitteiden asteittaisen päivittämisen 1 gigabitistä 10 gigabittiin. käyttämällä automaattista nopeudentunnistusta. 10 gigabitin standardi käyttää ylimääräistä linjakoodausta , mikä saa 10GBASE-T-lähiverkkoihin hieman suuremman viiveen verrattuna muihin 10 gigabitin standardeihin. Pakettien latenssi on 2-4 mikrosekuntia verrattuna 1-12 mikrosekuntiin 1000Base-T:ssä (riippuen paketin koosta [44] ) [45] [46] . 10GBASE-T LAN -verkkoja tukevia siruja on ollut saatavilla useilta yrityksiltä vuodesta 2010 [47] [48] [49] [50] , ne kuluttavat tehoa luokkaa 3-4 W [51] .
10GBASE-T-tekniikat käyttävät laajalti käytettyä IEC 60603-7 8P8C -moduuliliitintä, jota käytetään hitaampiin Ethernet-standardeihin kierretyn parin kautta. Kaapelin yli lähetettävä signaali käyttää 500 MHz:n taajuuksia, tämän taajuuden saavuttamiseksi tarvitaan balansoitu kierretty parikaapeli, jonka luokka on 6a tai parempi ( ISO/IEC 11801 muutos 2 tai ANSI/TIA-568-C.2). 100 metrin etäisyyksillä • Luokan 6 kaapelit 10GBASE-T-signaalia lyhyemmillä etäisyyksillä, jos ne ovat standardin ISO TR 24750 tai TIA-155-A mukaisia.
802.3an-standardi määrittelee fyysisen kerroksen modulaation 10GBASE-T:lle. Se käyttää Tomlinson-Harashim-esikoodausta (THP) ja 16 diskreettitason pulssisäätöavainnointia (PAM-16), joka on koodattu DSQ128-signaalikonstellaatiossa symbolinopeudella 800 miljoonaa symbolia sekunnissa [52] [53] . Ennen koodausta käytetään Low Density Check (LDPC) Forward Error Correction (FEC) -koodia [2048,1723] 2 . 1723 bittiä koodataan, pariteettitarkistusmatriisia sovelletaan yleistettyyn Reed-Solomon-koodiin [32,2,31] GF (2 6 ) -kentän yli. Muita 1536 bittiä ei ole koodattu. Jokaisessa 1723+1536-bittisessä lohkossa signalointiin ja virheiden havaitsemiseen käytetään 1+50+8+1 bittiä ja 3200 databittiä (lohkon siirtoaika on 320 ns). Tämä järjestelmä on merkittävä komplikaatio verrattuna triviaaliin PAM-5- koodaukseen, jota käytetään 1000Base-T Gigabit Ethernetissä kierretyn parin kautta.
Linjakoodaus 10GBASE-T-teknologiasta toimi perustana koodauksen kehittämiselle uusissa 2,5 GBASE-T- ja 5GBASE-T (802.3bz) -standardeissa , jotka toteuttavat 2,5 tai 5,0 Gbit/s nopeudet luokkien 5e ja 6 kuparikaapelointia käyttäen. infrastruktuuri [54] . Tällaiset kaapelit eivät salli 10GBASE-T:n käyttöä, mutta niitä voidaan käyttää 2,5 GBASE-T:lle tai 5GBASE-T:lle, jos nämä nopeudet on toteutettu verkkosovittimien ja kytkimien laitteisiin [55] .
10 Gigabit Ethernet -standardien kehittämisen aikana suuri kiinnostus 10 GbE:n käyttöön siirtona suuralueverkoissa (WAN) johti 10 GbE:n WAN-fyysisen kerroksen kuvaukseen. Tämä kerros kapseloi Ethernet-paketit SONET OC-192c -kehyksiin ja toimii hieman pienemmällä nopeudella 9,95328 Gbps kuin LAN -vaihtoehdot .
WAN-fyysiset kerrokset käyttävät samoja 10GBASE-S-, 10GBASE-L- ja 10GBASE-E-optisia PMD-tekniikoita, ja niitä kutsutaan vastaavasti nimillä 10GBASE-SW, 10GBASE-LW ja 10GBASE-EW. PCS-koodaus on 64 bittiä/66 bittiä IEEE 802.3 lausekkeen 49 ja PMD lausekkeen 52 mukaan. Se käyttää myös kohdassa 50 määriteltyä WAN Interface Sublayer (WIS) -alikerrosta, joka lisää kapseloinnin yhteensopivuuden varmistamiseksi SONET STS-192c -tietokehysmuodon kanssa [23] .
WAN-fyysiset kerrokset suunniteltiin liittämään OC-192/STM-64 SDH/SONET -laitteita käyttämällä kevyitä SDH/SONET-kehyksiä nopeudella 9,953 Gbps.
WAN PHY mahdollistaa signaalin lähettämisen jopa 80 km:n etäisyydelle kuidun tyypistä riippuen.
| Ethernet - lähiverkkotekniikoiden perhe | |
|---|---|
| Nopeudet |
|
| Yleiset artikkelit |
|
| historiallinen |
|
| Lähetin-vastaanottimet | |
| Liitännät | |
| Kaikki artikkelit Ethernetistä | |