10 Gigabit Ethernet ( 10GE , 10GbE o 10 GigE ) es un grupo de tecnologías de redes informáticas que permiten que los paquetes Ethernet se transmitan a una velocidad de 10 gigabits por segundo . Definido por primera vez en IEEE 802.3 ae-2002 . A diferencia de los estándares Ethernet anteriores, las variantes de 10 Gigabit solo definen enlaces full-duplex punto a punto , que normalmente se conectan a conmutadores de red . Las topologías con medios compartidos y algoritmos CSMA/CD ya no son compatibles, a diferencia de las generaciones anteriores de estándares Ethernet [1] , 10 GbE no implementa la operación semidúplex y no admite repetidores (concentradores) [2] .
Los estándares de 10 Gigabit Ethernet describen varias implementaciones de capa física (PHY). Un dispositivo de red, como un conmutador o un controlador de red, puede admitir varios tipos de capas físicas mediante adaptadores modulares, como módulos SFP+ , o proporcionar una implementación integrada de uno de los estándares físicos, como Ethernet de 10 Gbit sobre par trenzado ( 10GBase -T ) [3 ] . Al igual que con las versiones anteriores de los estándares Ethernet, 10GbE puede usar cables ópticos o de cobre. Las distancias máximas para trabajar con par trenzado de cobre son de 100 metros, pero debido a los altos requisitos de parámetros del cable, se requiere un cable de mayor calidad (categoría 6a) [4] .
La adopción de LAN de 10 Gigabit Ethernet ha sido más lenta que con los estándares de LAN anteriores , con un millón de puertos de 10 GbE enviados en 2007, dos millones en 2009 y más de tres millones de puertos en 2010 [5] [6] , con estimaciones en nueve millones de puertos en 2011 [7] . A partir de 2012, el precio de los puertos de 10 gigabits es varias veces superior al de las redes gigabit Ethernet, lo que dificulta una adopción más amplia, aunque el precio por gigabit de ancho de banda en el caso de 10 gigabits ya es tres veces inferior al de las redes gigabits [8] [9] .
A lo largo de los años, el grupo de trabajo IEEE 802.3 ha publicado una serie de estándares relacionados con 10GbE.
| Estándar | El año de publicación | Descripción |
|---|---|---|
| 802.3ae | 2002 [10] | Ethernet de 10 Gbps sobre fibra para LAN (10GBASE-SR, 10GBASE-LR, 10GBASE-ER, 10GBASE-LX4) y WAN (10GBASE-SW, 10GBASE-LW, 10GBASE-EW) |
| 802.3ak | 2004 | 10GBASE-CX4 Ethernet de 10 Gbps sobre cable twinax |
| 802.3-2005 | 2005 | Revisión estándar base que incluye 802.3ae, 802.3ak y correcciones |
| 802.3an | 2006 | Transceptor Ethernet 10GBASE-T 10Gbps sobre cobre de par trenzado |
| 802.3ap | 2007 | Estándares de backplane, señalización Ethernet de 1 Gbps y 10 Gbps sobre placas de circuito impreso (tecnologías 10GBASE-KR y 10GBASE-KX4) |
| 802.3aq | 2006 | 10GBASE-LRM Transceptor Ethernet de 10 Gbps sobre fibra multimodo con ecualización mejorada |
| 802.3-2008 | 2008 | Revisión de estándares base, inclusión de enmiendas y correcciones 802.3an/ap/aq. La agregación de enlaces se ha movido al estándar 802.1ax. |
| 802.3av | 2009 | 10GBASE-PR Transceptor PHY Ethernet de 10 Gbps para EPON, también conocido como 10G-EPON |
| 802.3-2015 | 2015 | Última versión del estándar base |
| 802.3bz | 2016 | 2,5 y 5 Gigabit Ethernet sobre par trenzado de cobre de Categoría 5 y Categoría 6 ( 2,5 GBASE-T y 5GBASE-T) |
| 802.3-2018 | 2018 | Última versión del estándar base que incluye 802.3bn/bp/bq/br/bs/bw/bu/bv/by/bz/cc/ce |
Para implementar las diversas capas físicas de los estándares 10GbE, muchas interfaces constan de un zócalo estándar en el que se pueden conectar varios módulos PHY. Los formatos físicos de los módulos no están especificados en los estándares oficiales IEEE y están descritos por varios acuerdos multilaterales de la industria, lo que permite acelerar el desarrollo de especificaciones. Los formatos populares de módulos de 10 GbE son XENPAK (y X2 y XPAK relacionados), XFP y SFP+ . La elección del factor de forma del módulo PHY está influenciada por el costo de desarrollo, la disponibilidad del módulo, los tipos de medios, el consumo de energía y el tamaño del módulo. Se pueden usar módulos de diferentes factores de forma dentro del mismo lado de enlace punto a punto, siempre que implementen la misma capa física de 10 GbE (por ejemplo, 10GBASE-SR para LAN) y el mismo tipo de cable (óptico o de cobre).
