Ethernet 1000 мбит с что это

Обновлено: 04.07.2024

Я всегда видел стандарты Ethernet, написанные в форме « низкое значение / среднее значение / максимальное значение », и всегда задавался вопросом, почему.

Разве маршрутизатор просто не будет воспроизводить более низкие скорости, что ниже его максимума, если он настроен как таковой, что делает ненужным "/"?

Например, многие оптоволоконные SFP поддерживают только одну скорость передачи. Если вы хотите переключить оптоволоконную линию с 1000 одномодовых на 100 одномодовых, вам нужно удалить быстрый SFP и вставить более медленный - на обоих концах. Вам помог какой-нибудь ответ? Если это так, вы должны принять ответ, чтобы вопрос не появлялся вечно, ища ответ. Кроме того, вы можете предоставить и принять свой собственный ответ.

Они включают это, потому что не все порты могут работать на нескольких скоростях или определенных скоростях.

Работа только на одной скорости была, вероятно, наиболее распространенной, когда впервые вышел 100BASE-TX, и ряд коммутаторов зафиксировали порты 100BASE-TX в качестве портов восходящей линии связи с портами 10BASE-T для обеспечения доступа. Однако многие порты на основе GBIC / SFP обычно работают только с определенной назначенной скоростью (например, 100 Мбит / с или 1000 Мбит / с).

Двигаясь вперед, вы начнете видеть поддержку снижения некоторых более низких скоростей. Cisco больше не предоставляет поддержку 10BASE-T с их новыми портами "multi-Gig". Я не уверен, является ли это выбором проекта Cisco или также частью поправки IEEE 802.3bz, которая все еще находится в разработке.

Вы также найдете большинство (AFAIK все, но не уверены на 100%) портов на платформе Cisco Nexus, которые больше не будут поддерживать 10BASE-T и обозначены как порты 100/1000 (или 1000/10000 портов, которые не поддерживают 100BASE-TX). ).

И это не только Cisco. Другие поставщики, предоставляющие возможность 10G, часто ограничивают порты до скоростей 1 / 10G или 100/1000/10000. Например, у HP есть несколько продуктов, которые следуют двухскоростной модели, а Extreme стремится использовать трехскоростную модель для своих медных портов 10G.

Интересно, что случилось бы, если бы такой порт был подключен к сетевому интерфейсу 1 Гбит / с, который понижает скорость при прослушивании пакетов WOL. Я думаю, это будет означать, что вы не можете использовать WOL в такой конфигурации. @kasperd Действительно, это будет означать это. Не нужно удивляться .

Хороший вопрос. Чтобы ответить на него полностью, нужно было бы довольно глубоко изучить Ethernet Wiring. Но я постараюсь объяснить это на более простом языке.

Все три скорости (10, 100, 1000) работают по одной и той же физической проводке: неэкранированная витая пара ( UTP ). UTP состоит из 4 пар проводов (всего 8 проводов) - каждая пара скручена вокруг друг друга . Каждая пара проводов работает вместе для передачи сигналов на другой конец.

То, что позволяет одному и тому же физическому кабелю переносить биты по проводу с такими чрезвычайно разными скоростями, - это разные способы использования каждой из 4 пар проводов. Нам нужно будет обсудить три отдельные идеи: Стандарты и использование проводов, Переданные биты и Частота.

Стандарты и использование проводов

Например, 100BASE-TX является преобладающим стандартом, который управляет скоростью передачи 100 Мбит / с по UTP. Это делается путем выделения одной пары проводов для передачи, а другой пары проводов для приема - оставшиеся две пары не используются.

1000BASE-T является преобладающим стандартом, который управляет скоростью передачи 1000 Мбит / с по UTP. Это делается путем одновременного использования всех четырех пар проводов в обоих направлениях. Каждая пара отвечает за пропуск трафика около 250 Мбит / с одновременно, обеспечивая общую пропускную способность 1000 Мбит / с или 1 Гбит / с.

Переданные биты

Одно из других отличий между 100BASE-TX и 1000BASE-T заключается в том, что каждый из них передает биты по проводам по-своему.

По сути, в любой момент времени определенный сигнал напряжения на проводе представляет собой определенное значение. В 100BASE-TX существует только два возможных значения: значение 0 или значение 1 . Вы можете сказать, что в любом конкретном случае один бит может быть передан по проводам .

В 1000BASE-T, существует четыре возможных значения напряжения , которые могут существовать на проводе: 00 01 10 11 . Или, иначе говоря, каждый экземпляр сигнала, применяемого к UTP в стандарте 1000BASE-T, передает два бита за раз.

