Sie haben Recht, dass so hohe Frequenzen völlig unhandlich wären. Das Senden eines Bits pro Frequenz würde auch für verschiedene Arten von Funkübertragungen Probleme verursachen. Wir haben also Modulationstechniken, mit denen mehr als ein Bit gesendet werden kann.
Ein Hauch von Terminologie: Baud, die meisten Leute werden sich an diesen Begriff aus den Tagen der Telefonmodems erinnern, ist die Symbolrate, mit der ein Kommunikationsmedium betrieben wird. Ein Symbol kann mehr als ein Bit enthalten. Das Senden von Multibit-Symbolen ermöglicht daher einen höheren Durchsatz bei niedrigeren Frequenzen.
10MbE (10Base-T) verwendete eine sehr einfache invertierte Manchester-Codierung (10 MBaud) und ein einzelnes Differenzpaar von -2,5 V / 2,5 V für die Kommunikation in jede Richtung.
100MbE (100Base-TX) verwendete 4B / 5B-Codierung, 125 MBaud und ein einzelnes -1,0 / 1,0-V-Differentialpaar für die Kommunikation in jede Richtung. Also 4 / 5b * 125 MHz = 100Mb in jede Richtung.
1 GbE (1000Base-T) verwendet PAM-5 TCM, die gleichen 125 MBaud wie 100 MbE, alle vier -1,0 / 1,0 V-Differenzpaare für die gleichzeitige Kommunikation in beide Richtungen. Die PAM-5-Codierung erlaubt 5 Zustände, aber die Trellis-Modulation begrenzt jedes Ende zu einem bestimmten Zeitpunkt auf 2, so dass 2 Bits in jedem Symbol gesendet werden. Somit sind 125 M / s · 4 · 2b = 1 Gbit / s.
Randnotizen: 1GbE verwendet nur ein einzelnes Paar, um die ursprüngliche Verbindung auszuhandeln. Wenn bei einem Kabel nur dieses Paar funktioniert, kann dies zu einer nicht reagierenden Netzwerkkarte führen, die anscheinend eine Verbindung herstellt. Außerdem können fast alle neuen NICs mit jedem der 4 Paare verhandeln, wodurch Auto-MDI / MDI-X aktiviert wird (dies ist jedoch keine Anforderung der Spezifikation). 1000Base-T erfordert Cat5e-Verkabelung. Vereinfachte 1000Base-TX-Netzwerkkarten, jedoch Cat6-Kabel erforderlich; es ist aus verschiedenen Gründen nie in Gang gekommen.
10 GbE verwendet PAM-16 DSQ128 Codierung, 833 Mbaud, 4 Paare wie zuvor. Der neue PAM-16 DSQ-128 mit LDPC-Fehlerkorrektur ist so kompliziert, dass ich nicht versuchen werde zu erklären, wie er hier funktioniert, außer zu sagen, dass er effektiv 3 Bits an Informationen pro Symbol sendet, selbst über Kabel mit einer Nennfrequenz von nur 500 MHz (oder weniger) einige Umstände). Somit sind 833,3 MHz * 4 * 3b = 10 Gbit / s.
Nebenbemerkungen: 10 GbE erfordert Cat6a-Kabel für 100 m, Cat6 für 55 m und kann bei sehr kurzen Kabeln mit Cat5e verwendet werden. Andere Kabel als Cat6a sollten wegen der Abweichung von der Standardlänge von 100 m nicht empfohlen werden. Ältere Netzwerkkarten verfügten nicht über die erforderliche Verstärkung, um 10 GbE über eine Entfernung von 100 m zu senden, und waren auf kürzere Kabel beschränkt. Wenn Sie eine 10 GbE-Netzwerkkarte der ersten Generation verwenden, wenden Sie sich an den Hersteller.
40GbE und 100GbE haben derzeit keine endgültigen Kupferstandards. Es gibt zwei 40GBase-T-Vorschläge. Das erste Verfahren verwendet die gleichen Techniken wie 10Gbase-T, ist jedoch viermal schneller und erfordert eine für ~ 1600 MHz zertifizierte Verkabelung. Der zweite verwendet PAM-32 DSQ-512 und erfordert eine Verkabelung mit ~ 1200 MHz (die höhere Komplexität würde relativ teure Netzwerkkarten bedeuten). Beide verwenden wahrscheinlich LDPC, um die Verwendung von leicht unterschätzten Kabeln zu ermöglichen.
Anschlüsse: Weder 40 noch 100 GbE verwenden den C8P8-Anschluss (umgangssprachlich RJ-45), wahrscheinlich jedoch eine Variante mit der Bezeichnung GG45, wobei sich die 4 Paare an den 4 Ecken des Anschlusses befinden. Es gibt auch einen Zwischenstecker, den ARJ45-HD mit Pins für 10MbE-10GbE (RJ-45) und 40GbE-100GbE (GG45). TERA ist ein konkurrierender Steckverbinder, der für 1000 MHz ausgelegt ist. Es ist unwahrscheinlich, dass er zum neuen Standard wird.
Verkabelung: Cat7 und Cat7a sind Verkabelungsstandards für 600 MHz und 1200 MHz. Sie hießen ursprünglich CatF und CatFa. Cat8.1 und Cat8.2 wurden mit Nennwerten für 1600 und 2000 MHz vorgeschlagen.
Es gibt einige Debatten darüber, ob es einen 100-GBase-T-Standard geben wird, da Cat7a, Cat8.1 und Cat8.2 mit der aktuellen Technologie nur solche Verbindungen mit 10, 30 bzw. 50 Metern Länge tragen werden. Cat7a und höher unterscheiden sich bereits erheblich von Cat6a und darunter und erfordern eine Abschirmung sowohl der einzelnen Kabelpaare als auch des gesamten Kabels. Die Tests, die darauf hindeuten, dass diese Verbindungen möglich sind, zeigen auch keine wirtschaftlich realisierbare Implementierung. Es gibt vernünftige Spekulationen, dass fortschrittlichere / empfindlichere Schaltungen irgendwann in der Zukunft 100 GbE übertragen könnten, aber es handelt sich nur um Spekulationen.
Erwähnenswert: 10 GBase-R, 40 GBase-R und 100 GBase-R sind eine Familie von Faserspezifikationen für 10, 40 und 100 GbE, die alle standardisiert wurden. Diese sind alle in den Bereichen Short (-SR, 400 m), Long (-LR, 10 km), Extended (-ER, 40 km), Proprietary (-ZR, 80 km) und EPON / x (-PR / x, 20 km) verfügbar . Sie alle verwenden eine gemeinsame 64b / 66b-Codierung, 10,3125 GBaud, und verwenden einfach mehr "Bahnen" für zusätzliche Kapazität (1, 4 bzw. 10) - Bahnen mit unterschiedlichen Lichtwellenlängen auf demselben Glasfaserkabel. Eine proprietäre Implementierung mit 200 GB arbeitet auf dem Weg zur Standardisierung, allerdings mit modulierten DWDM-Frequenzen und Reichweiten von bis zu 2 Mm.