Cat 5 电缆(频率 100 MHz)如何传输 2.5 Gb/秒?

电器工程 频率 以太网
2022-01-31 17:21:43

我对这篇关于 5 类电缆的Wikipedia 文章感到有些困惑。

它指出:

电缆标准提供高达 100 MHz 的性能,适用于高达 2.5GBASE-T 的大多数双绞线以太网。

当使用 100 MHz 的频率时,如何以 2.5 Gb/s 的速度传输数据?您不需要至少 2.5 GHz 吗?

3个回答

不,您不需要 2.5 GHz 带宽来传输 2.5 Gbit/s。你当然可以这样做,但这将是非常低效的。

数据被编码成符号。

100Base-T以太网在一个方向使用一对并使用MLT-3编码将4B5B编码的125 Mbit/s比特流转换为具有31.25 MHz带宽的信号,因此它使用每通道每赫兹3.2比特。

2.5Base-T 以太网使用所有四对和复杂的编码方法来实现每通道每赫兹 6.25 位,最终达到 Cat 5e 电缆额定的 100 MHz 带宽。

编码方法包括使用 PAM-16 调制,这意味着每对线对上的每个符号都是 16 个电压电平之一,因此每个符号携带 4 位。它还使用Tomlinson-Harashima 预编码(THP) 预编码和 DSQ128 编码来实现通过四对以每对 100 MHz 带宽或整个链路的 400 MHz 总带宽发送 2.5 Gbit/s 的目标。

您可以通过任何通道(如 CAT5 链路)传递信息的速率取决于其通道容量

对于像 CAT5 这样的普通通道,这可以很好地由Shannon-Hartley 定理逼近。这将在存在噪声的情况下确定给定带宽的信道容量为:

C = Wlog 2 (1 + S/N)

... 其中 C 是以比特/秒为单位的信道容量,W 是带宽,S/N 是信号功率除以噪声功率。

所以你可以看到,你可以传输的信息量与带宽成正比,但也会根据信道的清晰度和发射机的功率而增加。

只有当噪声与信号一样强大时,100 MHz 才对应于 100 Mb/s。Cat 5 电缆旨在最大限度地减少高频噪声,因此您可以在较高频率下传输大量数据。它还有 4 对,您可以独立使用。

感谢@Justme 和@MarcusMüller 为我指明了正确的方向。我发现Ben Eater 的这个视频很好地回答了我的问题。

基本上,100 MHz 的频率与传输的第一秒位没有直接关系。我假设每对有一个信号(方波或其他东西),但事实并非如此。相反,正弦波调制用于传输“符号”,它可以只是 1 和 0(对于像 10BaseT 这样的慢速传输来说就是这种情况),但对于千兆以太网,一个符号可以有两个以上的状态。这是@Nstorm 提到的行代码的一部分。请参阅此表,了解哪个以太网变体使用哪个线路代码。每秒传输的符号称为“波特率”。100 MHz带宽限制了符号的“复杂”程度。

如果我理解错误,请随时编辑此答案。