Физический уровень Ethernet - Ethernet physical layer
Стандартный разъем 8P8C (часто называемый RJ45 ), наиболее часто используемый в кабелях категории 5 , одном из типов кабелей, используемых в сетях Ethernet. | |
Стандарт | IEEE 802.3 (с 1983 г.) |
---|---|
Физические носители | Коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно |
Топология сети | Точка-точка, звезда, автобус |
Основные варианты | 10BASE5 , 10BASE2 , 10BASE-T , 100BASE-TX , 1000BASE-T , 10GBASE-T |
Максимальное расстояние | 100 м (328 футов) по витой паре, до 100 км по оптоволокну |
Режим работы | дифференциальный (симметричный), оптический, несимметричный |
Максимальный битрейт | От 1 Мбит / с до 400 Гбит / с |
Уровни напряжения | ± 2,5 В (по витой паре) |
Общие типы разъемов | 8P8C, LC, SC, ST |
Ethernet Физический уровень является физический уровень функциональность Ethernet семейства компьютерных сетевых стандартов. Физический уровень определяет электрические или оптические свойства и скорость передачи физического соединения между устройством и сетью или между сетевыми устройствами. Он дополняется уровень МАС и логического канального уровня .
Физический уровень Ethernet развивался за время своего существования, начиная с 1980 года, и включает в себя несколько интерфейсов физических носителей и несколько порядков скорости от 1 Мбит / с до 400 Гбит / с . Диапазон физических сред - от громоздкого коаксиального кабеля до витой пары и оптического волокна со стандартизованной дальностью действия до 40 км. В общем, программное обеспечение стека сетевых протоколов будет работать одинаково на всех физических уровнях.
Многие адаптеры Ethernet и порты коммутатора поддерживают несколько скоростей за счет использования автосогласования для установки скорости и дуплексного режима для достижения наилучших значений, поддерживаемых обоими подключенными устройствами. Если автосогласование не удается, некоторые многоскоростные устройства определяют скорость, используемую их партнером, но это может привести к несоответствию дуплексного режима . За редкими исключениями порт 100BASE-TX ( 10/100 ) также поддерживает 10BASE-T, а порт 1000BASE-T ( 10/100/1000 ) также поддерживает 10BASE-T и 100BASE-TX. Большинство портов 10GBASE-T также поддерживают 1000BASE-T, некоторые даже 100BASE-TX или 10BASE-T. Хотя на автосогласование практически можно положиться для Ethernet по витой паре , несколько оптоволоконных портов поддерживают несколько скоростей. В любом случае даже многоскоростные оптоволоконные интерфейсы поддерживают только одну длину волны (например, 850 нм для 1000BASE-SX или 10GBASE-SR).
К 2007 году 10 Gigabit Ethernet уже использовался как в корпоративных, так и в операторских сетях, с ратификацией 40 Gbit / s и 100 Gigabit Ethernet . В 2017 году самым быстрым дополнением к семейству Ethernet стало 200 и 400 Гбит / с .
Соглашения об именах
Как правило, слои именуются в соответствии с их спецификациями:
- 10, 100, 1000, 10G, ... - номинальная, используемая скорость наверху физического уровня (без суффикса = мегабит / с, G = гигабит / с), исключая линейные коды, но включая другие служебные данные физического уровня ( преамбула , ЮФО , ИПГ ); некоторые WAN PHY ( W ) работают с немного сниженным битрейтом по соображениям совместимости; закодированные подуровни PHY обычно работают с более высокими битрейтами
- BASE, BROAD, PASS - указывает сигнализацию основной полосы , широкополосной или полосы пропускания соответственно
- -T, -T1, -S, -L, -E, -Z, -C, -K, -H ... - medium ( PMD ): T = витая пара , -T1 = однопарная витая пара, S = Короткая длина волны 850 нм ( многомодовое волокно ), L = длина волны 1300 нм (в основном одномодовое волокно ), E или Z = сверхдлинная длина волны 1500 нм (одномодовое), B = двунаправленное волокно (в основном одномодовое волокно) ) с использованием WDM , P = пассивный оптический ( PON ), C = медный / твинаксиальный , K = объединительная плата , 2 или 5 или 36 = коаксиальный кабель с радиусом действия 185/500/3600 м (устаревший), F = волокно, различные длины волн, H = пластиковое оптическое волокно
- X, R - метод кодирования PCS ( зависит от поколения): X для блочного кодирования 8b / 10b ( 4B5B для Fast Ethernet), R для кодирования больших блоков ( 64b / 66b )
- 1, 2, 4, 10 - для LAN PHY указывает количество полос, используемых на ссылку; для WAN PHY указывает радиус действия в километрах
Для 10 Мбит / с кодировка не указана, поскольку во всех вариантах используется манчестерский код . Большинство слоев витой пары используют уникальную кодировку, поэтому чаще всего используется просто -T .
Охват , особенно для оптических соединений, определяются как максимально достижимая длиной линии связи , который гарантированно работает , когда все параметры канала выполнены ( модальные полосы пропускания , затухание , вносимые потери и т.д.). При лучших параметрах канала часто может быть достигнута более длинная и стабильная длина канала. И наоборот, канал с худшими параметрами канала тоже может работать, но только на меньшем расстоянии. Досягаемость и максимальное расстояние имеют одно и то же значение.
Физические уровни
В следующих разделах приводится краткое описание официальных типов носителей Ethernet. В дополнение к этим официальным стандартам многие поставщики по разным причинам внедрили собственные типы носителей - часто для поддержки больших расстояний по оптоволоконным кабелям.
Ранние реализации и 10 Мбит / с
Ранние стандарты Ethernet использовали манчестерское кодирование, чтобы сигнал самосинхронизировался и на него не влияли фильтры высоких частот .