XENPAK fue el primer factor de forma de módulo para 10GE y tenía el tamaño más grande. Más tarde, aparecieron X2 y XPAK, estándares de la competencia con un tamaño de módulo más pequeño, pero no lograron el mismo éxito de mercado que XENPAK. Luego vino el XFP aún más compacto.
Un formato de módulo más nuevo y más común es el módulo transceptor mejorado de factor de forma pequeño conocido como SFP+ . Fue creado en base al factor de forma del módulo transceptor de factor de forma pequeño (SFP) con contribuciones del grupo de canal de fibra ANSI T11 . Este formato es incluso más compacto que XFP y consume menos energía. Los módulos SFP+ se han convertido en el factor de forma más popular para los sistemas transceptores 10GE [11] [12] . Los módulos SFP+ solo se convierten entre las interfaces óptica y eléctrica, sin recuperación de reloj ni verificaciones de integridad de datos, lo que hace que el controlador de puerto haga más trabajo. Los módulos SFP+ conservan el tamaño compacto de los módulos SFP anteriores y logran densidades de puerto más altas que con los módulos XFP. También permiten la reutilización de varios diseños establecidos, como el diseño de panel de los switches de 24 o 48 puertos instalados en un rack de 19 pulgadas .
Los módulos ópticos se conectan al controlador mediante interfaces eléctricas XAUI , XFI o SerDes Framer Interface (SFI). Los transceptores XENPAK, X2 y XPAK usan XAUI ( XGXS ), un canal de cuatro pares diferenciales definido en IEEE 802.3, cláusula 47. Los transceptores XFP usan la interfaz XFI y los módulos SFP+ usan la interfaz SFI. En las interfaces XFI y SFI, la señal se transmite a través de un solo par diferencial utilizando la codificación de 64/66 bits definida en IEEE 802.3 cláusula 49.
Los módulos SFP+ se pueden dividir en dos tipos según la interfaz con el controlador: lineal y limitador. Los módulos limitadores se utilizan para la comunicación a largas distancias, por ejemplo, para 10GBASE-LRM y, en otros casos, los módulos lineales son más preferibles [13] .
