Você está certo de que frequências tão altas seriam completamente incontroláveis. Enviar um bit por frequência também causaria problemas para vários tipos de transmissão de rádio. Portanto, temos técnicas de modulação que permitem o envio de mais de um bit.
Um toque de terminologia: baud, a maioria das pessoas lembrará que o termo dos dias dos modems telefônicos é a taxa de símbolos na qual um meio de comunicação está operando. Um símbolo pode conter mais de um bit, portanto, o envio de símbolos de vários bits permite maior rendimento em frequências mais baixas.
O 10MbE (10Base-T) usou uma codificação Manchester invertida muito simples, 10 Mbaud, e um único par diferencial de -2,5v / 2,5v para comunicações em cada direção.
O 100MbE (100Base-TX) usava a codificação 4B / 5B, 125 Mbaud e um único par diferencial de -1.0 / 1.0v para comunicação em cada direção. Então 4 / 5b * 125 MHz = 100Mb em cada direção.
1GbE (1000Base-T) usa PAM-5 TCM, o mesmo 125 Mbaud que 100MbE, todos os quatro pares diferenciais de -1.0 / 1.0v para comunicação nas duas direções ao mesmo tempo. A codificação PAM-5 permite 5 estados, mas a modulação da treliça limita cada extremidade a 2 a qualquer momento, para que 2 bits sejam enviados em cada símbolo. Assim, 125M / s * 4 * 2b = 1Gbps.
Notas laterais: 1GbE usa apenas um único par para negociar a conexão inicial. Se um cabo tiver apenas esse par funcionando, poderá levar a uma NIC sem resposta que parece conectar-se. Além disso, quase todas as novas NICs podem negociar em qualquer um dos 4 pares, ativando assim o MDI / MDI-X automático (mas isso não é um requisito da especificação). 1000Base-T requer cabeamento Cat5e. NICs simplificadas do 1000Base-TX, mas exigiam cabo Cat6; nunca decolou por vários motivos.
O 10GbE usa a codificação PAM-16 DSQ128, 833 Mbaud, 4 pares, como antes. O novo PAM-16 DSQ-128 com correção de erro LDPC é suficientemente complicado que não tentarei explicar como ele funciona aqui, exceto dizer que efetivamente envia 3 bits de informação por símbolo, mesmo em cabos classificados para apenas 500 MHz (ou menos em algumas circunstâncias). Assim, 833,3 MHz * 4 * 3b = 10Gbps.
Notas laterais: 10GbE requer cabos Cat6a para operação de 100m, Cat6 para 55m e pode funcionar com Cat5e para cabos muito curtos . Cabeamento diferente de Cat6a deve ser desencorajado devido à variação do comprimento padrão de 100m. Além disso, as placas de rede mais antigas não tiveram o ganho necessário para enviar 10GbE em distâncias de 100m e estavam limitadas a cabos mais curtos - consulte o fabricante para obter detalhes se você tiver uma placa de rede de 10GbE de primeira geração.
No momento, 40GbE e 100GbE não possuem padrões de cobre finalizados. Existem duas propostas de 40GBase-T. O primeiro usa as mesmas técnicas de 10Gbase-T, mas 4x mais rápido, e requer cabeamento certificado para ~ 1600MHz. O segundo usa o PAM-32 DSQ-512 e requer cabeamento a ~ 1200MHz (a maior complexidade significaria placas de rede relativamente caras). É provável que ambos usem LDPC para permitir o uso de cabos levemente subestimados.
Conectores: nem 40 nem 100GbE usarão o conector C8P8 (coloquialmente RJ-45), mas provavelmente uma variação chamada GG45, com os 4 pares nos 4 cantos do conector. Há também um conector intermediário, o ARJ45-HD com pinos para 10MbE-10GbE (RJ-45) e 40GbE-100GbE (GG45). O TERA é um conector concorrente classificado para 1000 MHz, parece improvável que se torne o novo padrão.
Cabeamento: Cat7 e Cat7a são padrões de cabeamento classificados para 600 MHz e 1200 MHz. Eles foram originalmente chamados de CatF e CatFa. Cat8.1 e Cat8.2 foram propostos com classificações para 1600 e 2000 MHz.
Há algum debate sobre se haverá um padrão de 100GBase-T, pois, com a tecnologia atual, Cat7a, Cat8.1 e Cat8.2 apenas transportam essas conexões de 10m, 30m e 50m, respectivamente. Cat7a e acima já são cabos dramaticamente diferentes dos Cat6a e abaixo, exigindo blindagem em torno dos pares individuais e do cabo como um todo. O teste que sugere que essas conexões são possíveis também não demonstra uma implementação comercialmente viável. Existe uma especulação razoável de que circuitos mais avançados / sensíveis possam transportar 100 GbE em algum momento no futuro, mas é apenas especulação.
Vale ressaltar: 10GBase-R, 40GBase-R e 100GBase-R são uma família de especificações de fibra para 10, 40 e 100GbE que foram padronizadas. Estão todos disponíveis nas faixas curta (-SR, 400m), longa (-LR, 10km), estendida (-ER, 40km), proprietária (-ZR, 80km) e EPON / x (-PR / x, 20km) . Todos eles usam uma codificação 64b / 66b comum, 10.3125 GBaud, e usam mais "faixas" para obter capacidade adicional (1, 4 e 10 respectivamente) - faixas sendo diferentes comprimentos de onda de luz no mesmo cabo de fibra. Uma implementação proprietária de 200GBase está funcionando até a padronização, embora com frequências DWDM moduladas e alcance de até 2Mm.
Chris S já deu a resposta correta: bauds, não bps .
Além disso, 5GHz não é "muito alto para os transistores suportarem". Existem transistores teraherz disponíveis comercialmente.
Obviamente, um sinal de GHz em uma linha de transmissão seria incrivelmente difícil de proteger contra ruídos por mais de alguns milímetros. Sinais ópticos, por outro lado ....
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