частота

100BASE-TX требует частоту 100 МГц , что означает, что каждый сигнал может применяться и считываться другой стороной 100 миллионов раз в секунду. Это заканчивается скоростью, с которой каждая пара проводов может передавать либо a, 1 либо a 0 . Это то, что получает 100BASE-TX со скоростью 100 Мбит / с, потому что каждый «экземпляр» применяемого сигнала соответствует одному передаваемому биту. А поскольку используются две пары (по одной в каждом направлении), это соответствует 100 Мбит / с в одном направлении и 100 Мбит / с в другом, или всего 100 Мбит / с в дуплексном режиме.

1000BASE-T требует использования частоты 125 МГц, что означает, что сигнал может считываться с (пары) проводов 125 миллионов раз в секунду. Поскольку каждый экземпляр сигнала, применяемого в 1000BASE-T, отправляет два бита по проводам, это означает, что каждая пара может передавать 250 миллионов бит по проводам в секунду, или 250 Мбит / с. Поскольку используются четыре пары, это обеспечивает общую скорость 1000 Мбит / с или 1 Гбит / с.

Резюме

Это некоторые из методов, которые спецификация единой физической кабельной системы (UTP) способна передавать данные с такими огромными скоростями (10 Мбит / с, 100 Мбит / с, 1000 Мбит / с - или 10/100/1000). Подумайте об этом с точки зрения развития технологий - инженеры нашли новые способы передачи данных по одному и тому же проводу. Таким образом, один провод может одновременно работать с несколькими скоростями. Один провод UTP может обрабатывать 10, 100 или 1000 миллионов бит в секунду, поэтому провода и интерфейсы имеют маркировку 10/100/1000.

Боюсь, я не знаю специфики того, как 10BASE-T передает биты по проводам, поэтому я не могу описать, как это работает, как я сделал два других стандарта

«Все три скорости (10, 100, 1000) работают по одной и той же физической проводке» - неправда. 10 и 100 бегут по 2 парам, а 1000 - по 4. @Agent_L Тот же физический кабель UTP , который включает в себя все четыре пары. Остальная часть поста описывает различное использование отдельных проводных пар между двумя основными стандартами. 1000BASE-T . each pair can transfer 250 million bits across the wire per second, or 250Mbps. . four pairs . grants a total of 1000Mbps - Это не звучит правильно. Я думал, что 1000BASE-T был полнодуплексным, что означает, что 1000 Мбит / с в каждом направлении были возможны одновременно? @Zoredache В 1000BASE-T каждая пара проводов обеспечивает 250 Мбит / с в обоих направлениях одновременно . Это означает, что у вас полный дуплекс 1000 Мбит / с по кабелю UTP (как вы и ожидали). Это возможно из-за того, что известно как Эхоподавление . Очень хорошее объяснение, которое включает в себя рассуждения. Это не разные скорости сети - это разные стандарты вплоть до уровня проводки.

Это действительно сводится к необходимости поддерживать устаревшие устройства и кабели. У Cisco есть довольно хороший документ, Ethernet Technologies , который многое объясняет.

Ethernet существует уже очень давно. Он был коммерциализирован в 1981 году на скорости 10 Мбит / с. Сначала это было довольно дорого.

Я помню карты Ethernet, которые стоили 750 долларов в то время, когда это было много денег. Потребовалось много лет и много споров, чтобы достичь 100 Мбит / с, и немного времени, чтобы нынешний стандарт 100BASE-TX стал победителем. В то время он был довольно дорогим по сравнению с 10BASE-T, поэтому его долго обслуживали в центрах обработки данных и высокоскоростных системах. Порты были построены с обратной совместимостью с 10BASE-T, потому что это было наиболее распространенным, и вам может потребоваться подключиться к нему с коммутатора, маршрутизатора и т. Д.

Цена 100 Мбит / с, наконец, снизилась, когда была выпущена 1000Base-T. Опять же, он был довольно дорогим по сравнению с 100Base-TX, и в центрах обработки данных он оставался большими серверами в течение долгого времени, прежде чем цена снизилась. И это должно было быть совместимо с более распространенными более медленными скоростями.

10GBASE-T в настоящее время занимает премиальное положение, используется в основном в центрах обработки данных и на серверах. Он также в конечном итоге станет основным, встроенным в большинство нового оборудования, но ему потребуется поддерживать обратную совместимость в течение многих лет.

Ethernet на скорости 40 и 100 Гбит / с в настоящее время занимает свою нишу на рынке, и рыночные силы будут определять, какой и какой стандарт каждого из них станет наиболее распространенным. По мере того как они станут более распространенными, цены на 10GBASE-T упадут.

НИОКР уже были проведены для более медленных скоростей, и Ethernet в настоящее время в основном построен на чипе, поэтому предлагать более медленные скорости на самом деле уже не нужно, поскольку все еще существуют устаревшие устройства, которым требуются более медленные скорости.

Документ Cisco, приведенный выше, был написан давно, но принципы все еще действительны, и первый вопрос, по сути, тот же, что и вы.