| MMF FDDI 62,5/125 µm (1987) |
FMM 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 a 850 nm |
200 MHz km a 850 nm |
500 MHz km a 850 nm |
1500 MHz km a 850 nm |
3500 MHz km a 850 nm |
3500 MHz km a 850 nm y 1850 MHz km a 950 nm |
1 dB/km a 1300/ 1550 nm |
0,4 dB/km a 1300/1550 nm |
| Nombre | Estándar | Estado | Medio de transmision | Conector OFC o conector RF | Módulos transceptores | Distancias (km) |
Número de fibras | Líneas (⇅) |
notas |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 10 Gigabit Ethernet (10 GbE) - (velocidad de datos: 10 Gbps - codificación de línea : 64b/66b × NRZ - velocidad de línea: 10,3125 Gbaudios - dúplex completo ) [15] [16] [17] | |||||||||
| 10GBASE -CX4 |
802.3ak-2004 (CL48/54) |
anticuado | Líneas balanceadas de cable twinax |
CX4 (SFF-8470) (IEC 61076-3-113) ( IB ) |
XENPAK[18 ] X2XFP |
0.015 | cuatro | cuatro | Para centros de datos ; codificación de línea: 8b/10b × velocidad de línea NRZ: 4x 3,125 Gbaudios = 12,5 Gbaudios |
| 10GBASE -KX4 |
802.3ap-2007 (CL48/71) |
anticuado | conductores de cobre en tableros | N / A | N / A | 0.001 | cuatro | cuatro | placas de circuito impreso ; codificación de línea: 8b/10b × velocidad de línea NRZ: 4x 3,125 Gbaudios = 12,5 Gbaudios |
| 10GBASE -LX4 |
802.3ae-2002 (CL48/53) |
anticuado | Fibra 1269,0 - 1282,4 nm 1293,5 - 1306,9 nm 1318,0 - 1331,4 nm 1342,5 - 1355,9 nm |
CAROLINA DEL SUR | XENPAK X2 |
OM2: 0,3 | una | cuatro | WDM ; [19] Codificación de línea: 8b/10b × NRZ Velocidad de línea: 4x 3,125 Gbaudios = 12,5 GBaudios Ancho de modo: 500 MHz km |
| OSx: 10 | |||||||||
| 10GBASE -SW |
802.3ae-2002 (CL50/52) |
actual | fibra 850nm |
SC CL |
SFP+ XPAK |
OM1: 0,033 | 2 | una | WAN ; WAN-PHY; velocidad de línea: 9,5846 Gbaudios asignados directamente a flujos OC-192/STM-64 SONET/SDH. -ZW: -EW variante con sistema óptico más potente |
| OM2: 0,082 | |||||||||
| OM3: 0,3 | |||||||||
| OM4: 0,4 | |||||||||
| 10GBASE -LW |
802.3ae-2002 (CL50/52) |
actual | fibra 1310nm |
SC CL |
SFP+ XENPAK XPAK |
OSx: 10 | 2 | una | |
| 10GBASE -EW |
802.3ae-2002 (CL50/52) |
actual | fibra 1550nm |
SC CL |
SFP+ | OSx: 40 | 2 | una | |
| 10GBASE -ZW |
propietario (no descrito por IEEE) |
actual | OSx: 80 | ||||||
| Conexión directa 10GBASE -CR |
SFF-8431 (2006) |
actual | equilibrado twinaxial |
SFP+ (SFF-8431) |
SFP+ | 0,007 0,015 0,1 |
una | una | Centro de datos Tipo de cable: twinax pasivo (hasta 7 m), activo (hasta 15 m), óptico activo (AOC): (hasta 100 m) |
| 10GBASE -KR |
802.3ap-2007 (CL49/72) |
actual | Cobre en tableros | N / A | N / A | 0.001 | una | una | Para placas de circuito impreso y backplanes |
| 10GBASE -SR |
802.3ae-2002 (CL49/52) |
actual | fibra 850nm |
SC CL |
SFP+ XENPAK X2 XPAK XFP |
OM1: 0,033 | 2 | una | Ancho de modo: 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 |
propietario (no descrito por IEEE) |
actual | fibra 850nm |
SC CL |
SFP+ XENPAK X2 XFP |
OM1: 0,1 | 2 | una | |
| OM2: 0,1 | |||||||||
| OM3: 0,1 | |||||||||
| OM4: 0,1 | |||||||||
| 10GBASE -LR |
802.3ae-2002 (CL49/52) |
actual | fibra 1310nm |
SC CL |
SFP+ XENPAK X2 XPAK XFP |
OSx: 10 | 2 | una | |
| 10GBASE -LRM |
802.3aq-2006 (CL49/68) |
actual | fibra 1300nm |
SC CL |
SFP+ XENPAK X2 |
OM2: 0,22 | 2 | una | Ancho de modo: 500 MHz km |
| OM3: 0,22 | |||||||||
| 10GBASE -ER |
802.3ae-2002 (CL49/52) |
actual | fibra 1550nm |
SC CL |
SFP+ XENPAK X2 XFP |
OSx: 40 | 2 | una | |
| 10GBASE -ZR |
propietario (no descrito por IEEE) | actual | OSx: 80 | -ER con óptica más potente | |||||
