ギガビットイーサネット

802.3z-1998 CL39 で標準化された 1000BASE-CX は、平衡シールドツイストペアとDE-9または8P8Cコネクタ (1000BASE-T とは異なるピン配置) を使用した最大距離 25 メートルのギガビットイーサネット接続の初期標準です。セグメント長が短いのは、信号伝送速度が非常に高いためです。IT プロフェッショナルがケーブル配線を行う特定のアプリケーションで使用されていましたが、たとえば IBM BladeCenter ではブレードサーバーとスイッチモジュール間のイーサネット接続に 1000BASE-CX を使用していますが、一般的な銅線配線では 1000BASE-T に取って代わられました。^{[ 5 ]}

IEEE 802.3abは、1000BASE-Tとして知られるツイストペア配線によるギガビットイーサネットの最初の標準規格です。

各1000BASE-Tネットワークセグメントは最大100メートル（330フィート）の長さが推奨され、^{[ 6 ] [ c ]}カテゴリ5以上のケーブルを使用する必要があります。

オートネゴシエーションは1000BASE-Tの実装に必須です^{[ 7 ] [ 8 ]。}リンクのクロックソースは少なくともネゴシエートする必要があり、一方のエンドポイントはマスター、もう一方のエンドポイントはスレーブでなければなりません。

10BASE-Tと100BASE-TXはそれぞれ双方向に1対のケーブルを使用するのに対し、1000BASE-Tは適応等化によるエコーキャンセレーションを使用して双方向に同時に送信するために4対のケーブルを使用し、その結果得られる回路は電話のハイブリッドで使用されているハイブリッド回路^{[ 9 ]}と呼ばれます。回線符号化は5レベルパルス振幅変調（PAM-5）です。シンボルレートは100BASE-TX（125メガボー）と同じで、5レベル信号のノイズ耐性も100BASE-TXの3レベル信号と同じです。これは、1000BASE-Tが4次元トレリス符号化変調（TCM）を使用して4対全体で6 dBの符号化利得を実現しているためです。  

オートネゴシエーションは 2 対のペアのみで行われるため、2 つの 1000BASE-T インターフェイスが 2 対のペアしかないケーブルで接続されている場合、インターフェイスはネゴシエーションを完了し、ギガビットを最適な共通動作モードとして選択しますが、ほとんどの場合、データ通信には 4 対のペアすべてが必要なため、リンクは確立されません^{。ほとんどの1000BASE -T 実装には、}この動作を診断するための専用レジスタがあります。

データは4つのペアで、一度に8ビットずつ送信されます。まず、8ビットのデータは、線形フィードバックシフトレジスタに基づくスクランブル処理によって4つの3ビットシンボルに展開されます。これは100BASE-T2で行われる処理と似ていますが、使用するパラメータが異なります。次に、3ビットシンボルは、送信中に連続的に変化する電圧レベルにマッピングされます。マッピングの例は次のとおりです。

自動MDI/MDI-X構成は、1000BASE-T規格^{[ 11 ]}のオプション機能として規定されており、一般的に実装されているため、ストレートケーブルは、2つのGbE対応ネットワークノードインターフェイス（両方ともMDI）間、および2つのスイッチまたはハブインターフェイス（両方ともMDI-X）間で動作することがよくあります。この機能により、イーサネットクロスオーバーケーブルが不要になり、多くの古いハブやスイッチに見られるアップリンクと通常のポートの選択や手動セレクタスイッチが不要になり、配線エラーが減少します。

既存のCat-5eおよびCat-6ケーブルの利用範囲を拡大し最大限に活用するために、新しい規格である2.5GBASE-Tと5GBASE-Tは、1000BASE-Tでの使用を想定して設計された既存の銅線インフラ上で、それぞれ2.5Gbpsと5.0Gbpsの速度で動作します。これらは10GBASE-Tをベースとしていますが、より低い信号周波数を使用しています。

2001年、電気通信産業協会（TIA）は、1000BASE-Tに類似した、より実装が容易な規格を作成し、1000BASE-TX（TIA/EIA-854）と名付けて普及させた。^{[ 12 ]}理論的には、この簡素化された設計により、双方向ペア4組の代わりに単方向ペア4組（TXペア2組とRXペア2組）のみを使用することで、必要な電子機器のコストを削減できたはずである。

