10Gb和100Gb以太网卡内的时钟频率是多少?


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据我了解,一个10Gb以太网卡能够每秒将10Gb放在(例如)光缆上。现在,天真的,要使这种情况发生在硬件中,将需要一个运行10 GHz时钟的网卡。

通过在两个边沿上计时可以使该频率减半,但是5GHz对于晶体管来说仍然很高。对于100Gb以太网,50GHz似乎完全不合理。

(例如)运行10Gb以太网卡的时钟的时钟频率是多少?是否有一些技巧可以将这个频率从“原始” 10GHz频率降低?

Answers:


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您是正确的,那么高的频率将完全无法控制。每个频率发送一位也会对各种类型的无线电传输造成问题。因此,我们拥有允许发送多于一位的调制技术。

术语:波特,大多数人会记住从电话调制解调器时代起的术语,即通信介质运行的符号率。一个符号可以包含一个以上的位,因此发送多位符号可以在较低的频率下实现更高的吞吐量。

  • 10MbE(10Base-T)使用非常简单的反向曼彻斯特编码,10 Mbaud和单个-2.5v / 2.5v差分对在各个方向上进行通信。

  • 100MbE(100Base-TX)使用4B / 5B编码,125 Mbaud和单个-1.0 / 1.0v差分对在每个方向上进行通信。因此,每个方向上4 / 5b * 125 MHz = 100Mb。

  • 1GbE(1000Base-T)使用PAM-5 TCM,与100MbE相同的125 Mbaud,所有四个-1.0 / 1.0v差分对同时用于双向通信。PAM-5编码允许5种状态,但是网格调制在任何给定时间将每个端点限制为2,因此在每个符号中发送2位。因此125M / s * 4 * 2b = 1Gbps。

    旁注:1GbE仅使用一对来协商初始连接。如果电缆只有这对电缆有效,则可能导致网卡似乎无响应。同样,几乎所有新的NIC都可以在4对中的任何一个上进行协商,从而启用自动MDI / MDI-X(但这不是规范的要求)。1000Base-T需要Cat5e电缆。1000Base-TX简化的NIC,但需要Cat6电缆;它出于各种原因从未动摇。

  • 10GbE使用PAM-16 DSQ128编码,833 Mbaud,和以前一样4对。带有LDPC纠错功能的新型PAM-16 DSQ-128非常复杂,因此我不会尝试说明它的工作原理,只是说即使在仅额定500MHz(或更低的电缆)上也能有效地发送每个符号3位信息某些情况)。因此833.3 MHz * 4 * 3b = 10Gbps。

    旁注:10GbE需要使用Cat6a电缆进行100m的操作,使用Cat6进行55m的电缆,并且可以与Cat5e一起使用以用于非常短的电缆。由于与100m标准长度不同,因此不建议使用Cat6a以外的电缆。此外,较旧的NIC没有获得在100m距离上发送10GbE所需的增益,并且只能使用较短的电缆-如果您拥有第一代10GbE NIC,请与制造商联系,以获取详细信息。

  • 40GbE100GbE目前没有最终的铜线标准。有两个40GBase-T提议。第一种使用与10Gbase-T相同的技术,但速度提高了4倍,并且要求电缆认证的频率约为1600MHz。第二种使用PAM-32 DSQ-512,并要求以〜1200MHz的速率布线(更高的复杂度意味着相对昂贵的NIC)。两者都可能使用LDPC来允许使用稍微被低估的电缆。

    连接器:40或100GbE都不会使用C8P8(俗称RJ-45)连接器,但可能是它的一种变体,称为GG45,在连接器的四个角处有4对。还有一个中间连接器,ARJ45-HD,带有用于10MbE-10GbE(RJ-45)和40GbE-100GbE(GG45)的引脚。TERA是额定1000 MHz的竞争连接器,似乎不太可能成为新标准。

    布线:Cat7和Cat7a是额定为600 MHz和1200 MHz的布线标准。它们最初称为CatF和CatFa。已建议Cat8.1和Cat8.2的额定频率为1600和2000 MHz。

    关于是否会有100GBase-T标准存在一些争论,因为就目前的技术而言,Cat7a,Cat8.1和Cat8.2仅将分别承载10m,30m和50m。Cat7a及其以上版本与Cat6a及其以下版本已经是截然不同的电缆,因此需要对单对电缆和整个电缆进行屏蔽。暗示这些连接可行的测试也没有证明在商业上可行的实现。有合理的推测,将来更先进/更灵敏的电路可能会在某些时候承载100GbE,但这只是推测。

  • 值得一提的是:10GBase-R,40GBase-R和100GBase-R是针对10GbE,40GbE和100GbE的光纤规格系列,这些规格均已标准化。这些型号都有短距离(-SR,400m),长距离(-LR,10km),扩展(-ER,40km),专有(-ZR,80km)和EPON / x(-PR / x,20km)范围。它们都使用通用的64b / 66b编码,10.3125 GBaud,并简单地使用更多的“通道”来增加容量(分别为1、4和10)-通道是同一根光缆上不同波长的光。200GBase专有实现正在以标准化的方式工作,尽管具有调制的DWDM频率,范围高达2Mm。


我很少能真正从中获得答案,而不仅仅是获得解决方案。谢谢你,先生。
dyasny 2015年

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克里斯·S(Chris S)已经给出了正确的答案:波特,不是bps

但是除此之外,5GHz并不是“晶体管可支持的高度”。有市售的太赫兹晶体管。

当然,传输线上的GHz信号很难屏蔽超过几毫米的噪声。另一方面,光信号...

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