Разработка стандартов Гигабитного Ethernet привела к спецификациям для медного кабеля UTP, однорежимного волокна и многорежимного волокна. В сетях Гигабитного Ethernet биты транспортируются за долю того времени, которое они занимают в сетях на 100 Мбит/с и 10 Мбит/с. В сигналах, проходящих быстрее, биты становятся более восприимчивыми к шуму, и поэтому синхронизация является критической. Вопрос производительности основан на том, как быстро сетевой адаптер или интерфейс могут изменять уровни напряжения и насколько достоверно это изменение напряжения может быть обнаружено на расстоянии в 100 метров на принимающем адаптере NIC или интерфейсе.

1000 Мбит/с - Гигабитный Ethernet

На этих более высоких скоростях, кодирование и декодирование данных является более сложным. Гигабитный Ethernet использует два отдельных шага кодирования. Передача данных более эффективна, когда используются коды для представления потока битов. Кодирование данных позволяет синхронизацию, эффективное использование полосы пропускания и улучшенных характеристик отношения сигнал-шум.

Ethernet 1000BASE-T

Ethernet 1000BASE-T обеспечивает полнодуплексную передачу, используя все четыре пары в кабеле Категории 5 или более позднего UTP. Гигабитный Ethernet по медному проводу позволяет увеличение скорости со 100 Мбит/с на одну пару проводов до 125 Мбит/с на пару проводов, или 500 Мбит/с для всех четырех пар. Каждая проводная пара переносит сигналы в полном дуплексе, удваивая 500 Мбит/с до 1000 Мбит/с.

1000BASE-T позволяет передачу и прием данных в обоих направлениях - на одном и том же проводе и одновременно. Этот поток трафика создает постоянные коллизии на проводных парах. Эти коллизии приводят к сложным шаблонам напряжения. Гибридные схемы, обнаруживающие сигналы, используют сложные методы, такие как эхоподавление, Прямая коррекция ошибок (FEC) Уровня 1 и разумный выбор уровней напряжения. Используя эти методы, система достигает пропускной способности в 1 гигабит.

Чтобы помочь с синхронизацией, Физический уровень инкапсулирует каждый фрейм с разделителями начала потока и конца потока. Синхронизация цикла поддерживается непрерывными потоками символов IDLE (неактивен), отправляемых на каждую проводную пару во время межкадрового интервала.

В отличие от большинства цифровых сигналов, где обычно есть несколько дискретных уровней напряжения, 1000BASE-T использует множество уровней напряжения. В неактивные периоды на кабеле находятся девять уровней напряжения. Во время передачи данных на кабеле находятся до 17 уровней напряжения. С таким большим количеством состояний, объединенных с эффектами шума, сигнал на проводе больше походит на аналоговый, чем на цифровой. Подобно аналоговой, система более восприимчива к шуму из-за проблем с обжатием и кабелем.

Ethernet

Ethernet — пакетная технология передачи данных. Разработана преимущественно для локальных компьютерных сетей.

Стандартами Ethernet определяются проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, а на канальном уровне модели OSI определяются формат кадров и протоколами управления доступом. В основном, Ethernet описывают стандарты IEEE группы 802.3.

Это самая распространенная технология ЛВС, особенно в середине 90-х годов прошлого века. Своим появлением Ethernet вытеснила такие устаревшие технологии, как Arcnet, FDDI и Token ring.

История

Корпорация Xerox PARC разработала Ethernet одновременно со многими другими своими первыми проектами. Общепринято, что технология Ethernet была изобретена 22 мая 1973 года Робертом Меткалфом (Robert Metcalfe). Он составил докладную записку для главы PARC о потенциале технологии Ethernet, что и стало свидетельством ее создания. Однако, законное право на технологию разработчик получил, лишь спустя несколько лет.

В 1976 году Меткалф вместе со своим ассистентом Дэвидом Боггсом (David Boggs) выпустили брошюру под названием «Ethernet: Distributed Packet-Switching For Local Computer Networks». Меткалф покинул Xerox в 1979 году и основал компанию 3Com, которая занималась продвижением компьютеров и локальных вычислительных сетей (ЛВС). Он убедил руководство компаний DEC, Intel и Xerox работать совместно с целью разработки стандарта Ethernet (DIX).

Впервые стандарт Ethernet был опубликован 30 сентября 1980 года. По выходу на рынок он вступил в соперничество с двумя крупными запатентованными технологиями: token ring и ARCNET. Они в скором времени были раздавлены под потоками хлынувшей на рынок продукции Ethernet. Так, 3Com стала основной компанией в своей отрасли.

Технология

Стандарт первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) говорит о том, что в качестве передающей среды в нем используется коаксиальный кабель. Впоследствии стали использовать витую пару и оптический кабель.

Каковы преимущества использования витой пары перед использованием коаксиального кабеля?