| 10GBASE -PR |
802.3av-2009 | actual | transmisión de fibra : 1270 nm recepción: 1577 nm |
CAROLINA DEL SUR | SFP+ XFP |
OSx: 20 | una | una | 10G EPON |
| Estándar | la fecha | Conector [20] | miércoles | tipo de cable | Rango maximo | notas |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 10GBASE-T | 2006 | 8P8C | Cobre par trenzado 4 pares |
Canal clase E, cable de categoría 6. Canal clase Ea, cable de categoría 6a o 7 (par trenzado) | 55 m (Clase E cat. 6) 100 m (Clase Ea cat. 6a o 7) |
Capacidad para reutilizar la infraestructura de cable existente, alta densidad de puertos, potencia relativamente alta |
Hay dos tipos principales de fibra óptica para usar con 10 Gigabit Ethernet: monomodo (SMF) y multimodo (MMF) [21] . En monomodo, el haz de luz sigue un solo camino a través de la fibra, mientras que en multimodo sigue múltiples caminos, lo que resulta en diferentes modos de retardo (DMD). SMF se utiliza para la comunicación a largas distancias y MMF se utiliza para distancias inferiores a 300 metros. SMF utiliza una fibra de núcleo más estrecho (diámetro 8,3 µm), que requiere un trabajo de conexión, empalme y conector más preciso. MMF utiliza una fibra de diámetro de núcleo más ancho (50 o 62,5 µm) y tiene la ventaja de poder utilizar láseres emisores de superficie de cavidad vertical (VCSEL) de bajo costo en distancias cortas. Además, los conectores multimodo son más económicos y fáciles de procesar. La ventaja de los cables monomodo es su rendimiento en largas distancias [22] .
El estándar 802.3 asume el uso de fibras MMF compatibles con FDDI : utilizan un diámetro de núcleo de 62,5 micras y un ancho de banda modal mínimo de 160 MHz km a 850 nm. Estas fibras se han utilizado desde principios de la década de 1990 para redes FDDI y 100BaseFX . Los estándares 802.3 también hacen referencia a ISO/IEC 11801 , que describe los tipos de fibra multimodo OM1, OM2, OM3 y OM4. El tipo OM1 también usa un diámetro de 62,5 µm, mientras que los otros usan 50 µm. Para luz de 850 nm, el ancho de banda modal mínimo es de 200 MHz·km para OM1, 500 MHz·km para OM2, 2000 MHz·km para OM3 y 4700 MHz·km para OM4. Los cables de clase FDDI se consideran obsoletos y los nuevos sistemas de cableado estructurado utilizan tipos de fibra OM3 u OM4. El tipo OM3 puede transportar señales de 10 GbE hasta 300 metros usando módulos 10GBASE-SR de bajo costo (el tipo OM4 puede operar hasta 400 metros) [23] [24] .
Los cables de fibra óptica de diferentes tipos están hechos con diferentes colores de aislamiento exterior. La fibra monomodo suele utilizar amarillo, la fibra multimodo suele utilizar naranja (para los tipos OM1 y OM2) o azul verdoso (tipos OM3 y OM4). Sin embargo, en los sistemas de fibra óptica, no existe un código de colores obligatorio según las velocidades y las tecnologías (con la excepción del color verde de las colas de los conectores pulidos de esquina APC) [25] .
También se utilizan cables ópticos activos (AOC), en los que los convertidores optoelectrónicos se conectan directamente al cable óptico, sin el uso de conectores ópticos reparados. Los convertidores se conectan directamente a los conectores modulares de las tarjetas de red y los dispositivos de conmutación. Estos cables son menos costosos que las soluciones ópticas modulares completas porque el fabricante puede hacer coincidir los componentes electrónicos y ópticos con la longitud del cable y el tipo de fibra que se utiliza.
