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기가비트 이더넷

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목차

1. 개요

기가비트 이더넷은 초당 1000 메가비트(1Gbps)의 데이터 전송 속도를 제공하는 이더넷 표준이다. 1998년 광섬유를 사용하는 IEEE 802.3z 표준으로 시작되었으며, 이후 연선 케이블(UTP)을 사용하는 1000BASE-T(IEEE 802.3ab) 표준이 1999년에 승인되면서 데스크톱 환경에서도 기가비트 이더넷이 보편화되었다. 기가비트 이더넷은 광섬유, 구리 케이블, 플라스틱 광섬유 등 다양한 전송 매체를 지원하며, 1000BASE-SX, 1000BASE-LX, 1000BASE-T, 1000BASE-T1 등의 여러 하위 표준으로 나뉜다. 대한민국에서는 1000BASE-T 표준의 보급과 함께 일반 가정 및 사무실에서 기가비트 인터넷 서비스가 널리 사용되고 있다.

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기가비트 이더넷
지도 정보
일반 정보
이름기가비트 이더넷
로마자 표기Gigabit Ideonet
종류이더넷
최대 데이터 전송 속도1 기가비트/초
IEEE 표준IEEE 802.3
IEEE 802.3ab
IEEE 802.3z
IEEE 802.3ah
IEEE 802.3aq
IEEE 802.3ap
IEEE 802.3an
IEEE 802.3av
기술 정보
전송 매체광섬유 케이블
연선 케이블
부호화 방식8B/10B
PAM5
케이블 길이최대 100m (연선 케이블)
관련 기술
관련 기술이더넷, 패스트 이더넷, 10 기가비트 이더넷, 40 기가비트 이더넷, 100 기가비트 이더넷

2. 역사

제록스사에서 완성된 연구 결과인 이더넷은 오늘날 물리 계층과 링크 계층 프로토콜을 널리 채용하는 데 큰 역할을 하였다. 100메가비트 이더넷(패스트 이더넷)은 초당 10메가비트에서 100메가비트로 속도를 늘려 놓았다. 기가비트 이더넷은 다음 버전으로, 속도를 초당 1000 메가비트로 늘려 놓았다.


  • '''IEEE 802.3z''': IEEE가 1998년 6월에 출시하였고 광섬유를 요구하였다. 802.3z는 1000BASE-X로 부르는 것이 일반적이다. (여기서 -X는 -CX, -SX, -LX 또는 "표준적이지 않은" -ZX를 가리킨다)[40]
  • '''IEEE 802.3ab''': 1999년에 승인되었으며 비차폐 연선 (UTP) 카테고리 5, 5e 케이블의 기가비트 이더넷 전송을 정의하며 1000BASE-T로 알려지게 되었다. 802.3ab가 승인되면서 기존의 케이블 인프라를 사용할 수 있게 됨으로써 기가비트 이더넷은 데스크톱 기술이 되었다.[41]
  • '''IEEE 802.3ah''': 2004년에 승인되었으며 두 개 이상의 기가비트 파이버 표준을 추가하였다. 하나는 1000BASE-LX10이고 나머지 하나는 1000BASE-BX10이다. 이더넷 인 더 퍼스트 마일(Ethernet in the First Mile)로 알려진 대형 프로토콜들의 일부였다.[42]


더 높은 10기가비트 이더넷 표준은 IEEE가 2002년에 파이버 표준으로 승인하여 2006년 연선 표준으로 승인되면서 사용할 수 있게 되었다. 2009년에 10Gb 이더넷이 백본 네트워크로서 1Gb를 대체하고 있으며 고성능 서버 시스템에도 쓰이기 시작하였다.[11]

처음에 기가비트 이더넷은 고용량 백본 네트워크 링크(예: 고용량 캠퍼스 네트워크)에 배포되었다. 2000년과 2001년에 애플의 파워맥 G4와 파워북 G4는 각각 1000BASE-T 연결 기능을 갖춘 최초의 대량 생산 개인용 컴퓨터였다. 그 후 다른 많은 컴퓨터에도 빠르게 내장 기능으로 포함되었다.

