Ethernetnél az 1 Gigabit-es sebesség fizikailag azt jelenti, hogy 1GHz-es sebességen váltakoznak az alacsony\magas jelszintek? Vagy a legmélyebb szintű elektronikának még ennél is gyorsabb frekvencián kell pörögnie? Vagy hogy működik ez?

Erre jó a chatGPT tökéletes választ ad:

Az Ethernet 1 Gbps sebességénél a helyzet összetettebb, mint hogy az alacsony/magas jelszintek 1 GHz-en váltakoznának. Az Ethernet protokoll és a fizikai réteg megvalósítása többféle technológiát használ a nagy sebességű adatátvitelhez, amelyek nem pusztán egyszerű digitális "1" és "0" váltásokból állnak. Itt van a lényegesebb pontok magyarázata:

---

1. Jelkódolás és a bitsebesség

Az 1 Gbps Ethernet (például 1000BASE-T) nem egyszerű bináris jelkódolást használ, hanem kódolási technikákat, amelyek növelik a hatékonyságot és csökkentik az elektromos zajt. A 1000BASE-T szabvány például:

PAM-5 (Pulse Amplitude Modulation 5) jelkódolást alkalmaz, amelyben minden jelváltás (szimbólum) 5 különböző jelszintet képviselhet.

Egy szimbólum tehát több bitet (2 vagy több) hordozhat, így a szimbólumsebesség alacsonyabb lehet, mint a bitsebesség. Például 1000 Mbps bitsebesség mellett a szimbólumsebesség csak 125 MHz.

Ez azt jelenti, hogy az 1 Gbps nem egyenlő az 1 GHz-es váltásokkal.

---

2. Órajel-szinkronizáció

Az Ethernetnél nincs közvetlen órajelvezeték, így a szinkronizációt a beágyazott órainformáció segítségével oldják meg. Az órajel a jelből rekonstruálható speciális kódolásokkal, például:

Manchester kódolás (régebbi Ethernet verzióknál, pl. 10BASE-T).

4B/5B, PAM-5 vagy más kódolás az újabb verzióknál.

Ezért az órajel nem külön érpáron megy át, hanem a vonali jelbe van ágyazva.

---

3. Oszcillogram vizuális képe

Egy oszcilloszkóppal nézve a fizikai jelet, nem egyszerű "téglalapok" váltakozását látod (ahogy a digitális 1

3. Oszcillogram vizuális képe

Egy oszcilloszkóppal nézve a fizikai jelet, nem egyszerű "téglalapok" váltakozását látod (ahogy a digitális 1-eket és 0-kat várnád), hanem egy bonyolultabb analóg hullámformát, amely a PAM-5 és a jelkódolás eredménye:

A hullámformán több különböző amplitúdószintet látsz (nem csak alacsony/magas szintet).

A hullám frekvenciája a szimbólumsebességhez (például 125 MHz) köthető, nem közvetlenül a bitsebességhez.

---

4. Hányszoros a frekvencia a bitsebességhez képest?

Ez a kódolástól függ. A PAM-5 például egy szimbólummal több bitet továbbít:

A bitsebesség 1 Gbps, de a szimbólumsebesség csak 125 MHz. Ez azt jelenti, hogy a szimbólumfrekvencia nyolcadára csökkenti a vonali frekvenciát a nyers bitsebességhez képest.

Más kódolásoknál (például Manchester kódolásnál) a vonali frekvencia kétszerese lehet a bitsebességnek.

---

5. Miért nem 1 GHz a jelfrekvencia?

Ha minden bitet külön-külön váltással (1 GHz frekvenciával) továbbítanának, az nagyon zajérzékeny és nehezen kezelhető lenne a hardver számára. Ehelyett a hatékony kódolások csökkentik a szükséges frekvenciát, miközben megőrzik az adatsebességet.

---

Nem egészen. A gigabites link használja mind a négy érpárt, amik egyenként 250 Mbitet tudnak. Az iránya váltakozó, az adott kihasználtságtól függ, akár mind a négy is lehet egyirányú egy adott pillanatban, így jön ki a gigabit. De ha 100-al töltesz felfelé, már csak 750 jön lefelé. Azaz ennél több, mert az irány a másodperc töredéke alatt váltakozik, de lényegében a gigabit egyszerre csak egy irányba jön.

Az Ethernet nem úgy működik, hogy az 1-es a magas, 0 az alacsony feszültség. Manchester kódolást alkalmaz, ami garantálja, hogy egy adott feszültség maximum két órajelig marad, utána garantáltan a másik következik. Ez azért kell, hogy a küldő és a fogadó órája szinkronban maradjon, ha szétesnének félreértelmezné a fogadó fél az adatokat. Néha így is előfordul, szerencsére a TCP/IP megoldja.