Полное руководство по 10GBASE-T - введение, кабели, преимущества и недостатки

Введение в 10GBASE-T

10GBASE-T — это технология подключения локальной вычислительной сети (LAN), применяемая в 10-гигабитном Ethernet. Используя неэкранированный кабель с витыми парами (UTP) в качестве среды передачи, трансивер 10GBASE-T SFP+ поддерживает скорость передачи данных 10Gbps/s на расстоянии соединения до 100 метров по медному кабелю Cat6A с витыми парами.

Медный RJ45 SFP+ трансивер QSFPTEK 10GBASE-T

Появление 10GBASE-T

В 2002 году Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) выпустил 10-гигабитный Ethernet по оптоволоконному стандарту IEEE802.3ae. После этого на основе оптоволоконных сетей быстро и массово создаются центры обработки данных 10 Gigabit. С другой стороны, из-за ограничений технологий того времени и пропускной способности медного кабеля 10 Gigabit Ethernet 10GBASE-T технологию не удалось реализовать. Однако исследования в этой области никогда не прекращались, поскольку медная кабельная система имеет значительные преимущества по цене и гибкости при использовании на коротких расстояниях. Наконец, в 2006 году был выпущен стандарт IEEE 802.3an, обеспечивающий соединения со скоростью 10 Gbit/s по неэкранированным медным кабелям типа «витая пара» и поддерживающий расстояние до 100 метров по кабелю категории 6A (Cat6A). В 2012 году Intel и Cisco представили коммутатор 10GBASE-T и сетевую интерфейсную карту (NIC), что свидетельствует о практическом применении технологии 10GBASE-T.

Развитие технологии Ethernet на основе витой пары

Принцип работы трансивера 10GBASE-T SFP+

Трансивер 10GBASE-T SFP+ также известен как медный трансивер 10G с интерфейсом RJ45 и портом RJ45. Через этот порт RJ45 дифференциальные сигналы 10 Gigabit поступают в медный трансивер SFP+ по кабелю Cat6A. Затем входные сигналы проходят фильтрацию и формирование, чтобы обеспечить их полноту и чистоту при поступлении на физический уровень (PHY). Наконец, после декодирования данных в PHY сигналы выводятся. Рабочая схема медного трансивера SFP+ RJ45 представлена ниже.

Рабочая схема трансивера 10GBASE-T RJ45 SFP+

Стандарт технологии Ethernet на основе медной витой пары впервые был выпущен в 1990 году; в нём определялся режим 10BASE-T по витой паре со скоростью 10 Мбит/с. За два десятилетия Ethernet по витой паре эволюционировал от 10BASE-T к 100BASE-T, затем к 1000BASE-T и теперь к 10GBASE-T. По сравнению с предшественниками 10GBASE-T использует более сложную амплитудно-импульсную модуляцию PAM-16 и предварительное кодирование Tomlinson-Harashima (THP) для достижения пропускной способности 10 Гбит/с. Технические различия между 10GBASE-T, 1000BASE-T и 100BASE-T показаны в следующей таблице.

100BASE-T против 1000BASE-T и 10GBASE-T

Преимущества 10GBASE-T

Автоматическое согласование и обратная совместимость. 10GBASE-T обеспечивает огромную гибкость благодаря функции автоматического согласования. Он поддерживает обратную совместимость и взаимодействие с существующими сетями Ethernet 1Gbps или 100Mbps. Это означает, что при модернизации центра обработки данных до 10 Гбит/с вы сможете постепенно увеличивать расходы вместо одновременной масштабной модернизации всех серверов и коммутаторов до 10 Гбит/с.

Низкая стоимость. По сравнению с оптоволоконной системой 10G SFP+ медная система SFP+ отличается более низкой стоимостью, поскольку медные передающие среды значительно дешевле оптоволоконных.

Проблемы 10GBASE-T

Благодаря низкой стоимости и гибкости кабельная система 10GBASE-T на основе медной витой пары быстро заняла часть рынка, ранее принадлежавшую оптоволокну 10 Gigabit. Однако она также сопряжена с определенными проблемами.

Внешние перекрёстные помехи

Чтобы увеличить скорость передачи данных до 10 гигабит, кабели Cat6A должны поддерживать частоту 500 МГц. На такой высокой частоте характеристики передачи чувствительны к внешним перекрёстным помехам. Что такое внешние перекрёстные помехи? В серверных или офисах различные провода обычно связывают в жгут и размещают в кабельном лотке. Одна из пар проводов будет подвергаться воздействию других проводов в том же жгуте. Это и есть внешние перекрёстные помехи. На следующем рисунке показаны перекрёстные помехи одного кабеля, вызванные окружающими кабелями.

Перекрёстные помехи, вызванные соседними различными кабелями

Энергопотребление

По сравнению с оптическими трансиверами SFP+ на основе волокна трансиверы 10GBASE-T требуют большего энергопотребления. Максимальное энергопотребление оптического трансивера 10GBASE SR SFP+ составляет всего 0.8W, тогда как медный трансивер потребляет 2.5W. Поэтому на основе стоимости медного кабеля такое решение может показаться дешевле, однако энергопотребление, необходимое для поддержки 10G copper RJ45 по Cat6A, значительно выше по сравнению с оптическими решениями.

Руководство по кабелям 10GBASE-T

В приведенном выше описании указано, что максимальная дальность передачи медного трансивера 10GBASE-T по кабелю Cat6A составляет 100 метров. А как насчет Cat5e, Cat6 или Cat7? Могут ли они работать с 10GBASE-T SFP+ для достижения скорости 10Gbps? Какой вариант больше подходит для сетей 10G?

Cat6 также поддерживает скорость передачи данных 10Gbps, однако дальность передачи составляет

 ограничено 55 метрами, что меньше, чем у Cat6A.

Как и Cat6A, Cat7 поддерживает скорость 10Gbps на расстоянии до 100 метров. Однако из-за использования двойного экранирования диаметр провода Cat7 значительно больше, чем у Cat6A. Поэтому Cat7 занимает больше места и усложняет прокладку кабелей. Кроме того, в Cat7 используется специальный разъём GG45 или TERA вместо распространённого RJ45, поэтому совместимость не так хороша, как у Cat6A.

Что касается Cat5A, разочаровывает тот факт, что медные трансиверы 10G не могут корректно работать через Cat5A на скорости 10Gbps. Если необходимо подключить Cat5A к медному трансиверу SFP+ Rj45, трансивер может автоматически согласовать скорость 1000Mbps. Однако Cat6A стоит недорого, так почему бы сразу не заменить Cat5A на Cat6, чтобы получить более высокую производительность сети?

В итоге Cat6A является лучшим вариантом для кабельной системы 10GBASE-T.

Узнайте больше о различия между Cat5e, Cat6, Cat6A и Cat7.

QSFPTEK предлагает экономичные и высокопроизводительные трансиверы 10GBASE-T SFP+, поддерживающие соединения длиной до 30 метров по Cat6A или Cat7 при низком энергопотреблении менее 2.5W и коэффициенте битовых ошибок (BER) менее 10^-12. Медные трансиверы QSFPTEK 10G широко совместимы почти со всеми коммутаторами 10GBASE-T, сетевыми картами и серверами производителей оригинального оборудования, таких как Cisco, Juniper, Arista, Intel, HPE и др. Проконсультируйтесь через [email protected].