하프 듀플렉스 GbE 링크는 리피터 허브를 통해 연결되었으며, IEEE 사양의 일부였다.[3] 하지만 이 사양은 더 이상 업데이트되지 않으며, 전이중 동작과 스위치가 독점적으로 사용된다.[43]

2. 1. 초기 표준 (IEEE 802.3z, 1998)

제록스사에서 개발한 이더넷 기술을 바탕으로, IEEE는 1998년 6월에 IEEE 802.3z라는 초기 기가비트 이더넷 표준을 발표했다.[13] 이 표준은 광섬유를 사용하는 1000BASE-X (1000BASE-SX, 1000BASE-LX)와 단거리 동축 케이블을 사용하는 1000BASE-CX를 정의한다.

1000BASE-CX는 최대 25미터 거리에서 차동 쉴드 트위스트 페어 케이블과 DE-9 또는 8P8C 커넥터(1000BASE-T와 다른 핀 배열)를 사용하는 초기 표준이다.[13] 짧은 세그먼트 길이는 매우 높은 신호 전송 속도 때문이다. 구리 배선에는 1000BASE-T가 이를 대체했다.[13]

1000BASE-SX는 770~860 나노미터(nm)의 근적외선(NIR) 파장을 사용하는 다모드 광섬유를 이용하는 표준이다.[26][27] 62.5 μm/160 MHz×km 다모드 광섬유의 경우 최대 220미터, 50 μm/500 MHz×km 다모드 광섬유의 경우 550미터의 최대 길이를 지원한다.[26][27]

1000BASE-LX는 장파장 레이저(1,270~1,355 nm)를 사용하는 광섬유 기가비트 이더넷 표준으로, 최대 5km 길이의 10μm 단일모드 광섬유에서 작동한다.[29]

초기 기가비트 이더넷은 주로 기업의 백본 네트워크에 사용되었다.

2. 2. 1000BASE-T (IEEE 802.3ab, 1999)

1999년에 승인된 IEEE 802.3ab는 비차폐 연선 (UTP) 카테고리 5, 5e 케이블을 이용한 기가비트 이더넷 전송을 정의하며 1000BASE-T로 알려져 있다. 802.3ab의 승인으로 기존 케이블 인프라를 활용할 수 있게 되어 기가비트 이더넷은 데스크톱 기술로 자리 잡았다. 이러한 발전으로 대한민국에서도 일반 가정과 사무실에서 기가비트 인터넷 서비스를 이용하는 것이 보편화되기 시작했다.

1000BASE-T(IEEE 802.3ab)는 트위스트 페어 케이블을 통해 기가비트 이더넷을 전송하는 표준이다.[5] 각 1000BASE-T 네트워크 세그먼트는 최대 100 미터 길이를 권장하며, 5종 케이블 또는 그 이상(Cat 5e 및 Cat 6)을 사용해야 한다.[5]

10BASE-T와 100BASE-TX와 달리, 1000BASE-T는 에코 캔슬레이션과 적응형 이퀄라이제이션을 사용한 하이브리드 회로[8]를 통해 양방향 동시 전송을 위해 모든 네 개의 케이블 페어를 통해 네 개의 레인을 사용한다.[49] 5레벨 펄스 진폭 변조(PAM-5)를 사용한다.[49] 심볼 속도는 100BASE-TX(125 메가보드(MBd))와 동일하며, 5레벨 신호의 잡음 내성은 100BASE-TX의 3레벨 신호와 동일하다. 1000BASE-T는 4차원 트렐리스 부호 변조(TCM)를 사용하여 네 개의 페어에서 6 dB의 코딩 이득을 달성한다.[49]

데이터는 네 개의 구리 페어를 통해 한 번에 8개의 비트로 전송된다. 먼저, 8비트의 데이터는 선형 피드백 시프트 레지스터를 기반으로 하는 비자명한 스크램블링 절차를 통해 네 개의 3비트 심볼로 확장된다. 그런 다음 3비트 심볼은 전송 중에 지속적으로 변하는 전압 레벨에 매핑된다.[49]

자동 MDI/MDI-X 구성은 1000BASE-T 표준에서 선택적 기능으로 지정되어 있다.[10] 즉, 스트레이트-스루 케이블은 종종 두 개의 GbE 지원 네트워크 노드 인터페이스(모두 MDI)와 두 개의 스위치 또는 허브 인터페이스(모두 MDI-X) 간에 작동한다.