Имя | Стандарт (пункт) | Общие разъемы | Охват ссылки | Требуемый кабель | Описание |
---|---|---|---|---|---|
Коаксиальный кабель | |||||
Xerox экспериментальный Ethernet | Собственный (1976) | Кран вампира | 1 км | 75 Ом коаксиальный | Первоначальная реализация Ethernet 2,94 Мбит / с имела восьмибитные адреса и другие различия в формате кадра. |
10BASE5 | 802.3-1983 (8) | AUI , N , вампир | 500 м | RG-8X | В исходном стандарте используется один коаксиальный кабель, в котором соединение выполняется путем врезания в один кабель и просверливания до контакта с сердечником и экраном. В значительной степени устаревшие, хотя из-за широкого распространения в начале 1980-х некоторые системы все еще могут использоваться. Был известен также как DIX Standard (до 802.3) и позже как Thick-Ethernet (в отличие от 10BASE2, thinnet). 10 Мбит / с по дорогостоящему коаксиальному кабелю RG-8X 50 Ом , топология электрической шины с обнаружением коллизий . Устарело с 2003 г. |
10BASE2 | 802.3a-1985 (10) | BNC , EAD / TAE-E | 185 кв.м. | RG-58 | Коаксиальный кабель 50 Ом соединяет машины друг с другом, каждая машина использует Т-образный соединитель для подключения к своей сетевой карте . Требуются терминаторы на каждом конце. В течение многих лет с середины до конца 1980 года это был доминирующий стандарт Ethernet. Также называется Thin Ethernet , Thinnet или Cheapernet . 10 Мбит / с по коаксиальному кабелю RG-58 , топология шины с обнаружением коллизий. Устарело с 2011 г. |
10ШРОГ36 | 802.3b-1985 (11) | F | 1800 м при VF 0,87 | 75 Ом коаксиальный | Ранний стандарт, поддерживающий Ethernet на больших расстояниях. В нем использовались методы широкополосной модуляции, аналогичные используемым в системах кабельных модемов , и работала по коаксиальному кабелю. 10 Мбит / с, кодированная модулированная сигнализация NRZ ( PSK ) по высокочастотной несущей, широкополосный коаксиальный кабель, шинная топология с обнаружением коллизий. Устарело с 2003 г. |
Витая пара | |||||
1BASE5 | 802.3e-1987 (12) | 8P8C ( МЭК 60603-7 ) | 250 м | по голосу | Также называется StarLAN . Работает со скоростью 1 Мбит / с по витой паре с активным концентратором, звездообразная топология . Несмотря на коммерческий провал, 1BASE5 определил архитектуру для всей последующей эволюции Ethernet на витой паре. Устарело с 2003 г. |
StarLAN 10 | Собственный (1988) | 8P8C | 100 м | по голосу | 10 Мбит / с по медной витой паре, звездообразная топология - преобразована в 10BASE-T |
LattisNet UTP | Собственный (1987) | 8P8C | 100 м | по голосу | 10 Мбит / с по медной витой паре, звездообразная топология - преобразована в 10BASE-T |
10BASE-T | 802.3i-1990 (14) | 8P8C ( МЭК 60603-7 ) | 100 м | Кот-3 | Работает по четырем проводам (две витые пары ). Повторителя концентратор или коммутатор находится в центре и имеет порт для каждого узла. Такая же конфигурация используется для 100BASE-T и Gigabit Ethernet. Кабельная система на основе медной витой пары, топология «звезда» - прямое развитие 1BASE-5 . По состоянию на 2018 год, все еще широко поддерживается. |
10BASE-Te | 802.3az-2010 (14) | 100 м | Кот-5 | Энергоэффективный вариант Ethernet 10BASE-T с использованием сигнала пониженной амплитуды по кабелю категории 5 , полностью совместимый с узлами 10BASE-T. | |
10BASE-T1L | 802.3cg-2019 (146) | МЭК 63171-1, МЭК 63171-6 | 1000 м | Ethernet по одной витой паре для промышленных приложений | |
10BASE-T1S | 802.3cg-2019 (147) | 15 м | Ethernet по одной витой паре для автомобильных приложений, включая PoDL | ||
Волоконно-оптический кабель | |||||
FOIRL | 802.3d-1987 (9.9) | ST | 1000 м | FDDI стиле ММФ | Волоконно-оптическая связь между повторителями ; оригинальный стандарт Ethernet по оптоволокну, замененный 10BASE-FL |
10BASE-F | 802.3j-1993 (15) | Общий термин для семейства стандартов Ethernet 10 Мбит / с, использующих оптоволоконный кабель: 10BASE-FL , 10BASE-FB и 10BASE-FP . Из них только 10BASE-FL получил широкое распространение. 10 Мбит / с по оптоволоконной паре | |||
10BASE-FL | 802.3j-1993 (15 и 18) | ST | 2000 м | ММЖ в стиле FDDI | Обновленная версия стандарта FOIRL для конечных узлов, дальность действия 2 км по многомодовому волокну в стиле FDDI , длина волны 850 нм |
10BASE-FB | 802.3j-1993 (15 и 17) | 2000 м | Предназначен для магистральных сетей, соединяющих несколько концентраторов или коммутаторов в качестве прямого преемника FOIRL; не рекомендуется 2011. | ||
10BASE ‑ FP | 802.3j-1993 (15 и 16) | 1000 м | Пассивная звездообразная сеть , не требующая ретранслятора, никогда не была реализована. Устарело с 2003 г. |
Fast Ethernet
Все варианты Fast Ethernet используют звездообразную топологию и обычно используют линейное кодирование 4B5B .
