2.5 Гбит/сек по витой паре категории 5e - стандарт IEEE 802.3bz

Принятие стандарта IEEE 802.3bz

Он был принят IEEE (Институт инженеров по электротехнике и электронике) в 2016 году. С этим стандартом IEEE объединяет усилия ассоциаций NBASE-T и MGBASE-T, которые работают независимо, а иногда и конкурируют друг с другом, но обе преследуют цель внедрения 2,5- и 5- гигабитного Ethernet по существующим кабелям. NBASE-T расшифровывается как (Next Generation Enterprise Access BASE-T PHY). Альянс NBASE-T был основан в 2014 году такими компаниями, как Cisco Systems, Xilinx, Freescale Semiconductor и Aquantia Corporation, и сейчас насчитывает несколько десятков членов из сектора производителей сетей. Broadcom была одной из ведущих компаний в создании MGBASE-T (Multi-Rate Gigabit Ethernet Base-T).

Важным применением стандарта является подключение к локальной сети точек доступа WLAN со скоростью передачи данных более одного гигабита в секунду, как это предлагается стандартами WLAN 802.11ac или 802.11ax. Стандарты, являющиеся результатом 802.3bz, называются 2.5GBASE-T и 5GBASE-T.

История стандарта

Еще до стандартизации некоторые производители интегрировали 2,5-гигабитные порты Ethernet в свои продукты, например, Intel в серверах 2013 года. Broadcom также анонсировала чипы с 2,5-гигабитными приемниками на раннем этапе. Альянс NBASE-T был основан в 2014 году и в 2015 году объединил множество производителей оборудования. Также в 2014 году был основан альянс MGBASE-T. Работа над стандартом под эгидой IEEE, начавшаяся в 2015 году, привела к сотрудничеству между альянсами NBASE-T и MGBASE-T, что привело к официальному принятию стандарта в 2016 году.

Цели нового стандарта Ethernet

Основная цель этого стандарта — обеспечить скорость свыше 1 Гбит/сек по витой паре категорий 5e и Cat.6. Это было сочтено необходимым, поскольку в 2014 году уже было ясно, что для 10GBASE-T потребуются новые кабели. С помощью нового стандарта существующие кабельные инфраструктуры должны оставаться пригодными для использования, а устройства с более высокой скоростью передачи данных, такие как маршрутизаторы и точки доступа WLAN 802.11ac, должны оставаться доступными для подключения.

Другой целью было сделать доступным Power over Ethernet ( PoE ), который не поддерживается 10GBASE-T. Благодаря PoE можно снабжать сетевые устройства необходимой для работы электроэнергией через существующую сетевую кабельную сеть.

802.3bz также устраняет недостаток высокого энергопотребления микросхем 10GBASE-T. Из-за требуемой вычислительной мощности она настолько высока, что ее очень сложно использовать в мобильных устройствах, таких как ноутбуки.

Различные скорости передачи от 802.3bz

Стандарт определяет несколько скоростей передачи. По сути это:

• 2,5 Гбит/сек по витой паре Cat.5e длиной до 100 метров
• 5 Гбит/сек по витой паре Cat.6 длиной до 100 метров
• 5 Гбит/сек по витой паре Cat.5e, для определенных приложений и конфигураций, а также при длине кабеля менее 100 метров. 

Технология стандарта

По сути, 802.3bz использует те же методы и кодирование, что и 10GBASE-T. Технология передачи данных на физическом уровне (PHY) основана на 10GBASE-T. Только скорость передачи сигнала ниже и уменьшена вдвое (для 5GBASE-T) или в 4 раза (для 2,5GBASE-T). Более низкие скорости передачи сигнала снижают требования к пропускной способности кабелей. 2.5GBASE-T и 5GBASE-T можно передавать по неэкранированным витым парам Cat5e и Cat6 длиной до 100 метров.

Кроме того, в нем реализована функция согласования скорости передачи. Он учитывает качество кабеля и помехи и может соответствующим образом регулировать скорость. Без этой функции учитывались бы только максимально возможные скорости двух конечных устройств с их контроллерами, а не свойства передачи кабеля.

Энергоснабжение с помощью Power over Ethernet (PoE)

Устройства, работающие по 802.3bz, должны иметь возможность получать электроэнергию по сетевому кабелю с использованием технологии Power over Ethernet по стандарту 802.3at. Стандарт 10GBASE-T, с другой стороны, не предусматривает подачу питания по сетевому проводу. В результате затраты на установку таких устройств, как точки доступа WLAN в соответствии с 802.11ac или 802.11ax, могут быть значительно снижены. Потому что, несмотря на скорость передачи данных более одного гигабита в секунду, не требуются ни новые сетевые кабели, ни отдельные кабели для электропитания.

Возможные применения стандарта 802.3bz

Приложения стандарта с его высокими скоростями передачи данных 2,5 и 5 гигабит в секунду по сравнению с обычным проводом можно найти во многих различных областях. Технология NBASE-T может использоваться в сетях частного сектора, у поставщиков услуг, а также в корпоративной или промышленной среде.

Одним из наиболее важных приложений является подключение точек доступа WLAN, которые поддерживают беспроводные сети со скоростью более одного гигабита в секунду, через существующую сетевую кабельную инфраструктуру. Для этого типа точек доступа уже недостаточно обычных 1-гигабитных подключений. Без 2,5GBASE-T или 5GBASE-T несколько 1-гигабитных портов пришлось бы объединять с помощью агрегации каналов или заменить существующую проводку для 10-гигабитного Ethernet. Кроме того, точка доступа может получать электроэнергию через Power over Ethernet и не требует отдельного кабеля для подключения питания.

Еще одним приложением является увеличение скорости в существующих сетях. В существующей сетевой структуре скорость передачи данных может быть увеличена в пять раз за счет использования коммутаторов и конечных устройств, совместимых с 2,5GBASE-T и 5GBASE-T, по сравнению с Gigabit Ethernet без новых сетевых кабелей. В то же время микросхемы сетевого интерфейса потребляют меньше энергии, чем микросхемы 10GBASE-T, и делают такие устройства, как коммутаторы, ПК или ноутбуки, более энергоэффективными.