슈퍼마이크로(Supermicro) AOC-SGP-I2 듀얼포트 기가비트 이더넷 NIC, PCI 익스프레스(PCI Express) ×4 카드


1000BASE-T에서는 자동 협상이 필수적이며,[52] 접속 시에 패스트 링크 펄스(FLP)라고 하는 자동 인식용 신호를 보내어 서로의 통신 속도나 전이중/반이중 등의 대응 기능 사양을 알려주고 링크를 확립한다.

2. 3. 이더넷 인 더 퍼스트 마일 (IEEE 802.3ah, 2004)

IEEE 802.3ah는 2004년에 승인되었으며 1000BASE-LX10, 1000BASE-BX10 등 두 개 이상의 기가비트 파이버 표준을 추가하였다. 이는 이더넷 인 더 퍼스트 마일(Ethernet in the First Mile)로 알려진 대형 프로토콜들의 일부였다.[30]

1000BASE-LX10은 기가비트 광섬유 버전이 처음 나온 지 6년 후 최초 마일 이더넷 태스크 그룹의 일환으로 표준화되었다. 1000BASE-LX와 거의 동일하지만, 더 높은 품질의 광학 장치 덕분에 최대 10km까지 더 긴 거리에서 단일 모드 광섬유 한 쌍을 통해 통신이 가능하다.[30] 1000BASE-BX10는 단일모드 광섬유 한 가닥을 통해 최대 10km까지 통신이 가능하며, 각 방향으로 다른 파장을 사용한다. 네트워크 중앙에서 외부로 전송하는 다운스트림(하향) 방향은 1490nm 파장을, 상향으로 전송하는 업스트림(상향) 방향은 1310nm 파장을 사용한다.[67]

이러한 표준들은 가입자망(FTTH) 등에 활용될 수 있으며, 대한민국의 광통신 기술 발전과 더불어 기가비트 이더넷은 더욱 널리 보급되었다.

2. 4. 기타 발전

IEEE가 2002년에 승인한 10기가비트 이더넷 표준(IEEE 802.3ae)은 백본 네트워크의 고속화를 이끌었으며, 2009년에는 1Gb를 대체하고 고성능 서버 시스템에도 도입되기 시작했다.[11]

IEEE 802.3bp-2016 표준은 자동차 및 산업용 애플리케이션을 위한 단일 비틀린 쌍선을 통한 기가비트 이더넷, 즉 1000BASE-T1을 정의한다.[11] 이 표준은 15미터(A형) 또는 40미터(B형) 도달 거리를 위한 케이블 사양을 포함하며, 750 MBd의 PAM-3을 사용하여 전송한다.[58] 삽입 손실, 반사 손실, 누화 특성 등이 규정되어 있으며, 링크 세그먼트 유형으로 2종류의 거리 길이(유형 A: 최장 15m, 유형 B: 최장 40m)를 지원한다.[56] 후속 표준인 802.3bu-2016에서는 PoE와 같은 전력 공급(PoDL, Power over Data Lines)도 지원한다.[57]

IEEE 802.3bv-2017 표준은 적색광(600~700nm)을 사용하고 64b/65b 대블록 부호화 방식을 적용한 단계형 플라스틱 광섬유(POF) 기반 기가비트 이더넷, 즉 1000BASE-RH를 정의한다. 1000BASE-RHA는 가정 및 소비자용, 1000BASE-RHB는 산업용, 1000BASE-RHC는 자동차 응용 분야를 위해 사용된다. GEPOF(Gigabit Ethernet Plastic Optical Fiber)라고도 불리는 이 표준은 IEC 60793-2에서 범주 A4a로 규정된 코어 직경 980μm의 플라스틱 광섬유를 사용하며, 최장 50m 연결이 가능하다.[74] 신호원은 650nm 파장대의 붉은 가시광선을 사용한다.[75] 주로 차량용으로 개발되었지만, 가정용, 산업용, 차량용으로 1000BASE-RHA, -RHB, -RHC의 3종류의 사양이 준비되어 있다.[76]