Имя | Стандарт (пункт) | Общие разъемы | Описание |
---|---|---|---|
Витая пара | |||
100BASE ‑ T | 802.3u-1995 (21) | Термин для любого из трех стандартов Ethernet 100 Мбит / с по витой паре. Включает 100BASE-TX , 100BASE-T4 и 100BASE-T2 . По состоянию на 2009 год 100BASE-TX полностью доминировал на рынке и может считаться синонимом 100BASE-T в неформальном использовании. | |
100BASE-TX | 802.3u-1995 (24, 25) | 8P8C (стандарт FDDI TP-PMD, ANSI INCITS 263-1995) | 4B5B Кодированная сигнализация MLT-3 , кабель категории 5 с двумя витыми парами. По состоянию на 2018 год по-прежнему очень популярен. |
100BASE-T4 | 802.3u-1995 (23) | 8P8C ( МЭК 60603-7 ) | Кодированная сигнализация 8B6T PAM-3 , кабель категории 3 (используемый для установок 10BASE-T) с использованием четырех витых пар. Ограничено полудуплексом. Устарело с 2003 г. |
100BASE-T2 | 802.3г-1998 (32) | 8P8C ( МЭК 60603-7 ) | Кодированная сигнализация PAM-5, медный кабель CAT3 с двумя витыми парами, топология звезды. Поддерживает полнодуплексный режим. Функционально он эквивалентен 100BASE-TX, но поддерживает старый телефонный кабель. Однако для обработки требуемых схем кодирования требуются специальные сложные процессоры цифровых сигналов, что делает этот вариант довольно дорогим в то время. Он появился намного позже появления на рынке 100BASE-TX. 100BASE-T2 и 100BASE-T4 не получили широкого распространения, но некоторые технологии, разработанные для них, используются в 1000BASE-T . Устарело с 2003 г. |
100BASE-T1 | 802.3bw-2015 (96) | не указано | Использует модуляцию PAM-3 со скоростью 66,7 МБод по одной двунаправленной витой паре длиной до 15 м; три бита кодируются как два троичных символа. Он предназначен для автомобильной промышленности. |
100BaseVG | 802.12–1994 | 8P8C | Стандартизован другой подгруппой IEEE 802, 802.12, потому что он использовал другую, более централизованную форму доступа к среде ( приоритет спроса ). Предложено Hewlett-Packard . По своей сути полудуплексный, для этого требовалось четыре пары кабеля Cat-3. Устаревший стандарт был отменен в 2001 году. |
Канал HDMI Ethernet | HDMI 1.4 (2009 г.) | HDMI | HEC использует гибрид для смешивания и разделения сигналов передачи и приема 100BASE-TX по одной витой паре. |
Волоконно-оптический кабель | |||
100BASE ‑ FX | 802.3u-1995 (24, 26) | СТ, СК | 4B5B Сигнализация с кодированием NRZI , две нити многомодового оптического волокна с использованием длины волны 1300 нм. Максимальная длина составляет 400 метров для полудуплексных соединений (чтобы гарантировать обнаружение коллизий) или 2 километра для полнодуплексных соединений. Спецификации в значительной степени заимствованы из FDDI . |
100BASE ‑ SX | ТИА- 785 (2000) | СТ, СК | 100 Мбит / с Ethernet по многомодовому оптоволокну. Максимальная длина 300 метров. В 100BASE-SX использовалась коротковолновая (850 нм) оптика, которую можно было использовать совместно с 10BASE-FL , что сделало возможной схему автосогласования с оптоволоконными адаптерами 10/100. |
100BASE ‑ BX10 | 802.3ah-2004 (58, 66) | ST, SC, LC | Ethernet 100 Мбит / с в двух направлениях по одной нити одномодового оптического волокна . Оптический мультиплексор используется для разделения передаваемых и принимаемых сигналов на разные длины волн (1530 и 1310 нм), позволяя им использовать одно и то же волокно. Поддерживает расстояние до 10 км, только полнодуплексный режим. |
100BASE-LX10 | 802.3ah-2004 (58) | ST, SC, LC | 100 Мбит / с Ethernet до 10 км по паре одномодовых волокон с использованием длины волны 1310, только полнодуплексный режим. |
1 Гбит / с
Все варианты Gigabit Ethernet используют звездообразную топологию. Варианты 1000BASE-X используют кодировку 8b / 10b PCS. Первоначально полудуплексный режим был включен в стандарт, но с тех пор от него отказались. Очень немногие устройства поддерживают гигабитную скорость в полудуплексе.
Имя | Стандарт (пункт) | Общие разъемы | Описание |
---|---|---|---|
Витая пара | |||
1000BASE-T | 802.3ab-1999 (40) | 8P8C ( МЭК 60603-7 ) | Кодированная сигнализация PAM-5 , по крайней мере кабель категории 5 , с категорией 5e настоятельно рекомендуется использовать медный кабель с четырьмя витыми парами. Каждая пара используется одновременно в обоих направлениях. Чрезвычайно широкое распространение. |
1000BASE-T1 | 802.3bp-2016 (97) | не указано | Использует одиночную двунаправленную витую пару только в полнодуплексном режиме; кабели , рассчитанные на радиус действия 15 м ( автомобильный сегмент связи ) или 40 м ( дополнительный сегмент связи ), предназначенные для автомобильного и промышленного применения; он использует кодирование 80B / 81B в PCS, сигнализацию PAM-3 со скоростью 750 МБод (три бита, передаваемые как два троичных символа) и включает исправление ошибок Рида – Соломона . |
1000BASE-TX | ТИА-854 (2001 г.) | 8P8C ( МЭК 60603-7 ) | Требуется кабель категории 6 . Не реализовано, отозвано. |
Опто-волоконный кабель | |||
1000BASE-SX | 802.3z-1998 (38) | ST, SC, LC | 8B10B Кодированная передача сигналов NRZ на несущей 850 нм, многомодовое волокно ближнего действия (до 550 м). |
1000BASE-LX | 802.3z-1998 (38) | SC, LC | 8B10B кодированная передача сигналов NRZ на несущей 1310 нм, многомодовом оптоволокне (до 550 м) или одномодовом оптоволокне длиной до 5 км; большинство текущих реализаций на самом деле 1000BASE-LX10 с радиусом действия 10 км |
1000BASE-BX10 | 802.3ah-2004 (59) | SC, LC | до 10 км на носителях 1490 и 1310 нм; двунаправленный по одной нити одномодового волокна; часто называют просто 1000BASE-BX |
1000BASE-LX10 | 802.3ah-2004 (59) | SC, LC | идентична 1000BASE-LX, но увеличена мощность и чувствительность до 10 км по паре одномодовых волокон; обычно назывался просто 1000BASE-LX или, до 802.3ah, 1000BASE-LH ; расширения для конкретных поставщиков существуют для охвата до 40 км |
1000BASE ‑ PX10 ‑ D | 802.3ah-2004 (60) | SC, LC | в нисходящем направлении (от головного до конечных) по одномодовому волокну с использованием топологии «точка-множество точек» (поддерживает не менее 10 км). |
1000BASE ‑ PX10 ‑ U | 802.3ah-2004 (60) | восходящий поток (от хвостового конца к головному) по одномодовому волокну с использованием топологии «точка-множество точек» (поддерживает не менее 10 км). | |
1000BASE ‑ PX20 ‑ D | 802.3ah-2004 (60) | в нисходящем направлении (от головного до конечного) по одномодовому оптоволокну с использованием топологии «точка-множество точек» (поддерживает не менее 20 км). | |
1000BASE ‑ PX20 ‑ U | 802.3ah-2004 (60) | восходящий поток (от хвостового конца к головному) по одномодовому волокну с использованием топологии «точка-множество точек» (поддерживает не менее 20 км). | |
1000BASE-EX 1000BASE-ZX |
мультивендор | SC, LC | до 40 или 100 км по одномодовому волокну на несущей 1550 нм |
Другой | |||
SFP | INF-8074i (2001) | SFP | не полноценный PHY сам по себе, но очень популярен для добавления модульных трансиверов; однополосная, обычно 1,25 Гбит / с |
1000BASE-CX | 802.3z-1998 (39) | DE-9 , FC стиль-2 / IEC 61076-3-103, CX4 / SFF-8470 | 8B10B Кодированная передача сигналов NRZ по экранированному симметричному медному кабелю длиной до 25 м (150 Ом). Предшествует 1000BASE-T и используется редко. |
1000BASE ‑ KX | 802.3ap-2007 (70) | 1 м над объединительной платой | |
1000BASE-RHx | 802.3bv-2017 (115) | RHA: зажимное приспособление RHB / RHC: не указано |
1000BASE-RHA, -RHB, -RHC проходят по дуплексному пластиковому оптическому волокну (POF) длиной до 50, 40 и 15 м с использованием длины волны ~ 650 нм, кодирования 64b / 65b и символов PAM16 при 325 МБод; предназначены для домашнего, промышленного и автомобильного использования соответственно |
2,5 и 5 Гбит / с
2.5GBASE-T и 5GBASE-T представляют собой уменьшенные варианты 10GBASE-T и обеспечивают больший радиус действия по сравнению с кабелями до Cat 6A . Эти физические уровни поддерживают только медную витую пару.
