Скорость Никвиста говорит о том, что максимальная скорость независимых символов (фп) в два раза превышает полосу частот канала (Б).
фп ¤ 2Б
Закон Хартли вводит идею о том, что количество информации, которая может быть закодирована в каждом независимом символе, зависит от количества различных уровней, которые может различить приемник, и, следовательно, скорость передачи информации зависит от ширины полосы частот, амплитуды сигнала (А) и насколько точно приемник различает уровни сигнала (ÎВ).
р ¤ 2Бжурнал2(1 + А/ÎВ)
Логарифм здесь примечателен, так как он показывает нам, что при увеличении количества уровней, которые приемник может различать, увеличивается скорость передачи данных, а отдача уменьшается.
Теорема Шеннона-Хартли основана на этих идеях и статистических свойствах шума и связывает максимально теоретически достижимую скорость передачи информации с полосой пропускания и отношением сигнал/шум для канала, подверженного аддитивному белому гауссовскому шуму, и со схемой кодирования, которая имеет неограниченный контекст для использовать для исправления ошибок.
С = Бжурнал2(1 + С/Н)
Теоретические максимумы и реальные системы — не одно и то же. 10BASE-T Ethernet был разработан больше для простоты, чем для эффективности использования полосы пропускания, и он получает только 1 бит в секунду на Гц для полосы пропускания 10 МГц. 100BASE-TX использует многоуровневую схему кодирования, которая обеспечивает скорость чуть более 3 бит в секунду на Гц для полосы пропускания 31,25 МГц. 1000BASE-T использует более сложную схему кодирования, которая увеличивает скорость до 4 бит в секунду на Гц и использует все четыре пары для передачи в обоих направлениях, поэтому скорость передачи данных 1000 Мбит/с достигается при полосе пропускания всего 62,5 МГц.
Другими словами, благодаря более совершенному дизайну интерфейса, хотя скорость передачи данных увеличилась в 100 раз, пропускная способность увеличилась только в 6,25 раза. К сожалению, после 1000BASE-T начала проявляться убывающая отдача.
10GBASE-T увеличил скорость до 6,25 бит в секунду на Гц, но с четырьмя линиями передачи данных, что по-прежнему дает полосу пропускания 400 МГц. Слишком много для многих существующих кабельных заводов. Это привело к созданию стандартов 2.5G и 5G на основе схемы модуляции, используемой 10GBASE-T, но с более низкими скоростями передачи данных.
Существуют также стандарты 25GBASE-T и 40GBASE-T, которые используют схему модуляции, используемую в 10GBASE-T, и масштабируют ее до более высокой пропускной способности, но я не могу найти никаких доказательств того, что кто-то действительно их продает.
Цифры частоты заголовков для типа кабеля - только часть истории. Кабель не перестает передавать сигналы на заданной частоте внезапно, а просто постепенно ухудшается (больше затухание, больше перекрестные помехи, больше дисперсия).В конце концов ухудшение сигнала достигнет точки, когда сигналы больше не будут надежно приниматься.
Каждая скорость витой пары Ethernet рассчитана на определенный тип кабеля, но есть свои тонкости.
- 10BASE-T был разработан для Cat 3 или выше.
- 100BASE-TX был разработан для Cat 5 или выше.
- 1000BASE-T был разработан для работы на Cat 5, однако было обнаружено, что спецификация Cat 5 недостаточно ограничивает перекрестные помехи, поэтому, хотя обычно это работало, существовала вероятность проблем, Cat 5e была введена для устранения этих недостатков.
- 10GBASE-T требует Cat6A для полного расстояния в 100 метров, он может работать по реальной CAT 6 на более коротких расстояниях, но, как и в случае с 1000BASE-T по CAT 5, это не может быть гарантировано для кабеля «наихудшего случая».
- 2.5GBASE-T разработан для Cat5e
- 5GBASE-T предназначен для Cat6 и более коротких серий Cat 5e.
- Предполагается, что для 25GBASE-T и 40GBASE-T требуется Cat 8, но мне не ясно, будут ли эти стандарты когда-либо существовать, или такие высокие скорости будут привязаны к оптоволокну (и кабелям прямого подключения для коротких пробегов).
Ethernet традиционно не принимал во внимание параметры кабеля при определении скорости соединения, хотя некоторые производители добавили свои собственные расширения в процесс согласования, которые учитывают. Для 2,5 GBASE-T и 5GBASE-T альянс NbaseT разработал функцию «понижающей передачи», учитывающую качество кабеля, но неясно, является ли это стандартом IEEE или нет.
Даже если при согласовании учитываются параметры кабеля, оно по-прежнему ограничено фиксированным набором стандартных скоростей. Это не похоже на Wi-Fi или современные варианты DSL, которые хорошо адаптируются к условиям канала.
Так что же делать на практике?
Если вы считаете, что 1G будет достаточно, чтобы продлить срок службы кабеля, просто приобретите хотя бы Cat5e.
Если вы думаете, что вам может понадобиться 10G сейчас или в будущем, вы можете рассмотреть Cat 6 или 6A, проблема в том, что реальное достижение стандартов Cat 6 и 6A может быть сложной задачей, там много дерьма, которое не соответствует стандарты, которые он утверждает, и полевые заделки требуют большой осторожности, чтобы соответствовать спецификации 6A. Cat6a также кажется значительно дороже, чем Cat5e.
Я не думаю, что на данном этапе есть смысл устанавливать Cat 7 или Cat 8, если вы считаете, что в какой-то момент в будущем вам может понадобиться более 10G, либо установите одномодовое волокно сейчас, либо установите воздуховоды / кабелепроводы, чтобы вы могли установите кабель, который вам нужен, когда вам это нужно.