Los transceptores 10GBASE-SR ("de corto alcance") se utilizan con fibra multimodo y utilizan láseres de 850 nm [26] . La subcapa de codificación física (PCS) de 64 bits/66 bits se define en la cláusula 49 de IEEE 802.3 y el dependiente del medio físico (PMD) en la cláusula 52. El estándar proporciona transmisión de datos serializados a 10,3125 Gbaudios [27] .
Las distancias dependen del tipo de fibra multimodo [23] [28] .
| Tipo de fibra (diámetro, µm) |
Distancias (m) |
|---|---|
| Clase FDDI (62.5) | 25 |
| OM1 (62,5) | 33 |
| OM2 (50) | 82 |
| OM3 (50) |
300 |
| OM4 (50) |
400 |
La infraestructura MMF es más barata que SMF debido a los conectores económicos. El precio de los conectores es menor para las fibras con un diámetro de núcleo grande, ya que no requieren una fabricación de alta precisión.
Los transmisores 10GBASE-SR se implementan con láseres de tipo VCSEL económicos y de baja potencia . Cuando se utilizan cables ópticos como OM3 y OM4 (a veces se denominan optimizados para láser), se logra un alcance de hasta 300-400 metros. Los transceptores 10GBASE-SR son los módulos ópticos de menor costo, bajo consumo y factor de forma pequeño.
En 2011, los módulos 10GBASE-SR representaron aproximadamente una cuarta parte del total de puertos 10GbE enviados. [29]
Hay opciones no estándar de menor costo, a veces denominadas 10GBASE-SRL (10GBASE-SR lite). Son mutuamente compatibles con 10GBASE-SR, pero solo funcionan en distancias de hasta 100 metros.
El estándar 10GBASE-LR ("largo alcance") se utiliza con fibra monomodo y utiliza láseres de 1310 nm. PCS 64bit/66bit se define en la cláusula 49 de IEEE 802.3 y PMD se define en la cláusula 52. El estándar proporciona transmisión de datos en serie a 10,3125 Gbaudios.
En la tecnología 10GBASE-LR, la transmisión se realiza mediante láseres basados en interferómetros Fabry-Perot o láseres con realimentación distribuida (DFB). Dichos láseres son más costosos que los VCSEL, pero tienen alta potencia y longitud de onda larga, lo que permite una transmisión eficiente de señales a través de fibras delgadas monomodo a largas distancias. Las distancias típicas para 10GBASE-LR son de hasta 10 kilómetros, aunque esto depende del tipo de fibra utilizada.
La variante 10GBASE-LRM ("multimodo de largo alcance") se definió originalmente en IEEE 802.3aq para fibra multimodo y láseres de 1310 nm. Las distancias típicas son de hasta 220 o 300 metros. Se utilizan los PCS de 64 bits/66 bits de la cláusula 49 de IEEE 802.3 y el PMD de 68. El estándar proporciona transmisión de datos en serie a 10,3125 Gbaudios [30] .
Los transceptores 10GBASE-LRM se pueden usar a distancias de hasta 220 metros en fibra de clase FDDI y hasta 220 metros en tipos OM1, OM2 y OM3. 10GBASE-LRM no alcanza las distancias que pueden alcanzar las tecnologías 10GBASE-LX4 más antiguas. Algunos fabricantes, como Cisco y HP, afirman que sus módulos ópticos pueden funcionar a distancias de hasta 300 metros.
Algunos transceptores 10GBASE-LRM funcionan en distancias de hasta 300 metros utilizando fibra monomodo estándar (SMF, G.652); sin embargo, esta combinación no forma parte del estándar IEEE ni de ninguna convención [31] .
Los receptores 10GBASE-LRM utilizan un ecualizador de tipo "compensación electrónica de dispersión" (EDC) [32] .
El estándar 10GBASE-ER ("alcance extendido") utiliza fibra monomodo y potentes láseres de 1550 nm. Se utilizan los PCS de 64 bits/66 bits de la cláusula 49 de IEEE 802.3 y el PMD de la cláusula 52. El estándar proporciona transmisión de datos en serie a 10,3125 Gbaudios.