Имя | Стандарт (пункт) | Общие разъемы | Описание |
---|---|---|---|
Витая пара | |||
2.5GBASE-T | 802.3bz-2016 (126) | 8P8C - IEC 60603-7-4 (неэкранированный) или IEC 60603-7-5 (экранированный) | 100 м кат. 5e |
5GBASE-T | 100 м кат.6 | ||
2.5GBASE-T1 | 802.3ч-2020 (149) | использовать одиночную двунаправленную витую пару только в полнодуплексном режиме, предназначенную для автомобильных и промышленных приложений. | |
5GBASE-T1 | |||
Другой | |||
2.5GBASE-KX | 802.3cb-2018 (128) | 2,5 Гбит / с через 1 м объединительной платы, масштабирование до 1000BASE-KX | |
5GBASE-KR | 802.3cb-2018 (130) | 5 Гбит / с через 1 м объединительной платы, уменьшенное масштабирование 10GBASE-KR |
10 Гбит / с
10 Gigabit Ethernet - это версия Ethernet с номинальной скоростью передачи данных 10 Гбит / с, что в десять раз быстрее, чем Gigabit Ethernet. Первый стандарт 10 Gigabit Ethernet, IEEE Std 802.3ae-2002, был опубликован в 2002 году. Последующие стандарты охватывают типы носителей для одномодового волокна (дальняя связь), многомодового волокна (до 400 м), медной объединительной платы (до 1 м) и медной витой пары (до 100 м). Все 10-гигабитные стандарты были объединены в IEEE Std 802.3-2008. В большинстве 10-гигабитных вариантов используется код PCS 64/66 бит ( -R ). 10 Gigabit Ethernet, в частности 10GBASE-LR и 10GBASE-ER , занимает значительную долю рынка в операторских сетях.
Имя | Стандарт (пункт) | Общие разъемы | Описание |
---|---|---|---|
Витая пара | |||
10GBASE-T | 802.3ан-2006 (55) | 8P8C ( IEC 60603-7-4 (неэкранированный) или IEC 60603-7-5 (экранированный)) | Используется витая пара категории 6A , четыре полосы по 800 МБод каждая, PAM -16 с линейным кодом DSQ128 |
10GBASE-T1 | 802.3ч-2020 (149) | Использует одну двунаправленную витую пару только в полнодуплексном режиме, предназначенную для автомобильных и промышленных приложений. | |
Волоконно-оптический кабель | |||
10GBASE-SR | 802.3ae-2002 (49 и 52) | SC, LC | Разработанный для поддержки коротких расстояний по развернутым многомодовым оптоволоконным кабелям, он имеет диапазон от 26 м до 400 м в зависимости от типа кабеля ( модальная полоса пропускания : радиус 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) с использованием длины волны 850 нм |
10GBASE-LX4 | 802.3ae-2002 (48 и 53) | SC, LC | Использует четыре полосы 8b / 10b с мультиплексированием с разделением по длине волны (1275, 1300, 1325 и 1350 нм) поверх развернутых / устаревших многомодовых кабелей для поддержки диапазонов от 240 м до 300 м (модальная полоса пропускания 400/500 МГц · км). Также поддерживает 10 км по одномодовому волокну. |
10GBASE-LR | 802.3ae-2002 (49 и 52) | SC, LC | Поддерживает 10 км по одномодовому волокну с длиной волны 1310 нм |
10GBASE-ER | 802.3ae-2002 (49 и 52) | SC, LC | Поддерживает 30 км по одномодовому волокну с использованием длины волны 1550 нм (40 км по инженерным каналам) |
10GBASE-ZR | Мультивендор | SC, LC | Предлагается различными поставщиками; поддерживает 80 км и более по одномодовому волокну с длиной волны 1550 нм |
10GBASE-SW | 802.3ae-2002 (50 и 52) | Вариант 10GBASE-SR с 9,58464 Гбит / с, предназначенный для прямого отображения как потоки OC-192 / STM-64 SONET / SDH (длина волны 850 нм) | |
10GBASE-LW | 802.3ae-2002 (50 и 52) | Вариант 10GBASE-LR с 9,58464 Гбит / с, предназначенный для прямого отображения как потоки OC-192 / STM-64 SONET / SDH (длина волны 1310 нм) | |
10GBASE-EW | 802.3ae-2002 (50 и 52) | Вариант 10GBASE-ER с 9,58464 Гбит / с, предназначенный для прямого отображения как потоки OC-192 / STM-64 SONET / SDH (длина волны 1550 нм) | |
10GBASE-LRM | 802.3aq-2006 (49 и 68) | SC, LC | До 220 м по развернутому многомодовому оптоволокну 500 МГц · км (длина волны 1310 нм) |
10GBASE-BR | Мультивендор | SC, LC | Предлагается различными поставщиками; двунаправленный по одной нити одномодового волокна на расстояние от 10 до 80 км, как правило, с использованием длин волн 1270 и 1330 нм; часто называют 10GBASE-BX или BiDi |
Другой | |||