802.3ap-2007 CL70は、電気バックプレーン上でのイーサネット動作に関するIEEE 802.3ap規格の一部として、1000BASE-KXを標準化しました。この規格では、1～4レーンのバックプレーンリンクを定義しており、各レーンには1組のRXと1組のTXの差動ペアがあり、リンク帯域幅は100 Mbit/sから10 Gbit/s （100BASE-KXから10GBASE-KX4）までとなっています。1000BASE-KXバリアントは、1.25 GBdの電気信号速度を使用します。 

IEEE 802.3 は、IEEE Std 802.3bp-2016 で 1000BASE-T1 を標準化しました。^{[ 13 ]}これは、自動車および産業用途向けに単一のツイストペアケーブル上のギガビットイーサネットを定義しています。15 メートル (タイプ A) または 40 メートル (タイプB) の到達距離のケーブル仕様が含まれています。伝送は、750 MBd で PAM-3 を使用して行われます。 

1000BASE-SXは、 770～860ナノメートルの近赤外線（NIR）波長を使用してマルチモードファイバー上で動作する光ファイバーギガビットイーサネット規格です。

規格では、62.5  μm/160 MHz×kmマルチモードファイバーの最大長を 220 メートル、62.5 μm/200 MHz×km を 275 m、 50 μm/400 MHz×kmを 500 m 、50 μm/500 MHz×km マルチモードファイバーを550 m と規定しています。 ^{[ 25 ] [ 26 ]}光ファイバーケーブルメーカーは、OM3 や OM4 などのより新しい光ファイバーグレードを使用した場合、1000BASE-SX の到達距離を少なくとも 1 km まで拡張しました。^{[ 16 ]} SX インターフェースは、最小出力電力 -9.5 dBm、最小受信感度 -17 dBmと規定されています。             

この規格は、商業ビル内の通信回線、コロケーション施設、キャリアニュートラルなインターネットエクスチェンジポイントなどで広く利用されています。

1000BASE-LSXは、ギガビットイーサネット伝送を指す非標準ですが業界で受け入れられている用語です^{[ 27 ]}  。1000BASE-SXと非常によく似ていますが、 SXよりも高品質の光学系を使用し、1310  nm波長のレーザーで動作するため、マルチモードファイバーペアで最大2 kmの長距離伝送を実現します。ベンダーによって-LX、-LX10、-SXの使用が曖昧なため、1000BASE-SXや1000BASE-LXと混同されやすいです。この距離は、ファブリ・ペローレーザー送信機を使用することで実現されます。

1000BASE-LXは、IEEE 802.3第38条で規定された光ファイバーギガビットイーサネット規格であり、長波長レーザー（1,270～1,355  nm）を使用し、最大RMSスペクトル幅は4  nmです。

1000BASE-LXは、 10μmシングルモードファイバー 上で最大5kmの距離で動作するように規定されています。 

1000BASE-LX は、最大セグメント長 550 m で、一般的なすべてのタイプのマルチモードファイバーでも動作可能です。リンク距離が 300  m を超える場合は、特別な起動調整パッチコードの使用が必要になる場合があります。^{[ 28 ]}これにより、レーザーがファイバーの中心から正確なオフセットで起動され、ファイバーコアの直径全体に広がるため、マルチモードファイバーでレーザーが使用可能な少数のモードにのみ結合するときに発生する差動モード遅延として知られる効果が軽減されます。

1000BASE-LX10は、最初のギガビットファイバーバージョンから6年後に、Ethernet in the first mileタスクグループの一環として標準化されました。これは実質的に1000BASE-LXと同一ですが、より高品質の光子により、シングルモードファイバーペアで最大10 kmの長距離を実現しています 。標準化される前は、1000BASE-LX10は、1000BASE-LX/LHまたは1000BASE-LHと呼ばれる独自の拡張機能として、多くのベンダーによって既に広く使用されていました。^{[ 29 ]}

1000BASE-EX は、ギガビットイーサネット伝送を指す非標準ですが業界で受け入れられている用語です^{[ 30 ]}  。1000BASE-LX10 と非常によく似ていますが、1310 nm 波長のレーザーで動作する LX10 よりも高品質の光学系により、シングルモードファイバーのペアで最大 40 km の長距離を実現します 。LH (Long Haul) と呼ばれることもあり、ベンダー間で -LX(10)、-LH、-EX、および -ZX の使用が曖昧であるため、1000BASE-LX10 または 1000BASE-ZX と混同されやすいです。1000BASE -ZX は、1550 nm 波長の光学系を使用する、非常によく似た非標準の長距離バリアントです。