возможность работы в дуплексном режиме;
низкая стоимость кабеля;
высокая надежность сети в случае неисправности кабеля (при соединении типа «точка-точка» в случае обрыва кабеля связи лишаются два узла). В коаксиальном соединении используется топология «шина», поэтому в случае обрыва кабеля связи лишится сразу весь сегмент;
В витой паре минимально допустимый радиус изгиба меньше, чем в коаксиале;
В витой паре большая помехозащищенность, ввиду использования дифференциального сигнала;
Имеется возможность питания по кабелю маломощных узлов, к примеру, IP-телефонов (стандарт POE);
Гальваническая развязка трансформаторного типа. Используя коаксиальный кабель в российских условиях, где обычно отсутствует заземление компьютеров, эксплуатация часто сопровождается пробоями сетевых карт, а иногда даже и полным сгоранием системного блока.

В качестве веской причины перехода на оптический кабель стала необходимость в увеличении длины сегмента без повторителей. Управление доступом в случае с сетью на коаксиальном кабеле представляет собой множественный доступ с обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных достигает 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт.

Полудуплексный режим работы (узел не может передавать и принимать информацию одновременно) сопряжен с ограничением по количеству узлов в одном сегменте сети. Оно ограничено предельным значением (1024 рабочих станции). На физическом уровне можно устанавливать более жесткие ограничения, к примеру, к сегменту тонкого коаксиала можно подключить не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала — не более 100. Впрочем, сеть, которая построена на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов. Это происходит из-за полудуплексного режима работы.

В 1995 году был принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet, его скорость составляла 100 Мбит/с, появилась возможность работы в режиме полный дуплекс.

В 1997 году был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet, его скорость составляла 1000 Мбит/с, передача осуществлялась по оптическому волокну. А через два года после его выхода, передача осуществлялась уже посредством витой пары - инженеры доработали стандарт.

Формат кадра

Существует несколько форматов Ethernet-кадра:

Version I (в настоящее время не применяется);
Ethernet Version 2 или Ethernet-кадр II (также его называют DIX - аббревиатура первых букв фирм-разработчиков DEC, Intel, Xerox). Является наиболее распространенной, используется и по сей день. Зачастую применяется непосредственно протоколом Интернет;
Novell — внутренняя модификация IEEE 802.3 без LLC (Logical Link Control);
Кадр IEEE 802.2 LLC;
Кадр IEEE 802.2 LLC/SNAP;
Часть сетевых карт Ethernet, выпускаемых компанией Hewlett-Packard, используют при работе кадр формата IEEE 802.12, он соответствует стандарту 100VG-AnyLAN.

Как дополнение Ethernet-кадра он может содержать тег IEEE 802.1Q для идентификации VLAN, к которой он адресован, и IEEE 802.1p для указания приоритетности. Разные типы кадра обладают разным форматом и значением MTU.

MAC-адреса

В ходе разработки стандарта Ethernet предусматривалось, что каждая сетевая карта должна обладать уникальным 6-байтным номером (MAC-адресом), зашитым в нее во время изготовления. Данный номер применяется в целях идентификации отправителя и получателя кадра. Предполагается, что при появлении в сети нового компьютера, сетевому администратору не придется вновь настраивать MAC-адрес.

Как достигается уникальность MAC-адресов? Каждый производитель получает в координирующем комитете (IEEE Registration Authority) специальный диапазон, состоящий из шестнадцати миллионов (2^24) адресов, по мере истечения которых, запрашивает новый диапазон. Так, по трем старшим байтам MAC-адреса можно определить производителя. Кроме того, существуют специальные таблицы, которые позволяют определить производителя по MAC-адресу.

Все без исключения современные сетевые платы позволяют программным образом изменить MAC-адрес, но если плата будет, к примеру, обесточена, то при сбросе данных, восстановится исходный MAC-адрес.

Разновидности Ethernet

Скорость передачи данных и передающая среда определяют несколько видов технологии Ethernet. Вне зависимости от способа передачи стек сетевого протокола и программы работают одинаково почти во всех вариантах.

Большая часть Ethernet-карт имеет поддержку нескольких скоростей передачи данных (применяется автоопределение скорости и дуплексности, для достижения наилучшего соединения между двумя устройствами). Если автоопределение не работает, скорость подстраивается под партнера, активируется режим полудуплексной передачи. К примеру, присутствие в устройстве порта Ethernet 10/100 говорит о том, что через него можно работать по технологиям 10BASE-T и 100BASE-TX, а порт Ethernet 10/100/1000 имеет поддержку стандартов 10BASE-T, 100BASE-TX и 1000BASE-T.