10GBASE-CX4 | 802.3ak-2004 (48 и 54) | CX4 / SFF-8470 / IEC 61076-3-113 | Разработанный для поддержки коротких расстояний по медным кабелям, он использует разъемы InfiniBand 4x и твинаксиальные кабели CX4 и позволяет использовать кабель длиной до 15 м. Было указано в IEEE 802.3ak-2004, который был включен в IEEE 802.3-2008. Доставка практически прекратилась в пользу прямого подключения 10GBASE-T и SFP +. |
10GBASE-KX4 | 802.3ap-2007 (48 и 71) | 1 м на 4 полосы объединительной платы | |
10GBASE-KR | 802.3ap-2007 (49 и 72) | 1 м по одной полосе объединительной платы | |
10GPASS-XR | 802.3bn-2016 (100–102) | Протокол EPON по коаксиальному кабелю (EPoC) - до 10 Гбит / с в нисходящем направлении и 1,6 Гбит / с в восходящем направлении для пассивной оптической многоадресной сети с использованием полосы пропускания OFDM до 16384-QAM | |
SFP + прямое подключение | SFF-8431 (2009 г.) | SFP + | До 7 м при использовании пассивных твинаксиальных кабелей , до 15 м при использовании активных кабелей или до 100 м при использовании активных оптических кабелей (AOC); однополосная, обычно 10,3125 Гбит / с |
25 Гбит / с
Однополосный 25-гигабитный Ethernet основан на одной полосе 25,78125 ГБд из четырех из стандарта 100 Gigabit Ethernet, разработанного целевой группой P802.3by. 25GBASE-T по витой паре был одобрен вместе с 40GBASE-T в IEEE 802.3bq.
Имя | Стандарт (пункт) | Общие разъемы | Описание |
---|---|---|---|
Витая пара | |||
25GBASE-T | 802.3bq-2016 (113) | 8P8C ( IEC 60603-7-51 и IEC 60603-7-81 , 2000 МГц) | Уменьшенная версия 40GBASE-T - до 30 м кабеля категории 8 или ISO / IEC TR 11801-9905 [B1] |
Волоконно-оптический кабель | |||
25GBASE-SR | 802.3by-2016 (112) | LC, SC | 850 нм по многомодовой кабельной системе с радиусом действия 100 м (OM4) или 70 м (OM3) |
25GBASE-LR | 802.3cc-2017 (114) | LC, SC | 1310 нм по одномодовой кабельной системе с радиусом действия 10 км |
25GBASE-ER | 802.3cc-2017 (114) | LC, SC | 1550 нм по одномодовой кабельной системе с радиусом действия 30 км (40 км по инженерным каналам) |
Другой | |||
25GBASE-CR / CR-S | 802.3by-2016 (110) | SFP28 (SFF-8402 / SFF-8432) | Кабель прямого подключения (DAC) по твинаксиальному кабелю с радиусом действия 3 м (-CR-S) и 5 м (-CR-L) |
25GBASE-KR / KR-S | 802.3by-2016 (111) | Для объединительной платы с печатной схемой, заимствованной из 100GBASE-KR4 | |
SFP28 | SFF-8402 (2014 г.) | SFP28 | Популярно для добавления модульных трансиверов |
40 Гбит / с
Этот класс Ethernet был стандартизирован в июне 2010 года как IEEE 802.3ba. В работу также вошли первыеПоколение 100 Гбит / с , опубликовано в марте 2011 года как IEEE 802.3bg. АСтандарт для витой пары 40 Гбит / с был опубликован в 2016 году как IEEE 802.3bq-2016.
Имя | Стандарт (пункт) | Общие разъемы | Описание |
---|---|---|---|
Витая пара | |||
40GBASE-T | 802.3bq-2016 (113) | 8P8C ( IEC 60603-7-51 и IEC 60603-7-81 , 2000 МГц) | Требуется кабель категории 8 , до30 м |
Волоконно-оптический кабель | |||
40GBASE-SR4 | 802.3ba-2010 (86) | MPO | Не менее 100 м на более 2000 МГц · км многомодовое волокно (OM3) не менее150 м на 4700 МГц · км многомодовое волокно (OM4) |
40GBASE-LR4 | 802.3ba-2010 (87) | SC, LC | Не менее 10 км по одномодовому волокну, CWDM с 4 полосами с использованием 1270, 1290, 1310 иДлина волны 1330 нм |
40GBASE-ER4 | 802.3ba-2010 (87) | SC, LC | Не менее 30 км по одномодовому волокну, CWDM с 4 полосами с использованием 1270, 1290, 1310 и Длина волны 1330 нм (40 км по инженерным каналам) |
40GBASE-FR | 802.3bg-2011 (89) | SC, LC | Однополосное, одномодовое волокно длиной более 2 км, Длина волны 1550 нм |
Другой | |||
40GBASE-KR4 | 802.3ba-2010 (84) | Не менее 1 м над объединительной платой | |
40GBASE-CR4 | 802.3ba-2010 (85) | QSFP + (SFF-8436) | До 7 м по твинаксиальному медному кабелю (4 полосы, 10 Гбит / с каждая) |
50 Гбит / с
Рабочая группа IEEE 802.3cd разработала 50 Гбит / с вместе со стандартами следующего поколения 100 и 200 Гбит / с с использованием линий 50 Гбит / с.