En la tecnología 10GBASE-ER, la transmisión se realiza mediante un láser modulado externamente (EML) .
Los transceptores 10GBASE-ER permiten la transmisión de 10 Gigabit Ethernet a distancias de hasta 30-40 kilómetros [33] .
Algunos fabricantes ofrecen módulos para operar a distancias de hasta 80 km bajo el nombre 10GBASE-ZR. Dichos parámetros físicos no están estandarizados según IEEE 802.3ae y son especificaciones de uso común para un entorno de 80 km de los estándares OC-192 / STM-64 SDH /SONET. [34]
10GBASE-LX4 es un tipo de puerto que admite fibras monomodo y multimodo. Se utilizan cuatro láseres independientes, cada uno a 3,125 Gb/s y WDM grueso : multiplexación de canales: cada láser utiliza su propia longitud de onda en una ventana de transparencia de 1310 nm. Utiliza PCS 8bit/10bit de IEEE 802.3 Cláusula 48 y PMD de Cláusula 53. [23]
LX4 permite operar a distancias de hasta 300 metros utilizando fibras multimodo FDDI, OM1, OM2 y OM3 (todos estos tipos tienen un ancho de banda modal mínimo de 500 MHz × km en la región de 1300 nm).
Además, los transceptores 10GBASE-LX4 pueden funcionar a distancias de hasta 10 km en fibras monomodo.
10GBASE-PR (de "PON") se define en IEEE 802.3av como un método de transmisión de 10 Gigabit Ethernet a través de redes ópticas pasivas . Se utiliza un láser de 1577 nm para la transmisión hacia el usuario y de 1270 nm para la transmisión desde el usuario. PMD se especifica en la cláusula 75. La transmisión hacia los usuarios tiene una velocidad de datos serializados de 10,3125 Gb / s, se utiliza una topología de uno a muchos (tipo árbol: un puerto de conmutador sirve a varios usuarios conectados a esta rama de la red óptica pasiva ).
Los transceptores 10GBASE-PR están disponibles en uno de los tres presupuestos de energía: PR10, PR20, PR30.
Varios proveedores proporcionan módulos ópticos para transportar señales bidireccionales de 10 Gb/s a través de una sola fibra monomodo . La conexión de estos módulos es funcionalmente equivalente a 10GBASE-LR o -ER, pero usa una fibra en lugar de dos fibras en LR/ER (una para transmitir y otra para recibir). Esto se logra de manera similar a los estándares gigabit 1000Base-BX10 mediante el uso de un prisma pasivo dentro de cada módulo óptico y un par de transceptores que funcionan en dos longitudes de onda, como 1310nm/1490nm o 1490nm/1550nm. Los módulos están disponibles en varios niveles de potencia y pueden operar en distancias que van desde 10 a 80 km [35] [36] . A menudo se denominan 10GBASE-BX , aunque 10GBASE-BR sería más correcto debido al uso de codificación de 64 bits/66 bits.
10 Gigabit Ethernet se puede transmitir a través de conductores de cobre: a través de un cable twinax, a través de par trenzado y a través de placas de circuito impreso (a través de backplanes ).
10GBASE-CX4 es la primera transmisión de 10 Gigabit Ethernet sobre cobre, descrita en 802.3 (estándar 802.3ak-2004). Usado PCS XAUI con 4 pares (Cláusula 48) y cables de cobre similares a cables para tecnología InfiniBand. Las distancias máximas son de unos 15 metros. Cada par diferencial transporta 3,125 Gbaudios de señales.
Las ventajas de 10GBASE-CX4 son el consumo de energía, el bajo costo y la baja latencia . Sin embargo, los conectores CX4 tienen un factor de forma grande y usan cables más voluminosos que los cables de un solo par más nuevos con módulos SFP+. CX4 también ofrece distancias más cortas que 10GBASE-T, y el cable utilizado es más rígido y significativamente más costoso que el par trenzado sin blindaje (UTP) de Categoría 5 o Categoría 6.