3. 종류

(1000BASE-EX/ZX)802.3ah-2004SMF10-120km광섬유 장거리1000BASE-BX10802.3ah-2004SMF10km광섬유 1심1000BASE-PX802.3ah-2004SMF (PON)20km1G-EPON1000BASE-CX802.3z-1998동선 2쌍 4선25m데이터센터 내부 LAN 단거리1000BASE-KX802.3ap-2007기판상 배선1m회로 배선1000BASE-T1000BASE-T802.3ab-1999Cat.5100m트위스트 페어1000BASE-T1802.3bp-2016연선 1쌍15m차량용 트위스트 페어1000BASE-TXTIA/EIA-854-2001Cat.6100m트위스트 페어(송수신 분리)1000BASE-H1000BASE-RH802.3bv-2017POF50m플라스틱 광섬유



1000BASE-X 각 규격에서는 공통적으로 부호화에 8b/10b를 사용한다. 이것은 ANSI INCITS가 규정한 파이버 채널의 방식을 도입한 것으로, 8비트의 원 데이터를 0/1이 연속되지 않도록 미리 정해진 10비트로 확장함으로써 수신 신호의 클록 동기를 용이하게 하도록 설계되어 있다.[45]

거의 모든 규격에서 자동협상(이더넷 기기 상호간의 자동 인식)이 지원된다.[46] 특히 트위스트 페어 케이블 규격에서는, 1000BASE-T는 10BASE-T, 100BASE-TX, 2.5GBASE-T, 5GBASE-T, 10GBASE-T 대응 기기와의 접속 호환성이 있다. 한편, 광섬유 규격에서도 자동협상이 지원되지만, 복수의 통신 속도의 지원을 통지할 수 없고, 1000BASE-X를 100BASE-FX나 10GBASE-R 대응 기기와는 접속할 수 없다.

== 구리 케이블 기반 ==

1000BASE-T(IEEE 802.3ab)는 트위스트 페어 케이블을 통해 기가비트 이더넷을 전송하는 가장 널리 사용되는 표준이다.[47] 각 1000BASE-T 네트워크 세그먼트는 최대 100 미터 길이를 지원하며, Cat 5 이상 (Cat 5e, Cat 6 포함)을 사용해야 한다.[5] 10BASE-T, 100BASE-TX와 달리 1000BASE-T는 에코 캔슬레이션과 적응형 이퀄라이제이션을 사용한 하이브리드 회로를 통해 양방향 동시 전송을 위해 모든 네 개의 케이블 쌍을 사용한다.[8] 5레벨 펄스 진폭 변조(PAM-5)를 사용하며, 심볼 속도는 100BASE-TX와 동일한 125 메가보드(MBd)이다.[49] 1000BASE-T는 4차원 트렐리스 부호 변조(TCM)를 사용하여 네 개의 쌍에서 6 dB의 코딩 이득을 달성한다. 자동 MDI/MDI-X 구성은 1000BASE-T 표준의 선택적 기능으로,[10] 이더넷 크로스오버 케이블이 필요 없어지고 설치 오류가 줄어든다.

1000BASE-TX는 전자통신산업협회(TIA)가 TIA/EIA-854로 표준화한 규격이다.[12] Cat.6 이상의 UTP 케이블을 사용하며, 송신과 수신에 각각 2쌍의 케이블을 사용한다. 1000BASE-T보다 구현이 간단하여 전자 장치 비용을 절감할 수 있을 것으로 기대되었으나, 1000BASE-T 제품의 가격 하락으로 인해 상업적으로 실패하였다.