Имя | Стандарт (пункт) | Общие разъемы | Описание |
---|---|---|---|
Волоконно-оптический кабель | |||
50GBASE-SR | 802.3cd-2018 (138) | LC, SC | 100 м по многомодовому оптоволокну OM4 с использованием PAM-4 на 26,5625 Гбит / с, 70 м по OM3 |
50GBASE-FR | 802.3cd-2018 (139) | LC, SC | 2 км по одномодовому волокну с использованием PAM-4 |
50GBASE-LR | 802.3cd-2018 (139) | LC, SC | 10 км по одномодовому волокну с использованием PAM-4 |
50GBASE-ER | 802.3cd-2018 (139) | LC, SC | 30 км по одномодовому волокну с использованием PAM-4, 40 км по инженерным каналам |
Другой | |||
50GBASE-CR | 802.3cd-2018 (136) | SFP28, QSFP28, microQSFP, QSFP-DD, OSFP | 3 м по твинаксиальному кабелю |
50GBASE-KR | 802.3cd-2018 (137) | Объединительная плата с печатной схемой в соответствии с пунктом 124 802.3bs |
100 Гбит / с
Первое поколение 100 Gigabit Ethernet с использованием линий 10 и 25 Gbit / s было стандартизировано в июне 2010 года как IEEE 802.3ba наряду с 40 Gigabit Ethernet. Второе поколение, использующее полосы 50 Гбит / с, было разработано рабочей группой IEEE 802.3cd вместе со стандартами 50 и 200 Гбит / с. Третье поколение, использующее одну полосу 100 Гбит / с, в настоящее время разрабатывается рабочей группой IEEE 802.3ck вместе с Ethernet 200 и 400 Гбит / с.
Имя | Стандарт (пункт) | Общие разъемы | Описание |
---|---|---|---|
Волоконно-оптический кабель | |||
100GBASE-SR10 | 802.3ba-2010 (86) | MPO | Не менее 100 м на многомодовом волокне 2000 МГц · км (OM3) не менее 150 м на расстоянии 4700 МГц · км многомодовое волокно (OM4) |
100GBASE-SR4 | 802.3бм-2015 (95) | MPO | 4 полосы, по крайней мере 70 м на 2000 МГц · км многомодовое волокно (OM3) не менее 100 м на 4700 МГц · км многомодовое волокно (OM4) |
100GBASE-SR2 | 802.3cd-2018 (138) | MPO | Две полосы 50 Гбит / с с использованием PAM-4 со скоростью 26,5625 Гбит / с по многомодовому оптоволокну OM4 с радиусом действия 100 м, 70 м по OM3, с использованием RS-FEC (544 514) (пункт 91) |
100GBASE-LR4 | 802.3ba-2010 (88) | SC, LC | Не менее 10 км по одномодовому волокну, DWDM с 4 полосами с использованием длины волны 1296, 1300, 1305 и 1310 нм |
100GBASE-ER4 | 802.3ba-2010 (88) | SC, LC | Не менее 30 км по одномодовому оптоволокну, DWDM с 4 полосами с использованием длин волн 1296, 1300, 1305 и 1310 нм (40 км по инженерным каналам) |
100GBASE-DR | 802.3cu-2021 (140) | LC, SC | Не менее 500 м над одномодовым волокном с использованием одной полосы, с использованием RS-FEC и PAM4 , длина волны 1310 нм |
100GBASE-FR1 | Не менее 2 км по одномодовому волокну с использованием одной полосы, с использованием RS-FEC и PAM4, длина волны 1310 нм | ||
100GBASE-LR1 | Не менее 10 км по одномодовому волокну с использованием одной полосы, с использованием RS-FEC и PAM4, длина волны 1310 нм | ||
100GBASE-ZR | 802.3ct-2021 (153 и 154) | Не менее 80 км по одномодовому волокну с использованием одной длины волны в системе DWDM, что также является основой для 200GBASE-ZR и 400GBASE-ZR | |
Другой | |||
100GBASE-CR10 | 802.3ba-2010 (85) | CXP10 (SFF-8642) | До 7 м по твинаксиальному медному кабелю (10 полос, 10 Гбит / с каждая) |
100GBASE-CR4 | 802.3bj-2014 (92) | QSFP28 4X (SFF-8665) | До 5 м по твинаксиальному медному кабелю (4 полосы, 25 Гбит / с каждая) |
100GBASE-CR2 | 802.3cd-2018 (136) | QSFP28, microQSFP, QSFP-DD, OSFP | Над твинаксиальным кабелем с радиусом действия 3 м (две полосы 50 Гбит / с) с использованием RS-FEC |
100GBASE-CR | 802.3ck ( подлежит уточнению ) | Однополосный над двухосевой медью с радиусом действия не менее 2 м | |
100GBASE-KR4 | 802.3bj-2014 (93) | Четыре полосы пропускания 25 Гбит / с через объединительную плату | |
100GBASE-KR2 | 802.3cd-2018 (137) | Две полосы 50 Гбит / с через объединительную плату с печатной схемой, в соответствии с пунктом 124 802.3bs, с использованием RS-FEC | |
100GBASE-KR | 802.3ck ( подлежит уточнению ) | Однополосное соединение над электрическими объединительными платами, поддерживающее вносимые потери до 28 дБ при 26,5625 ГБд | |
100GBASE-KP4 | 802.3bj-2014 (94) | Использование модуляции PAM4 на четырех полосах по 12,5 Гбод каждая через объединительную плату с использованием RS-FEC |
200 Гбит / с
Первое поколение 200 Гбит / с было определено рабочей группой IEEE 802.3bs и стандартизировано в 802.3bs-2017. Рабочая группа IEEE 802.3cd разработала стандарты 50 и следующего поколения 100 и 200 Гбит / с с использованием одной, двух или четырех линий 50 Гбит / с соответственно. Следующее поколение, использующее линии 100 Гбит / с, в настоящее время разрабатывается Целевой группой IEEE 802.3ck вместе с физическими уровнями 100 и 400 Гбит / с и интерфейсами подключаемых модулей (AUI), использующими линии 100 Гбит / с.
