Tienes razón en que las frecuencias tan altas serían completamente inmanejables. Enviar un bit por frecuencia también causaría problemas para varios tipos de transmisiones de radio. Entonces tenemos técnicas de modulación que permiten enviar más de un bit.
Un toque de terminología: baudios, la mayoría de la gente recordará que el término de los días de los módems telefónicos es la velocidad de símbolos a la que opera un medio de comunicación. Un símbolo puede contener más de un bit, por lo que enviar símbolos multibit permite un mayor rendimiento a frecuencias más bajas.
10MbE (10Base-T) utilizó una codificación Manchester invertida muy simple, 10 Mbaudios y un único par diferencial de -2.5v / 2.5v para las comunicaciones en cada dirección.
100MbE (100Base-TX) utilizó codificación 4B / 5B, 125 Mbaudios y un único par diferencial -1.0 / 1.0v para la comunicación en cada dirección. Entonces 4 / 5b * 125 MHz = 100Mb en cada dirección.
1GbE (1000Base-T) utiliza PAM-5 TCM, los mismos 125 Mbaudios que 100MbE, los cuatro pares diferenciales -1.0 / 1.0v para la comunicación en ambas direcciones al mismo tiempo. La codificación PAM-5 permite 5 estados, pero la modulación enrejada limita cada extremo a 2 en cualquier momento dado, por lo que se envían 2 bits en cada símbolo. Por lo tanto, 125M / s * 4 * 2b = 1Gbps.
Notas al margen: 1GbE usa solo un par para negociar la conexión inicial. Si un cable solo funciona con este par, puede provocar una NIC que no responde que parece conectarse. Además, casi todas las NIC nuevas pueden negociar en cualquiera de los 4 pares, lo que permite MDI / MDI-X automático (pero esto no es un requisito de la especificación). 1000Base-T requiere cableado Cat5e. NIC simplificadas 1000Base-TX, pero requiere cable Cat6; nunca despegó por varias razones.
10GbE utiliza la codificación PAM-16 DSQ128, 833 Mbaudios, 4 pares como antes. El nuevo PAM-16 DSQ-128 con corrección de errores LDPC es lo suficientemente complicado como para que no intente explicar cómo funciona aquí más que para decir que efectivamente envía 3 bits de información por símbolo, incluso a través de cableado clasificado para solo 500MHz (o menos en algunas circunstancias) Por lo tanto, 833.3 MHz * 4 * 3b = 10Gbps.
Notas al margen: 10GbE requiere cableado Cat6a para operación de 100m, Cat6 para 55m, y puede funcionar con Cat5e para cables muy cortos . Se debe desalentar el cableado que no sea Cat6a debido a la variación de la longitud estándar de 100 m. Además, las NIC más antiguas no tenían la ganancia necesaria para enviar 10GbE a más de 100m de distancia y se limitaban a cables más cortos; consulte al fabricante para obtener detalles si tiene una NIC de 10GbE de primera generación.
40GbE y 100GbE no tienen estándares de cobre finalizados en este momento. Hay dos propuestas de 40GBase-T. El primero usa las mismas técnicas que 10Gbase-T, pero 4 veces más rápido, y requiere un cableado certificado para ~ 1600MHz. El segundo usa PAM-32 DSQ-512 y requiere cableado a ~ 1200MHz (la mayor complejidad significaría NIC relativamente caras). Es probable que ambos usen LDPC para permitir el uso de cableado ligeramente subestimado.
Conectores: ni 40 ni 100 GbE usarán el conector C8P8 (coloquialmente RJ-45), pero es probable que haya una variación llamada GG45, con los 4 pares en las 4 esquinas del conector. También hay un conector intermedio, el ARJ45-HD con pines para 10MbE-10GbE (RJ-45) y 40GbE-100GbE (GG45). TERA es un conector de la competencia con capacidad para 1000 MHz, parece poco probable que se convierta en el nuevo estándar.
Cableado: Cat7 y Cat7a son estándares de cableado clasificados para 600 MHz y 1200 MHz. Originalmente se llamaban CatF y CatFa. Cat8.1 y Cat8.2 se han propuesto con clasificaciones para 1600 y 2000 MHz.
Existe cierto debate sobre si habrá un estándar 100GBase-T ya que, con la tecnología actual, Cat7a, Cat8.1 y Cat8.2 solo llevarán dichas conexiones 10m, 30m y 50m respectivamente. Cat7a y superiores ya son cables drásticamente diferentes de Cat6a e inferiores, que requieren blindaje alrededor de los pares individuales y el cable en su conjunto. Las pruebas que sugieren que estas conexiones son posibles tampoco demuestran una implementación comercialmente viable. Existe una especulación razonable de que los circuitos más avanzados / sensibles podrían transportar 100 GbE en algún momento en el futuro, pero es solo especulación.
Vale la pena mencionar: 10GBase-R, 40GBase-R y 100GBase-R son una familia de especificaciones de fibra para 10, 40 y 100GbE que se han estandarizado. Todos estos están disponibles en los rangos Corto (-SR, 400m), Largo (-LR, 10km), Extendido (-ER, 40km), Propietario (-ZR, 80km) y EPON / x (-PR / x, 20km) . Todos usan una codificación común de 64b / 66b, 10.3125 GBaudios, y simplemente usan más "carriles" para capacidad adicional (1, 4 y 10 respectivamente) - los carriles son diferentes longitudes de onda de luz en el mismo cable de fibra. Una implementación patentada de 200GBase está trabajando en su camino hacia la estandarización, aunque con frecuencias DWDM moduladas y rangos de hasta 2Mm.