1000BASE-T1은 자동차 및 산업용으로 개발된 표준으로, IEEE 802.3bp-2016 표준에서 IEEE 802.3 1000BASE-T1을 표준화했다.[11] 단일 연선을 사용하며, 15미터(A형) 또는 40미터(B형) 도달 거리를 위한 케이블 사양이 포함된다. 전송은 750 MBd의 PAM-3을 사용한다.

1000BASE-CX는 단거리 연결을 위한 초기 표준으로, 802.3z-1998 CL39 표준으로 제정되었다.[13] 차폐 연선 케이블을 사용하며 최대 25미터 거리를 지원한다. IT 전문가가 케이블링을 수행하는 특정 애플리케이션에서 여전히 사용되지만, 일반적인 구리 배선에는 1000BASE-T가 이를 대체했다.

== 광섬유 기반 ==

1000BASE-X는 광섬유를 이용한 기가비트 이더넷 전송을 위한 산업 표준 용어이다.[14] 여기에는 1000BASE-SX, 1000BASE-LX, 1000BASE-LX10, 1000BASE-BX10 및 비표준 -EX, -ZX 구현 방식이 포함된다. 1000BASE-X는 파이버 채널을 위해 개발된 물리 계층 표준을 기반으로 하며, 구리 변형 방식도 포함하여 8b/10b 라인 코드를 사용한다.[14]

이름매개체규정 거리
1000BASE‑SX다중 모드 파이버220 ~ 550 미터 (파이버 지름과 대역에 따라 다름)[78]
1000BASE‑LX다중 모드 파이버550 미터[79]
1000BASE‑LX단일 모드 파이버5 km[79]
1000BASE‑LX10단일 모드 파이버 (1,310 nm 파장)10 km
1000BASE‑ZX단일 모드 파이버 (1,550 nm 파장)~ 70 km
1000BASE‑BX10단일 모드 파이버, 한 가닥 파이버: 1,490 nm 다운스트림 1,310 nm 업스트림10 km



광섬유 기반 PHY에 대한 설명[15]
광섬유 유형도입 시기성능
MMF FDDI 62.5/125 µm1987160 MHz·km @ 850 nm
MMF OM1 62.5/125 µm1989200 MHz·km @ 850 nm
MMF OM2 50/125 µm1998500 MHz·km @ 850 nm
MMF OM3 50/125 µm20031500 MHz·km @ 850 nm
MMF OM4 50/125 µm20083500 MHz·km @ 850 nm
MMF OM5 50/125 µm20163500 MHz·km @ 850 nm + 1850 MHz·km @ 950 nm
SMF OS1 9/125 µm19981.0 dB/km @ 1300/1550 nm
SMF OS2 9/125 µm20000.4 dB/km @ 1300/1550 nm



IEEE 802.3bv-2017 표준은 플라스틱 광섬유(POF)를 사용하는 1000BASE-RHA, 1000BASE-RHB, 1000BASE-RHC를 정의한다.

== 기타 ==

IEEE 802.3ap-2007 CL70 표준에 따라 제정된 1000BASE-KX는 전기 백플레인을 통한 이더넷 동작을 위한 IEEE 802.3ap 표준의 일부이다.[78] 이 표준은 100Mbit/s에서 10Gbit/s(100BASE-KX부터 10GBASE-KX4까지)의 링크 대역폭으로 백플레인 링크 1개에서 4개까지, 레인당 1개의 RX 및 1개의 TX 차동 쌍을 정의한다. 1000BASE-KX는 1.25 GBd의 전기적 신호 속도를 사용한다.