1000BASE-BX10は、シングルモード光ファイバー 1本で最大10kmの伝送が可能で、双方向で異なる波長を使用します。ファイバーの両端の端末は等しくなく、下り方向（ネットワークの中心から外部へ）に伝送する端末は1490nmの波長を、上り方向に伝送する端末は1310nmの波長を使用します。これは、各トランシーバー内部のパッシブスプリッタプリズムによって実現されます。  

その他、非標準の高出力シングルストランド光伝送方式は、一般に「BiDi」（双方向）と呼ばれ、1490/1550  nmの波長ペアを使用します。モジュールのコスト、ファイバー伝送損失、スプライス、コネクタ、パッチパネルなどによって、20 km、40 km、80 km、あるいはそれ以上の距離まで伝送可能です 。超長距離BiDi光伝送方式では、1510/1590  nmの波長ペアを使用する場合もあります。

1000BASE-ZX は、1,550 nm 波長を使用してシングルモードファイバーで少なくとも 70 km (43 mi) の距離を実現するギガビットイーサネット伝送を指す非標準ですが、複数のベンダー^で使用されている用語です [ 31 ]。一部のベンダーは、シングルモードファイバーで最大 120 km (75 mi) の距離を指定しており、これは1000BASE - ^EZXと呼ばれることもあります。80 km を超える距離は、使用するファイバーのパス損失、特に 1 km あたりの dB 減衰値、トランシーバー間に配置されたコネクタ/パッチパネルとスプライスの数と品質に大きく依存します。^{[ 32 ]}      

1000BASE-CWDMは、ギガビットイーサネット伝送を指す非標準ですが業界で受け入れられている用語です^{[ 22 ] [ 23 ]}  。1000BASE-LX10と非常によく似ていますが、LX10よりも高品質の光学系とCWDMの使用により、最大40～120kmの長距離伝送と、1270～1610nm波長のレーザーで動作する一対のシングルモードファイバー上で最大18の並列チャネルを実現します 。

CWDMを使用するには、ファイバーリンクの両端にMux/Demuxユニット、対応する波長のCWDM MUX/DEMUX、および対応する波長のSFPが必要です。^{[ 23 ]}また、チャネル数を増やすためにDWDMを直列に接続することも可能です。

主な用途波長：1270  nm、1290  nm、1310  nm、1330  nm、1350  nm  、1370  nm、1390  nm、1410 nm、1430  nm、1450  nm、1470  nm、1490  nm、1510  nm、1530  nm、1550  nm、1570  nm、1590  nm、1610  nm

CWDMはDWDMよりも安価で、コストは約1/5～1/3です。^{[ 33 ] [ 34 ]}光ファイバーが利用可能な場合、CWDMは従来の-LX/-LZトランシーバーよりも約5～10倍高価です。

1000BASE-DWDMは、ギガビットイーサネット伝送を指す非標準ですが業界で受け入れられている用語です^{[ 24 ] [ 23 ]}  。1000BASE-LX10と非常によく似ていますが、LX10よりも高品質の光学系とDWDMの使用により、1528～1565nmの波長のレーザーで動作し、最大40～120kmの長距離と、1対のシングルモードファイバーで最大64～160の並列チャネルを実現します 。

最もよく使用されるチャンネルは、波長1528.77～1563～86  nmのCH17～61です。

DWDMを使用するには、ファイバーリンクの両端にMux/Demuxユニット、対応する波長のDWDM MUX/DEMUX、および対応する波長のSFPを使用する必要があります。^{[ 23 ]}また、チャネル数を増やすためにCWDMを直列に使用することも可能である。

IEEE 802.3bv-2017は、ステップインデックス型プラスチック光ファイバー（POF）上で、赤色光（600～700 nm）を用いた-R 64b/65b ラージブロックエンコーディングによるギガビットイーサネットを標準化する規格です。1000BASE-RHAは家庭用および消費者向け（裸のPOFをクランプするだけ）、1000BASE-RHBは産業用、1000BASE-RHCは車載用アプリケーション向けです。

同じリンク上のそれぞれの 1000BASE-X Ethernet インターフェイスとの光相互運用性がある可能性があります。^{[ 35 ]}また、特定の種類の光子では波長の不一致が生じる可能性があります。^{[ 36 ]}

相互運用性を実現するには、いくつかの基準を満たす必要があります。^{[ 37 ]}

• ラインエンコーディング
• 波長^{[ e ]}
• デュプレックスモード
• メディア数
• メディアの種類と寸法

1000BASE-Xイーサネットは、 100BASE-Xとの下位互換性がなく、 10GBASE-Xとの上位互換性もありません。