Имя | Стандарт (пункт) | Общие разъемы | Описание |
---|---|---|---|
Волоконно-оптический кабель | |||
200GBASE-DR4 | 802.3bs-2017 (121) | MPO | Четыре полосы PAM-4 (26,5625 ГБд) с использованием отдельных прядей одномодового волокна с радиусом действия 500 м (1310 нм) |
200GBASE-FR4 | 802.3bs-2017 (122) | SC, LC | Четыре полосы PAM-4 (26,5625 ГБд) с использованием четырех длин волн (CWDM) по одномодовому волокну с радиусом действия 2 км (1270/1290/1310/1330 нм) |
200GBASE-LR4 | 802.3bs-2017 (122) | SC, LC | Четыре полосы PAM-4 (26,5625 ГБд) с использованием четырех длин волн (DWDM, 1296/1300/1305/1309 нм) по одномодовому волокну с радиусом действия 10 км |
200GBASE-SR4 | 802.3cd-2018 (138) | MPO | Четыре полосы PAM-4 по 26,5625 ГБд каждая по многомодовому оптоволокну OM4 с радиусом действия 100 м, 70 м по OM3 |
200GBASE-ER4 | 802.3cn-2019 (122) | Четыре полосы с использованием четырех длин волн (DWDM, 1296/1300/1305/1309 нм) по одномодовому волокну с радиусом действия 30 км, 40 км по инженерным каналам | |
Другой | |||
200GBASE-CR4 | 802.3cd-2018 (136) | QSFP28, microQSFP, QSFP-DD, OSFP | Четырехполосный твинаксиальный кабель с радиусом действия 3 м |
200GBASE-KR4 | 802.3cd-2018 (137) | Четыре полосы по объединительной плате с печатной схемой, в соответствии с пунктом 124 802.3bs | |
200GBASE-KR2 | 802.3ck ( подлежит уточнению ) | Две полосы над электрическими объединительными платами, поддерживающие вносимые потери до 28 дБ при 26,56 ГБд | |
200GBASE-CR2 | Две полосы над двухосевой медью с радиусом действия не менее 2 м |
400 Гбит / с
Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) определил новый стандарт Ethernet , способный 200 и 400 Гбит / с в IEEE 802.3bs-2017. Еще одной целью может быть 1 Тбит / с.
В мае 2018 года IEEE 802.3 запустил рабочую группу 802.3ck для разработки стандартов для PHY 100, 200 и 400 Гбит / с и интерфейсов подключаемых устройств (AUI) с использованием линий 100 Гбит / с.
В 2008 году Роберт Меткалф , один из соавторов Ethernet, сказал, что, по его мнению, коммерческие приложения, использующие Terabit Ethernet, могут появиться к 2015 году, хотя для этого могут потребоваться новые стандарты Ethernet. Было предсказано, что за этим быстро последует масштабирование до 100 Терабит, возможно, уже в 2020 году. Стоит отметить, что это были теоретические прогнозы технологических возможностей, а не оценки того, когда такие скорости действительно станут доступны по практической цене. .
Имя | Стандарт (пункт) | Общие разъемы | Описание |
---|---|---|---|
Волоконно-оптический кабель | |||
400GBASE-SR16 | 802.3bs-2017 (123) | MPO | Шестнадцать полос (26,5625 Гбит / с) с использованием отдельных прядей многомодового волокна OM4 / OM5 с радиусом действия 100 м или 70 м над OM3 |
400GBASE-DR4 | 802.3bs-2017 (124) | MPO | Четыре полосы PAM-4 (53,125 ГБд) с использованием отдельных прядей одномодового волокна с радиусом действия 500 м (1310 нм) |
400GBASE-FR8 | 802.3bs-2017 (122) | SC, LC | Восемь полос PAM-4 (26,5625 ГБд) с использованием восьми длин волн (CWDM) по одномодовому оптоволокну с радиусом действия 2 км |
400GBASE-LR8 | 802.3bs-2017 (122) | SC, LC | Восемь полос PAM-4 (26,5625 ГБд) с использованием восьми длин волн (DWDM) по одномодовому оптоволокну с радиусом действия 10 км |
400GBASE-FR4 | 802.3cu-2021 (151) | SC, LC | Четыре полосы / длины волны (CWDM, 1271/1291/1311/1331 нм) по одномодовому волокну с радиусом действия 2 км, с использованием PAM4 |
400GBASE-LR4-6 | Четыре полосы / длины волны (CWDM, 1271/1291/1311/1331 нм) по одномодовому волокну с радиусом действия 6 км, с использованием PAM4 | ||
400GBASE-SR8 | 802.3 см-2020 (138) | SC, LC | Восемь полос с использованием отдельных прядей многомодового волокна с радиусом действия 100 м |
400GBASE-SR4.2 | 802,3 см-2020 (150) | Восемь полос с использованием четырех многомодовых оптоволоконных пар и двух длин волн (850 и 910 нм) с радиусом действия 70/100/150 м для OM3 / OM4 / OM5 соответственно | |
400GBASE-ER8 | 802.3cn-2019 (122) | SC, LC | Восемь полос с использованием восьми длин волн по одномодовому волокну с радиусом действия 40 км |
400GBASE-ZR | 802.3cw (155 и 156) | SC, LC | Не менее 80 км по одномодовому волокну с использованием одной длины волны с 16QAM по системе DWDM |
Другой | |||
400GBASE-KR4 | 802.3ck ( подлежит уточнению ) | Четыре полосы над электрическими объединительными платами, поддерживающие вносимые потери до 28 дБ при 26,56 Гбод | |
400GBASE-CR4 | Четыре полосы над двухосевой медью с радиусом действия не менее 2 м |
800 Гбит / с
Ethernet Technology Consortium (бывший 25 Gigabit Ethernet Consortium ) предложил PCS 800 Гбит / с Ethernet Variant на основе плотно комплектного 400GBASE-R в апреле 2020 года.