Los envíos de equipos con puertos 10GBASE-CX4 son muy pequeños [29] , pero algunos proveedores ofrecen interfaces CX-4 para Ethernet 10GBASE o para apilar varios conmutadores, teniendo en cuenta la latencia ligeramente más baja de CX4 [37] .
Se pueden conectar dos dispositivos con puertos para conectar módulos SFP+ con un cable especial, cuyos conectores tienen extremos no desmontables en forma de módulos SFP+. Dichos cables se denominan "conexión directa" (DA), "cobre de conexión directa" (DAC), 10GSFP+Cu, 10GBASE-CR [38] , 10GBASE-CX1, SFP+, "cable SFP Cu 10GbE". Los cables cortos de conexión directa usan un ensamblaje de cable twinax pasivo , mientras que los más largos, a veces denominados cables ópticos activos (AOC), usan transceptores ópticos de onda corta integrados con el cable óptico [39] . Ambos tipos de cable se conectan directamente al conector SFP+. Dichos cables de conexión directa tienen una longitud de cable fija, típicamente de 1 a 7 m (en el caso de cables pasivos) o hasta 15 m ( cable activo ) [40] [41] , o hasta 100 m de longitud (cables ópticos activos). ). Similar a la variante 10GBASE-CX4, estos cables ofrecen bajo consumo de energía, bajo costo y transferencia de datos de baja latencia. A diferencia del CX4, se utilizan cables menos voluminosos y un factor de forma SFP+ más compacto. Los cables SFP+ de conexión directa son muy populares en la actualidad y se utilizan en más puertos que 10GBASE-SR [29] .
El grupo de trabajo 802.3ap ha desarrollado formas de transportar 10 Gigabit Ethernet a través de backplanes, como servidores blade y enrutadores y conmutadores modulares que usan tarjetas de línea conectables . 802.3ap le permite transmitir una señal a distancias de hasta 1 metro sobre conductores de cobre de placas de circuito impreso, se permiten dos conectores. El estándar define dos tipos de puertos para 10 Gbps ( 10GBASE-KX4 y 10GBASE-KR ) y un tipo para 1 Gbps (1000Base-KX). La capa opcional de corrección de errores de reenvío (FEC) , el protocolo de negociación automática y la estimación de calidad de línea para 10GBASE-KR ( configuración de filtro de recepción FIR de tres pines ) se pueden implementar opcionalmente. El protocolo de negociación automática le permite cambiar entre 1000Base-KX, 10GBASE-KX4, 10GBASE-KR o 40GBASE-KR4 (802.3ba). [42]
Los diseños de backplane modernos usan 10GBASE-KR en lugar de 10GBASE-KX4 [29] .
10GBASE-KX4Se utilizan 4 canales de datos paralelos, la codificación física es la misma que 10GBASE-CX4 (cláusula 48 del estándar IEEE 802.3).
10GBASE-KRSe utiliza un par diferencial y se utiliza la codificación física 10GBASE-LR/ER/SR (cláusula 49 del estándar IEEE 802.3).
10GBASE-T ( IEEE 802.3an-2006 ) es un estándar de 2006 que permite la transmisión de Ethernet de 10 Gb/s a través de par trenzado blindado o sin blindaje en distancias de hasta 100 metros (330 pies ) [43] . Un rango completo de 100 metros requiere cable de categoría 6a, mientras que el cable de categoría 6 permite la transmisión de datos en distancias del orden de 55 metros (dependiendo de la calidad de la instalación y las características de transmisión hasta 500 MHz). La infraestructura de cableado para 10GBASE-T es retrocompatible con el estándar 1000Base-T Gigabit Ethernet, lo que permite que los equipos se actualicen gradualmente de 1 Gigabit a 10 Gigabit Los equipos con 10 puertos Gigabit 10GBASE-T son capaces de operar en el estándar 1000Base-T utilizando la detección automática de velocidad. El estándar de 10 Gigabit utiliza codificación de línea adicional , lo que hace que las LAN 10GBASE-T tengan una latencia ligeramente superior en comparación con otros estándares de 10 Gigabit. La latencia del paquete es de 2 a 4 microsegundos, en comparación con 1-12 microsegundos en 1000Base-T (dependiendo del tamaño del paquete [44] ) [45] [46] . Los chips compatibles con LAN 10GBASE-T han estado disponibles en varias empresas desde 2010 [47] [48] [49] [50] , consumen energía del orden de 3-4 W [51] .