Ранние версии Ethernet

Xerox Ethernet — технология с максимальной скоростью в 3 Мбит/с. Существовала в двух вариантах: Version 1 и Version 2. Формат кадра последней версии до сих пор имеет широкое применение.
1BROAD36 — технология не получила широкого распространения. Один из первых стандартов, который позволяет работать на больших расстояниях. Использовалась технология широкополосной модуляции (как в кабельных модемах). В качестве среды передачи данных применялся коаксиальный кабель.
1BASE5 — технология, также известная, как StarLAN. Стала первой модификацией Ethernet-технологии, в которой использовалась витая пара. Работала на скорости 1 Мбит/с. Коммерчески непопулярна.

10 Мбит/с Ethernet

10BASE5, IEEE 802.3 (также имеет название «Толстый Ethernet»). Является первоначальной разработкой, обладающей скоростью передачи данных в 10 Мбит/с. По раннему стандарту IEEE использует коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом (RG-8), с максимальной длиной сегмента 500 метров.
10BASE2, IEEE 802.3a (также имеет название «Тонкий Ethernet»). В данном стандарте применяется кабель RG-58, с максимальной длиной сегмента 185 метров. ПК присоединялись один к другому, для подключения кабеля к сетевой карте требуется T-коннектор, а на кабеле должен быть BNC-коннектор. Также необходимо наличие терминаторов на каждом конце. Долгие годы данный стандарт являлся основным в технологии Ethernet.
StarLAN 10 - первая разработка, использующая витую пару для передачи данных. Скорость 10 Мбит/с. В дальнейшем данная технология эволюционировала в стандарт 10BASE-T.

Схема, при которой к одному кабелю витой пары подключается более двух устройств, работающих в симплексном режиме, никогда не применялась в Ethernet, однако, в теории это вполне возможно реализовать. Но такой принцип применялся в работе с коаксиальным кабелем. Вот почему все сети на витой паре применяют топологию «звезда», тогда как сети на коаксиальном кабеле построены на топологии «шина». Терминаторы для работы по витой паре встроены в каждое устройство, поэтому применять дополнительные внешние терминаторы в линии нет необходимости.

10BASE-T, IEEE 802.3i — стандарт, при котором для передачи данных применяется 4 провода кабеля витой пары (две скрученные пары) категории-3 или категории-5. Максимальная длина сегмента составляет 100 метров.
FOIRL — (Fiber-optic inter-repeater link). Базовый стандарт для технологии Ethernet. Он использует для передачи данных оптический кабель. Максимальное расстояние передачи данных без повторителя составляет 1 км.
10BASE-F, IEEE 802.3j — главный термин для обозначения семейства 10 Мбит/с ethernet-стандартов, применяющих оптический кабель (расстояние до 2 км.): 10BASE-FL, 10BASE-FB и 10BASE-FP. Однако из всех лишь 10BASE-FL получил широкое распространение.
10BASE-FL (Fiber Link) — модернизированная версия стандарта FOIRL. Улучшения коснулись увеличения длины сегмента до 2 км.
10BASE-FB (Fiber Backbone) — неиспользуемый в настоящее время стандарт предназначался для объединения повторителей в магистраль.
10BASE-FP (Fiber Passive) — стандарт, созданный по топологии «пассивная звезда». В ней не нужны повторители. Стандарт никогда не применялся.

Fast Ethernet (100 Мбит/с)

100BASE-T — общий термин для обозначения стандартов, которые используют витую пару в качестве среды передачи данных. Длина сегмента достигает 100 метров. Включает в себя стандарты 100BASE-TX, 100BASE-T4 и 100BASE-T2.
100BASE-TX, IEEE 802.3u — усовершенствованный стандарт 10BASE-T, предназначенный для использования в сетях топологии «звезда». Применяется витая пара категории 5, фактически используются только две неэкранированные пары проводников, имеется поддержка дуплексной передача данных. Расстояние до 100 м.
100BASE-T4 — стандарт, который использует витую пару категории 3. Задействованы все четыре пары проводников, передача данных осуществляется в полудуплексе. Не используется на практике.
100BASE-T2 — стандарт, в котором применяется витая пара категории 3. Задействованы только две пары проводников. Поддерживается полный дуплекс, когда сигналы распространяются в противоположных направлениях по каждой паре. Скорость передачи в одном направлении — 50 Мбит/с. Не используется на практике.
100BASE-SX — стандарт, в котором применяется многомодовое волокно. Максимальная длина сегмента составляет 400 метров в полудуплексе или 2 километра в полном дуплексе.
100BASE-FX — в данном стандарте используется одномодовое волокно. Максимальная длина ограничена величиной затухания в оптическом кабеле и мощностью передатчиков. Составляет от 2-х до 10 километров.
100BASE-FX WDM — в данном стандарте используется одномодовое волокно. Максимальная длина ограничена лишь величиной затухания в волоконно-оптическом кабеле и мощностью передатчиков. Интерфейсы делятся на два вида, отличаются длиной волны передатчика и маркируются либо цифрами, либо одной латинской буквой A(1310) или B(1550). В паре могут работать исключительно парные интерфейсы.