3. 1. 구리 케이블 기반

1000BASE-T(IEEE 802.3ab)는 트위스트 페어 케이블을 통해 기가비트 이더넷을 전송하는 가장 널리 사용되는 표준이다.[47] 각 1000BASE-T 네트워크 세그먼트는 최대 100 미터 길이를 지원하며, Cat 5 이상 (Cat 5e, Cat 6 포함)을 사용해야 한다.[5] 10BASE-T, 100BASE-TX와 달리 1000BASE-T는 에코 캔슬레이션과 적응형 이퀄라이제이션을 사용한 하이브리드 회로를 통해 양방향 동시 전송을 위해 모든 네 개의 케이블 쌍을 사용한다.[8] 5레벨 펄스 진폭 변조(PAM-5)를 사용하며, 심볼 속도는 100BASE-TX와 동일한 125 메가보드(MBd)이다.[49] 1000BASE-T는 4차원 트렐리스 부호 변조(TCM)를 사용하여 네 개의 쌍에서 6 dB의 코딩 이득을 달성한다. 자동 MDI/MDI-X 구성은 1000BASE-T 표준의 선택적 기능으로,[10] 이더넷 크로스오버 케이블이 필요 없어지고 설치 오류가 줄어든다.

1000BASE-TX는 전자통신산업협회(TIA)가 TIA/EIA-854로 표준화한 규격이다.[12] Cat.6 이상의 UTP 케이블을 사용하며, 송신과 수신에 각각 2쌍의 케이블을 사용한다. 1000BASE-T보다 구현이 간단하여 전자 장치 비용을 절감할 수 있을 것으로 기대되었으나, 1000BASE-T 제품의 가격 하락으로 인해 상업적으로 실패하였다.

1000BASE-T1은 자동차 및 산업용으로 개발된 표준으로, IEEE 802.3bp-2016 표준에서 IEEE 802.3 1000BASE-T1을 표준화했다.[11] 단일 연선을 사용하며, 15미터(A형) 또는 40미터(B형) 도달 거리를 위한 케이블 사양이 포함된다. 전송은 750 MBd의 PAM-3을 사용한다.

1000BASE-CX는 단거리 연결을 위한 초기 표준으로, 802.3z-1998 CL39 표준으로 제정되었다.[13] 차폐 연선 케이블을 사용하며 최대 25미터 거리를 지원한다. IT 전문가가 케이블링을 수행하는 특정 애플리케이션에서 여전히 사용되지만, 일반적인 구리 배선에는 1000BASE-T가 이를 대체했다.

3. 2. 광섬유 기반

1000BASE-X는 광섬유를 이용한 기가비트 이더넷 전송을 위한 산업 표준 용어이다.[14] 여기에는 1000BASE-SX, 1000BASE-LX, 1000BASE-LX10, 1000BASE-BX10 및 비표준 -EX, -ZX 구현 방식이 포함된다. 1000BASE-X는 파이버 채널을 위해 개발된 물리 계층 표준을 기반으로 하며, 구리 변형 방식도 포함하여 8b/10b 라인 코드를 사용한다.[14]

이름매개체규정 거리
1000BASE‑SX다중 모드 파이버220 ~ 550 미터 (파이버 지름과 대역에 따라 다름)[78]
1000BASE‑LX다중 모드 파이버550 미터[79]
1000BASE‑LX단일 모드 파이버5 km[79]
1000BASE‑LX10단일 모드 파이버 (1,310 nm 파장)10 km
1000BASE‑ZX단일 모드 파이버 (1,550 nm 파장)~ 70 km
1000BASE‑BX10단일 모드 파이버, 한 가닥 파이버: 1,490 nm 다운스트림 1,310 nm 업스트림10 km



광섬유 기반 PHY에 대한 설명[15]
광섬유 유형도입 시기성능
MMF FDDI 62.5/125 µm1987160 MHz·km @ 850 nm
MMF OM1 62.5/125 µm1989200 MHz·km @ 850 nm
MMF OM2 50/125 µm1998500 MHz·km @ 850 nm
MMF OM3 50/125 µm20031500 MHz·km @ 850 nm
MMF OM4 50/125 µm20083500 MHz·km @ 850 nm
MMF OM5 50/125 µm20163500 MHz·km @ 850 nm + 1850 MHz·km @ 950 nm
SMF OS1 9/125 µm19981.0 dB/km @ 1300/1550 nm
SMF OS2 9/125 µm20000.4 dB/km @ 1300/1550 nm



IEEE 802.3bv-2017 표준은 플라스틱 광섬유(POF)를 사용하는 1000BASE-RHA, 1000BASE-RHB, 1000BASE-RHC를 정의한다.