Las tecnologías 10GBASE-T utilizan el conector modular IEC 60603-7 8P8C ampliamente utilizado para los estándares Ethernet más lentos sobre par trenzado. La señal transmitida por el cable utiliza frecuencias de hasta 500 MHz, para lograr esta frecuencia se requiere un cable de par trenzado balanceado de categoría 6a o mejor ( ISO/IEC 11801 enmienda 2 o ANSI/TIA-568-C.2) para la operación a distancias de 100 m • Los cables de categoría 6 señal 10GBASE-T en distancias más cortas si cumplen con ISO TR 24750 o TIA-155-A.
El estándar 802.3an define la modulación de capa física para 10GBASE-T. Utiliza la precodificación Tomlinson-Harashim (THP) y 16 claves de cambio de ajuste de pulso de nivel discreto (PAM-16) codificadas dentro de la constelación de señales DSQ128 a una velocidad de símbolo de 800 millones de símbolos por segundo [52] [53] . Antes de la codificación, se aplica un código de corrección de errores de reenvío (FEC) de verificación de baja densidad (LDPC) [2048,1723] 2 . Se codifican 1723 bits, se aplica una matriz de verificación de paridad basada en el código Reed-Solomon generalizado [32,2,31] sobre el campo GF (2 6 ). Otros 1536 bits no están codificados. En cada bloque de 1723+1536 bits, se utilizan 1+50+8+1 bits para señalización y detección de errores y 3200 bits de datos (el tiempo de transferencia del bloque es de 320 ns). Este esquema es una complicación significativa en comparación con la codificación trivial PAM-5 utilizada en 1000Base-T Gigabit Ethernet sobre par trenzado.
La codificación de línea a partir de la tecnología 10GBASE-T sirvió de base para el desarrollo de la codificación en los nuevos estándares 2.5 GBASE-T y 5GBASE-T (802.3bz) , que implementan velocidades de 2.5 o 5.0 Gbit/s utilizando cableado de cobre categoría 5e y 6 infraestructura [54] . Dichos cables no permiten el uso de 10GBASE-T, pero pueden usarse para 2.5 GBASE-T o 5GBASE-T, si estas velocidades se implementan en los equipos de adaptadores de red y conmutadores [55] .
Durante el desarrollo de los estándares de 10 Gigabit Ethernet, el gran interés en utilizar 10 GbE como medio de transporte en redes de área amplia (WAN) condujo a la descripción de la capa física de WAN para 10 GbE. Esta capa encapsula los paquetes de Ethernet en tramas SONET OC-192c y opera a una velocidad ligeramente menor de 9,95328 Gbps que las opciones de LAN .
Las capas físicas de WAN utilizan las mismas tecnologías PMD ópticas 10GBASE-S, 10GBASE-L, 10GBASE-E y se denominan 10GBASE-SW, 10GBASE-LW y 10GBASE-EW, respectivamente. La codificación PCS es de 64 bits/66 bits según IEEE 802.3 cláusula 49 y PMD de la cláusula 52. También utiliza la subcapa de interfaz WAN (WIS) definida en la cláusula 50, que agrega encapsulación adicional para compatibilidad con el formato de trama de datos SONET STS-192c [23] .
Las capas físicas de la WAN se diseñaron para interactuar con equipos SDH/SONET OC-192/STM-64 utilizando tramas SDH/SONET ligeras a 9,953 Gbps.
WAN PHY le permite transmitir una señal a distancias de hasta 80 km, según el tipo de fibra.
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