Gigabit Ethernet (1 Гбит/с)

1000BASE-T, IEEE 802.3ab — стандарт, в котором используется витая пара категории 5e. В передаче данных задействовано 4 пары. Скорость передачи данных составляет 250 Мбит/с по одной паре. В данном стандарте применяется метод кодирования PAM5, частота основной гармоники - 62,5 МГц. Расстояние - до 100 метров.
1000BASE-TX - данный стандарт был создан Ассоциацией Телекоммуникационной Промышленности (Telecommunications Industry Association, TIA), был обнародован в марте 2001 года как «Спецификация физического уровня дуплексного Ethernet 1000 Мб/с (1000BASE-TX) симметричных кабельных систем категории 6 (ANSI/TIA/EIA-854-2001)» («A Full Duplex Ethernet Specification for 1000 Mbit/s (1000BASE-TX) Operating Over Category 6 Balanced Twisted-Pair Cabling (ANSI/TIA/EIA-854-2001)»). В стандарте используется раздельная приемо-передача, ввиду чего конструкция приемопередающих устройств значительно упрощается. Также существенным отличием 1000BASE-TX является отсутствие схемы цифровой компенсации наводок и возвратных помех, из-за этого сложность, уровень энергопотребления и цена процессоров сокращается, в сравнении с процессорами стандарта 1000BASE-T. Однако, как следствие, для стабильной работы по такой технологии необходима кабельная система высокого качества. Вот почему 1000BASE-TX может использовать лишь кабель 6 категории. На рынке практически не создавались продукты, построенные на основе данного стандарта, хотя 1000BASE-TX использует более простой протокол (соответственно, более простую электронику), чем стандарт 1000BASE-T.
1000BASE-X — общий термин, использующийся для обозначения стандартов со сменными приемопередатчиками GBIC или SFP.
1000BASE-SX, IEEE 802.3z — в данном стандарте используется многомодовое волокно. Дальность сигнала (без повторителя) достигает 550 метров.
1000BASE-LX, IEEE 802.3z — в данном стандарте используется одномодовое волокно. Дальность сигнала (без повторителя) зависит от типа используемых приемопередатчиков. Обычно она составляет от 5 до 50 километров.
1000BASE-CX — данный стандарт используется для коротких расстояний (до 25 метров). В нем применяется твинаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом. Он был заменен стандартом 1000BASE-T, в настоящее время не используется.
1000BASE-LH (Long Haul) — в данном стандарте, используется одномодовое волокно. Дальность сигнала (без повторителя) достигает 100 километров.

Ethernet 10G (10 Гбит/с)

Новый 10 Гбит-ный стандарт Ethernet состоит из семи стандартов физической среды для LAN, MAN и WAN. Сегодня он описывается поправкой IEEE 802.3ae и должен войти в следующую ревизию стандарта IEEE 802.3.

10GBASE-CX4 — стандарт 10-гигабитного Ethernet, предназначенный для коротких расстояний (до 15 метров). Применяется медный кабель CX4 и коннекторы InfiniBand.
10GBASE-SR — стандарт 10-гигабитного Ethernet, предназначенный для коротких расстояний (до 26 или 82 метров, в зависимости от типа кабеля). Применяется многомодовое волокно. Также имеется поддержка расстояния до 300 метров, с использованием нового многомодового волокна (2000 МГц/км).
10GBASE-LX4 — данный стандарт использует уплотнение по длине волны с целью поддержки расстояний от 240 до 300 метров, по многомодовому волокну. Также имеется поддержка расстояния до 10 километров при использовании одномодового волокна.
10GBASE-LR и 10GBASE-ER — данные стандарты поддерживают расстояния до 10 и 40 километров соответственно.
10GBASE-SW, 10GBASE-LW и 10GBASE-EW — данные стандарты применяют физический интерфейс, который совместим по скорости и формату данных с интерфейсом OC-192 / STM-64 SONET/SDH. Они подобны стандартам 10GBASE-SR, 10GBASE-LR и 10GBASE-ER соответственно, поскольку в них применяются те же самые типы кабелей и расстояния.
10GBASE-T, IEEE 802.3an-2006 — стандарт принят в июне 2006 года, спустя 4 года разработки. В нем используется экранированная витая пара. Расстояние работы — до 100 метров.

Компания Harting объявила о выходе первого в мире 10-гигабитного соединителя RJ-45, который не требует инструментов для установки. Модель получила название HARTING RJ Industrial 10G.

Ethernet: 40 Гбит/с и 100 Гбит/с

По наблюдениям Группы 802.3ba, требования к пропускной полосе для приложений сетевого ядра и прочих вычислительных функций растут с разными скоростями. Это, в свою очередь, определяет необходимость двух соответствующих стандартов для следующих поколений Ethernet: 40GbE и 100GbE.

