기가비트 이더넷 및 작동 방식(2022년 가이드)

기가비트 이더넷은 표준 Cat 5 UTP(비차폐 연선) 케이블을 사용하여 최대 1.000Mbps의 네트워크 전송을 허용합니다. Cat 5 케이블은 최대 100Mbps까지만 실행할 수 있는데 어떻게 이를 달성할 수 있습니까? 우리는 이것과 기가비트 이더넷 성능에 관한 다른 매우 흥미로운 문제에 대해 설명할 것입니다.

이더넷 Cat 5 케이블에는 8개의 와이어(4쌍)가 있지만 10BaseT 및 100BaseT 표준(각각 10Mbps 및 100Mbps)에서는 이러한 와이어 중 4개(2쌍)만 실제로 사용됩니다. 한 쌍은 데이터 전송에 사용되고 다른 쌍은 데이터 수신에 사용됩니다.

이더넷 표준은 취소라는 전자기 잡음에 대한 기술을 사용합니다. 전선에 전류가 가해지면 전선 주위에 전자기장이 생성됩니다. 이 자기장이 충분히 강하면 바로 옆에 있는 전선에 전기 간섭이 발생하여 그곳에서 전송되고 있던 데이터가 손상될 수 있습니다. 이 문제를 누화라고 합니다.

[아마존 상자=”B00WD017GQ” 템플릿=”테이블”]

취소 작업은 그림 1에서 볼 수 있듯이 첫 번째 신호와 비교하여 두 번째 신호를 "미러링"(반전된 극성)하여 동일한 신호를 두 번 전송하는 것입니다. 따라서 두 신호를 수신할 때 수신 장치는 두 신호를 비교할 수 있습니다. 신호는 동일하지만 "미러링"되어야 합니다. 두 신호의 차이는 잡음이므로 수신 장치에서는 잡음이 무엇인지 파악하고 이를 폐기하는 것이 매우 간단합니다. "데이터 전송"을 위한 "+TD" 와이어 표준과 "데이터 수신"을 위한 "+RD" 와이어 표준. "-TD" 및 "-RD"는 각각 "+TD" 및 "+RD"에서 전송되는 동일한 신호의 "미러링된" 버전입니다.

10BaseT 표준에서는 컴퓨터가 전송하려는 각 비트가 단일 전송 비트로 물리적으로 코딩됩니다. 즉, 전송되는 8비트 그룹의 경우 회선에서 8개의 신호가 생성됩니다. 전송 속도가 10Mbps라는 것은 클럭이 10MHz임을 의미하지만 각 클럭 사이클마다 단일 비트가 전송되기 때문입니다. 다른 표준에서는 이것이 다릅니다.

100BaseT는 8B/10B라는 코딩 방식을 사용합니다. 여기서 8비트의 각 그룹은 10비트 신호로 코딩됩니다. 따라서 10BaseT와 다르게 각 비트는 회선의 신호를 직접 나타내지 않습니다. 100Mbps 데이터 전송 속도로 계산하면 100BaseT의 클럭 속도는 125MHz(10/8 x 100)입니다. 따라서 Cat 5 케이블은 최대 125MHz의 전송 속도를 갖는 것으로 인증되었습니다.

기가비트 이더넷이 하는 일은 코딩을 변경하는 것입니다. 각 비트를 10BaseT처럼 단일 신호로 코딩하거나 각 8비트 그룹을 10비트 신호로 코딩하는 대신 신호당 2비트를 코딩합니다. 따라서 기가비트 이더넷 케이블을 통한 신호는 단일 비트가 아닌 2비트를 나타냅니다. 즉, 단순히 "0" 또는 "1"을 나타내는 신호에 두 개의 전압을 사용하는 대신 "00", "01", "10" 및 "11"을 나타내는 네 가지 다른 전압을 사용합니다. 4개의 케이블 선만 사용하면 기가비트 이더넷은 모든 선을 사용합니다.

또한 모든 쌍은 양방향 방식으로 사용됩니다. 위에서 본 것처럼 10BaseT와 100BaseT는 모두 전송과 수신에 서로 다른 쌍을 사용합니다. 1000BaseT에서는 기가비트 이더넷 케이블링이라고도 하며 데이터 전송과 수신에 동일한 쌍이 사용됩니다.

기가비트 이더넷의 장점은 여전히 ​​125MHz 속도의 100BaseT/Cat 5 클록 속도를 사용하지만 시간당 더 많은 데이터가 전송되므로 전송 속도가 더 높다는 것입니다. 수학은 매우 간단합니다. 125MHz x 신호당 2비트(예: 와이어 쌍당) x 시간당 4개 신호 = 1.000Mbps입니다.

이 변조 기술을 4D-PAM5라고 하며 실제로 5개의 전압을 사용합니다(5번째 전압은 오류 수정 메커니즘에 사용됨).

따라서 기가비트 이더넷이 1,000MHz에서 실행된다고 말하는 것은 실수입니다. 그렇지 않습니다. 패스트 이더넷(100BaseT)과 마찬가지로 125MHz로 실행되지만 시간당 2비트를 전송하고 4쌍의 케이블을 사용하기 때문에 1.000Mbps를 달성합니다.

아래 표에서 기가비트 이더넷 케이블링 핀아웃을 확인할 수 있습니다. "BI"는 양방향을 나타내고 DA, DB, DC 및 DD는 각각 "데이터 A", "데이터 B", "데이터 C" 및 "데이터 D"를 나타냅니다.