3. 3. 기타

IEEE 802.3ap-2007 CL70 표준에 따라 제정된 1000BASE-KX는 전기 백플레인을 통한 이더넷 동작을 위한 IEEE 802.3ap 표준의 일부이다.[78] 이 표준은 100Mbit/s에서 10Gbit/s(100BASE-KX부터 10GBASE-KX4까지)의 링크 대역폭으로 백플레인 링크 1개에서 4개까지, 레인당 1개의 RX 및 1개의 TX 차동 쌍을 정의한다. 1000BASE-KX는 1.25 GBd의 전기적 신호 속도를 사용한다.

4. 기술적 특징

4. 1. 1000BASE-T의 특징

1000BASE-T(IEEE 802.3ab)는 트위스트 페어 케이블을 통해 기가비트 이더넷을 전송하는 표준이다. 1000BASE-T 네트워크 세그먼트는 최대 100m의 길이를 권장하며, 5종 케이블(Cat 5e) 또는 그 이상(Cat 6 포함)을 사용해야 한다.[5] 1999년에 IEEE 802.3ab로 표준화되었으며, 2010년 현재 기가비트 이더넷(GbE)으로서는 가장 널리 보급되어 있다.[47]

10BASE-T 및 100BASE-TX와 달리, 1000BASE-T는 에코 캔슬레이션과 적응형 이퀄라이제이션을 사용한 하이브리드 회로[8]를 통해 양방향 동시 전송을 위해 모든 네 개의 케이블 페어를 사용한다. 5레벨 펄스 진폭 변조(PAM-5)를 사용하며, 심볼 속도는 100BASE-TX(125 메가보드(MBd))와 동일하다. 1000BASE-T는 4차원 트렐리스 부호 변조(TCM)를 사용하여 네 개의 페어에서 6 dB의 코딩 이득을 달성한다.[49]

자동협상은 ''28D.5절 40항(1000BASE-T)에 필요한 확장''에 따라 1000BASE-T를 사용하기 위한 요구 사항이다.[6] [7] 적어도 클럭 소스는 협상되어야 하며, 한쪽 끝단은 마스터가 되고 다른 끝단은 슬레이브가 되어야 한다.

데이터는 네 개의 구리 페어를 통해 한 번에 8개의 비트로 전송된다. 먼저, 8비트의 데이터는 선형 피드백 시프트 레지스터를 기반으로 하는 비자명한 스크램블링 절차를 통해 네 개의 3비트 심볼로 확장된다. 그런 다음 3비트 심볼은 전송 중에 지속적으로 변하는 전압 레벨에 매핑된다.

심볼000001010011100101110111
회선 신호 레벨0+1+2−10+1−2−1



자동 MDI/MDI-X 구성은 1000BASE-T 표준에서 선택적 기능으로 지정되어 있다.[10] 이 기능을 통해 크로스오버 케이블이 필요 없어지고, 설치 오류가 크게 줄어든다.

기존 Cat-5e 및 Cat-6 케이블의 사용을 확장하고 극대화하기 위해, 새로운 표준인 2.5GBASE-T 및 5GBASE-T는 1000BASE-T와 함께 사용하도록 설계된 기존 구리 인프라에서 각각 2.5 및 5.0 Gbit/s로 작동한다.