Внедрение услуг передачи голоса, данных и видеоинформации по единой мультисервисной сети ( Triple Play ) привело к необходимости повышения пропускной способности линий связи . Поэтому была разработана технология Gigabit Ethernet, предусматривающая передачу данных со скоростью 1 Гбит/с. В данной технологии, так же как в Fast Ethernet , была сохранена преемственность с технологией Ethernet : практически не изменились форматы кадров, сохранился метод доступа CSMA /CD в полудуплексном режиме. На логическом уровне используется кодирование 8B/10B .

Поскольку скорость передачи увеличилась в 10 раз по сравнению с Fast Ethernet , то было необходимо либо уменьшить диаметр сети до 20 – 25 м, либо увеличить минимальную длину кадра. В технологии Gigabit Ethernet пошли по второму пути, увеличив минимальную длину кадра до 512 байт , вместо 64 байт в технологии Ethernet и Fast Ethernet . Диаметр сети остался равным 200 м, так же как в Fast Ethernet . Поскольку на практике часто передаются короткие кадры, для снижения непроизводительной загрузки сети разрешается передавать несколько коротких кадров подряд с общей длиной до 8192 байт .

Современные сети Gigabit Ethernet , как правило, строятся на основе коммутаторов и работают в полнодуплексном режиме. В этом случае говорят не о диаметре сети, а о длине сегмента, которая определяется физической средой передачи данных . Gigabit Ethernet предусматривает использование:

одномодового оптоволоконного кабеля ( 802.3z );
многомодового оптоволоконного кабеля ( 802.3z );
симметричного кабеля UTP категории 5 ( 802.3ab );
коаксиального кабеля .

При передаче данных по оптоволоконному кабелю в качестве излучателей применяются либо светодиоды, работающие на длине волны 830 нм, либо лазеры на длине волны 1300 нм. В соответствии с этим стандарт 802.3z определил две спецификации – 1000Base-SX и 1000Base- LX. Максимальная длина сегмента, реализованного на многомодовом кабеле 62,5/125 спецификации 1000Base-SX, составляет 220 м, а на кабеле 50/125 – не более 500 м. Максимальная длина сегмента, реализованного на одномодовом волокне спецификации 1000Base-LX, составляет 5000 м. Длина сегмента на коаксиальном кабеле не превышает 25 м.

Для использования уже имеющихся симметричных кабелей UTP категории 5 был разработан стандарт 802.3ab. Поскольку в технологии Gigabit Ethernet данные должны передаваться со скоростью 1000 Мбит/с, а витая пара 5-й категории имеет полосу пропускания 100 МГц, было решено передавать данные параллельно по 4 витым парам и задействовать UTP категории 5 или 5е с шириной полосы более 125 МГц. Таким образом, по каждой витой паре необходимо передавать данные со скоростью 250 Мбит/с, что в 2 раза превышает возможности UTP категории 5е. Для устранения этого противоречия используется код 4D-PAM5 с пятью уровнями потенциала (-2, -1, 0, +1, +2). По каждой паре проводов одновременно производится передача и прием данных со скоростью 125 Мбит/с в каждую сторону. При этом происходит постоянная коллизия , при которой формируются сигналы сложной формы пяти уровней. Разделение входного и выходного потоков производится за счет использования схем гибридной развязки H ( рис. 5.3). В качестве таких схем применяются сигнальные процессоры. Для выделения принимаемого сигнала приемник вычитает из суммарного (передаваемого и принимаемого) сигнала собственный передаваемый сигнал.

Таким образом, технология Gigabit Ethernet обеспечивает высокоскоростной обмен данными и применяется главным образом для передачи данных между подсетями, а также для обмена мультимедийной информацией. Стандарт IEEE 802 .3 рекомендует, что технология Gigabit Ethernet с передачей данных по волокну должна быть магистральной ( backbone ).

Рис. 5.3. Передача данных по 4 парам UTP категории 5

Временные интервалы, формат кадра и передача являются общими для всех версий 1000 Мбит/с. Физический уровень определяют две схемы кодирования сигнала ( рис. 5.4). Схема 8B/10B используется для оптического волокна и медных экранированных кабелей. Для симметричных кабелей UTP применяется модуляция амплитуды импульсов (код PAM5).

В волоконно-оптических линиях используют логическое кодирование 8B/10B и линейное кодирование ( NRZ ).

Рис. 5.4. Спецификации технологии Gigabit Ethernet

Сигналы NRZ передаются по волокну, задействуя либо коротковолновые ( short - wavelength ), либо длинноволновые ( long-wavelength ) источники света. В качестве коротковолновых источников используются светодиоды с длиной волны 850 нм для передачи по многомодовому оптическому волокну (1000BASE-SX). Этот менее дорогостоящий вариант применяется для передачи на короткие расстояния в 200-300 м. Длинноволновые лазерные источники (1310 нм) используют одномодовое или многомодовое оптическое волокно (спецификация 1000BASE-LX). Лазерные источники в совокупности с одномодовым волокном способны передавать информацию на расстояние до 5000 м.