Имя | Стандарт (пункт) | Общие разъемы | Описание |
---|---|---|---|
800GBASE-R | По состоянию на апрель 2020 года подуровни PCS и PMA, похоже, определены с использованием восьми полос по 100 Гбит / с каждая и подключения к модулю приемопередатчика через интерфейс C2M или C2C, определенный в 802.3ck. |
Первая миля
Для предоставления услуг доступа в Интернет напрямую от провайдеров для дома и малого бизнеса:
Имя | Стандарт (пункт) | Описание |
---|---|---|
10BaseS | Проприетарный | Ethernet через VDSL , используемый в продуктах Long Reach Ethernet ; использует полосу пропускания вместо указанной основной полосы |
2BASE-TL | 802.3ah-2004 (61 и 63) | По телефонным проводам |
10PASS-TS | 802.3ah-2004 (61 и 62) | |
100BASE-LX10 | 802.3ah-2004 (58) | Одномодовое оптоволокно |
100BASE-BX10 | ||
1000BASE-LX10 | 802.3ah-2004 (59) | |
1000BASE-BX10 | ||
1000BASE-PX10 | 802.3ah-2004 (60) | Пассивная оптическая сеть |
1000BASE-PX20 | ||
10GBASE-PR 10 / 1GBASE-PRX |
802.3av-2009 (75) | Пассивная оптическая сеть 10 Гбит / с с восходящим каналом 1 или 10 Гбит / с на расстояние 10 или 20 км |
Подслои
Начиная с Fast Ethernet, спецификации физического уровня разделены на три подуровня для упрощения проектирования и взаимодействия:
- PCS ( Physical Coding Sublayer ) - этот подуровень выполняет автосогласование и базовое кодирование, такое как 8b / 10b, разделение дорожек и рекомбинация. Для Ethernet скорость передачи в верхней части PCS - это номинальная скорость передачи данных , например 10 Мбит / с для классического Ethernet или 1000 Мбит / с для Gigabit Ethernet.
- PMA ( Подуровень присоединения физического носителя ) - этот подуровень выполняет формирование кадров PMA, синхронизацию / обнаружение октетов и полиномиальное скремблирование / дескремблирование.
- PMD ( подуровень, зависящий от физической среды ) - этот подуровень состоит из приемопередатчика для физической среды.
Витая пара
Несколько разновидностей Ethernet были специально разработаны для работы по 4-парным медным структурированным кабелям, уже установленным во многих местах.
В отличие от 10BASE-T и 100BASE-TX, 1000BASE-T и выше используют все четыре пары кабелей для одновременной передачи в обоих направлениях за счет использования эхоподавления .
Использование двухточечных медных кабелей дает возможность передавать вместе с данными малую электрическую мощность. Это называется Power over Ethernet, и существует несколько дополнительных стандартов IEEE 802.3. Комбинация 10BASE-T (или 100BASE-TX) с режимом A позволяет концентратору или коммутатору передавать как мощность, так и данные только по двум парам. Это было сделано для того, чтобы две другие пары оставались свободными для аналоговых телефонных сигналов. Контакты, используемые в режиме B, подают питание по запасным парам, не используемым 10BASE-T и 100BASE-TX. 4PPoE, определенный в IEEE 802.3bt, может использовать все четыре пары для обеспечения до 100 Вт.
Штырь | Пара | Цвет | телефон | 10BASE-T 100BASE-TX |
1000BASE-T и выше |
PoE режим A | PoE режим B |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 3 | белый / зеленый | TX + | BI_DA + | 48 В на выходе | ||
2 | 3 | зеленый | TX- | BI_DA– | 48 В на выходе | ||
3 | 2 | белый / оранжевый | RX + | BI_DB + | 48 В возврат | ||
4 | 1 | синий | звенеть | неиспользованный | BI_DC + | 48 В на выходе | |
5 | 1 | белый / синий | кончик | неиспользованный | BI_DC– | 48 В на выходе | |
6 | 2 | апельсин | RX− | BI_DB– | 48 В возврат | ||
7 | 4 | белый / коричневый | неиспользованный | BI_DD + | 48 В возврат | ||
8 | 4 | коричневый | неиспользованный | BI_DD– | 48 В возврат |
Требования к кабелю зависят от скорости передачи и используемого метода кодирования. Как правило, для более высоких скоростей требуются как кабели более высокого качества, так и более сложное кодирование.
Минимальная длина кабеля
Волоконно-оптические соединения имеют минимальную длину кабеля из-за требований к уровню принимаемых сигналов. Для оптоволоконных портов, предназначенных для работы на больших длинах волн, требуется аттенюатор сигнала, если они используются в здании.
Для установок 10BASE2, работающих на коаксиальном кабеле RG-58, требуется минимум 0,5 м между станциями, подключенными к сетевому кабелю, это необходимо для минимизации отражений.
В установках 10BASE-T, 100BASE-T и 1000BASE-T, использующих витую пару, используется топология звезды . Для этих сетей не требуется минимальной длины кабеля.
Связанные стандарты
Некоторые сетевые стандарты не являются частью стандарта IEEE 802.3 Ethernet, но поддерживают формат кадра Ethernet и могут взаимодействовать с ним.
- LattisNet - предварительный стандарт SynOptics для витой пары со скоростью 10 Мбит / с.
- 100BaseVG - один из первых претендентов на Ethernet 100 Мбит / с. Он работает по кабелю категории 3. Использует четыре пары. Коммерческий провал.
- TIA 100BASE-SX - поддерживается Ассоциацией телекоммуникационной индустрии . 100BASE-SX - это альтернативная реализация Ethernet 100 Мбит / с по оптоволокну; он несовместим с официальным стандартом 100BASE-FX. Его главная особенность - совместимость с 10BASE-FL , поддержка автосогласования между 10 Мбит / с и 100 Мбит / с - функция, отсутствующая в официальных стандартах из-за использования светодиодов разной длины волны. Он рассчитан на установленную базу волоконно-оптических сетей со скоростью 10 Мбит / с.
- TIA 1000BASE-TX - предложенный Ассоциацией телекоммуникационной промышленности , это был коммерческий сбой, и никаких продуктов не существует. 1000BASE-TX использует более простой протокол, чем официальный стандарт 1000BASE-T, поэтому электроника может быть дешевле, но требует кабелей категории 6 .
- G.hn - стандарт, разработанный ITU-T и продвигаемый HomeGrid Forum для высокоскоростных (до 1 Гбит / с) локальных сетей по существующей домашней проводке ( коаксиальные кабели , линии электропередач и телефонные линии). G.hn определяет уровень конвергенции прикладных протоколов (APC), который принимает кадры Ethernet и инкапсулирует их в MSDU G.hn.
Другие сетевые стандарты не используют формат кадра Ethernet, но все же могут быть подключены к Ethernet с использованием моста на основе MAC.
- 802.11 - стандарты для беспроводных локальных сетей (LAN), продаваемые под торговой маркой Wi-Fi.
- 802.16 - стандарты для беспроводных городских сетей (MAN), продаваемые под торговой маркой WiMAX.
Другие специализированные физические уровни включают Avionics Full-Duplex Switched Ethernet и TTEthernet - Ethernet с синхронизацией по времени для встроенных систем.