꼬임선 케이블의 4쌍 8선의 꼬인 선을 사용하여 각 쌍에 250Mbps의 데이터 속도를 부여함으로써 1Gbps를 실현한다. 하이브리드 회로를 사용하여 에코를 제거함으로써 4쌍 모두를 동시에 송수신할 수 있게 되어, 전송 경로 전체로 전이중 통신을 달성한다.[49]

부호화는 전압 레벨을 5값으로 분할하고 1클록으로 2비트의 정보를 전송하는 펄스 진폭 변조(PAM5)를 사용하여 주파수를 낮게 유지한다. 이것은 '''8B1Q4'''(8-bit to 1-clock 4-quinary symbol)라고 불리는 방식으로, 원 데이터에 8비트마다 오류 검출 비트를 추가하여 9비트로 하고,[50] 9비트의 데이터(0 - 511)를 4분할하여 각각 "+1.0V, +0.5V, 0V, -0.5V, -1.0V"의 5가지 전압의 조합(54=625)에 할당하는 "4차원 5값 심볼화"(4D-PAM5)에 의해 4쌍의 전송 경로에 송출한다. 이 부호화에 의해 최종적인 신호는 약 80MHz의 주파수 대역에 포함되고,[51] 부호화 처리에 의해 매초 1Gbit의 데이터를 8비트마다 보내고 있기 때문에, 심볼 레이트는 100BASE-TX와 같은 125MBaud가 된다.[49]

1000BASE-T에서는 자동 협상이 필수적이며,[52] 접속 시에 패스트 링크 펄스(FLP)라고 하는 자동 인식용 신호를 보내어 서로의 통신 속도나 전이중/반이중 등의 대응 기능 사양을 알려주고 링크를 확립한다.

4. 2. 자동 협상 (Auto-Negotiation)

4. 3. 확장 옵션

CSMA/CD 환경에서 100Mbps를 초과하는 광대역 데이터 전송 시, 기존의 최소 프레임 크기(512비트=64바이트)로는 충돌 감지가 어려워 노드 간 거리가 매우 짧게 제한되는 문제가 발생한다. 기가비트 이더넷에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 최소 프레임 크기를 512바이트로 확장하는 캐리어 익스텐션(Carrier Extension) 기술을 사용한다. 512바이트 미만의 프레임에는 불필요한 데이터를 추가(패딩)하여 512바이트로 만든다.

작은 프레임을 대량 전송할 때 캐리어 익스텐션으로 인해 전송 효율이 저하되는 문제를 해결하기 위해 프레임 버스팅(Frame Bursting) 기술이 사용된다. 프레임 버스팅은 첫 프레임에만 캐리어 익스텐션을 추가하고, 이후 프레임에는 추가하지 않고 연속적으로 전송하여 효율을 높인다. 프레임 간 간격(Interframe Gap, IFG)에는 캐리어 신호를 계속 송신하여 다른 노드의 전송을 억제하고 전송 경로를 점유한다.
점보 프레임(Jumbo Frame)은 네트워크 광대역화에 따라 프레임 헤더 오버헤드로 인한 전송 효율 저하를 줄이기 위해 사용되는 기술이다. 한번에 더 큰 데이터를 전송하기위해 프레임의 크기를 늘린다. 최대 프레임 크기는 장비에 따라 다르지만, 일반적으로 8000~15000바이트 정도이다. 점보 프레임은 IEEE 802.3 표준은 아니며, 벤더별 독자 구현이다.

5. 대한민국에서의 기가비트 이더넷

참조

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[48] 표준 EIA/TIA-568-B.2-2001
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[57] 표준 IEEE 802.3, Clause 104
[58] 표준 IEEE 802.3, Clause 97.3
[59] 표준 IEEE 802.3, Figure 39-1
[60] 표준 IEEE 802.3, Clause 39.5.1
[61] 표준 IEEE 802.3, Clause 39.1, 39.3
[62] 표준 IEEE 802.3, Table 38-2
[63] 표준 IEEE 802.3, Table 38-3, 38-4
[64] 표준 IEEE 802.3, Table 38-6
[65] 표준 IEEE 802.3, Table 38-7, 38-8
[66] 표준 IEEE 802.3, Clause 59.1, 66.2
[67] 표준 IEEE 802.3, Table 59-1
[68] 표준 IEEE 802.3, Clause 56.1
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[76] 간행물 IEEE 802.3, Clause 115.1
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[78] 간행물 IEEE 802.3-2008 Section 3 Table 38-2
[79] 간행물 IEEE 802.3-2008 Section 3 Table 38-6


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