В соединениях " точка-точка " ( point-to-point ) для передачи (Tx) и приема (Rx) задействованы раздельные волокна, поэтому реализуется полнодуплексная связь . Технология Gigabit Ethernet позволяет устанавливать только единственный ретранслятор между двумя станциями. Ниже приведены параметры технологий 1000BASE (таблица 5.3).

Сети технологии Gigabit Ethernet , как правило, строятся на основе коммутаторов , когда расстояние полнодуплексных соединений ограничено только средой, а не временем двойного оборота. При этом используются топология " звезда " или "расширенная звезда ".

Стандарт 1000BASE-T предусматривает применение практически такого же кабеля UTP , что и стандарты 100BASE-T и 10BASE -T. Кабель UTP технологии 1000BASE-T такой же, как кабель 10BASE -T и 100BASE-TX , за исключением того, что рекомендовано использовать кабель категории 5e. Предельная длина кабеля аппаратуры 1000BASE-T не превышает 100 м.

5.3. Технология 10-Gigabit Ethernet

Технология 10- Gigabit Ethernet (10GbE) описывается стандартом IEEE 802.3ae, который определяет полнодуплексную передачу данных со скоростью 10 Гбит/с по волоконно-оптическому кабелю. Максимальные расстояния передачи зависят от типа применяемого волокна. Используя одномодовое волокно как среду передачи , максимальное расстояние передачи – 40 километров. В настоящее время разрабатываются стандарты для технологий Ethernet со скоростью передачи 40 Гбит/с, 80 Гбит/с и 160- Гбит/с.

Стандарт 10GbE на физическом уровне позволяет увеличить расстояние связи до 40 км по одномодовому волокну и обеспечить совместимость с сетями синхронной цифровой иерархии ( SDH ) и фотонными сетями, использующими уплотнение по длине волны DWDM . Функционирование на 40-километровом расстоянии, скорость передачи до 10 Gbps и совместимость с системами SDH делает технологию 10GbE не только технологией локальных, но и технологией глобальных сетей. Таким образом, стандарт развивается не только для LAN , но также для MAN и WAN . Поскольку в технологии 10GbE задействована только полнодуплексная связь , в режиме CSMA /CD нет необходимости. Следовательно, в сетях исключается использование концентраторов hub .

Стандарт 802.3ae управляет семейством 10GbE, которое включает следующие новые технологии:

10GBASE-SR – для коротких расстояний по уже установленному многомодовому волокну, поддерживает связь на расстоянии от 26 м до 82 м;
10GBASE-LX4 – использует технологию уплотнения по длины волне ( WDM ), поддерживает связь на расстоянии от 240 м до 300 м по уже установленному многомодовому волокну и до 10 км по одномодовому волокну;
10GBASE-LR и 10GBASE-ER – обеспечивает связь от 10 км до 40 км по одномодовому волокну;
10GBASE-SW, 10GBASE-LW и 10GBASE-EW – технологии с общим названием 10GBASE-W ; предназначены, чтобы обеспечить работу оборудования глобальных сетей с модулями SONET / SDH .

Для 10- Gigabit Ethernet не предусмотрены повторители , поскольку полудуплексный режим не поддерживается.

Ниже приведены некоторые параметры спецификаций технологии 10GbE.

В заключение следует отметить, что в настоящее время технология Ethernet является стандартом для различных соединений: горизонтальных, вертикальных и связи между зданиями. Новые версии Ethernet стирают различие между локальными и глобальными сетями. Трудно назвать сеть локальной, когда в сегменте, использующим технологию 10GbE, передаются данные на расстояние в 40 км.

В сетях Ethernet передача информации производится по трем составляющим сетевой среды:

по медным кабелям со скоростью примерно 1000 Мбит/с, и возможно больше;
по беспроводной среде (радиоканалы) – примерно 100 Мбит/с и больше;
по оптическим кабелям со скоростью примерно 10000 Мбит/с и в ближайшем будущем до 100 Гбит/с и больше.

Медная и беспроводная среда имеют определенные физические и практические ограничения на высокочастотные сигналы. В волоконнооптических системах ограничивающим фактором является электронная технология и производственные процессы волокна.

В ранних версиях технологии Ethernet , использующих концентраторы в полудуплексном режиме, с возможностью возникновения коллизий ( CSMA /CD), не рассматривался вопрос качества обслуживания ( QoS ). Однако на современном этапе при передаче определенных видов трафика, например IP-телефонии и видео, этот вопрос стал очень важным. Полнодуплексные быстродействующие технологии ( Gigabit Ethernet , 10GbE) обеспечивают достаточную поддержку разнообразных приложений. Это расширяет потенциальные приложения Ethernet -совместимых технологий.

Читайте также: