Gigabit Ethernet

Gigabit Ethernet - расширение стандартов 10Mbps (10BASE-T) Ethernet и 100Mbps (100BASE-TX) Fast Ethernet для вычислительных сетей. IEEE одобрил проект Gigabit Ethernet как IEEE 802.3z. Исходная спецификация Ethernet была определена как формат фрейма и поддержка протокола CSMA/CD, полный дуплекс, управление потоком и управление объектами, как определено стандартом IEEE 802.3. Gigabit Ethernet поддерживает все эти спецификации. В него также включены дополнительные особенности, которые обеспечивают достаточную производительность современным приложениям и сочетают возрастающую мощность серверов и рабочих станций.

Несмотря на то, что Gigabit Ethernet использует тот же формат кадров, тот же метод доступа к среде передачи CSMA/CD, те же механизмы контроля потоков и те же управляющие объекты, все же эта технология отличается от Fast Ethernet больше, чем Fast Ethernet от Ethernet.

Основные усилия рабочей группы IEEE 802.3z были направлены на определение физических стандартов для Gigabit Ethernet. За основу был взят стандарт ANSI X3T11 Fiber Channel, точнее, два его нижних подуровня: FC-0 (интерфейс и среда передачи) и FC-1 (кодирование и декодирование).

Спецификация Gigabit Ethernet изначально предусматривала три среды передачи: одномодовый и многомодовый оптический кабель с длинноволновыми лазерами 1000Base-LX для длинных магистралей для зданий и комплексов зданий, многомодовый оптический кабель с коротковолновыми лазерами 1000Base-SX для коротких недорогих магистралей, симметричный экранированный короткий 150-омный медный кабель 1000Base-CX для подключения оборудования в монтажных шкафах.

Однако в настоящее время четырехпарная 100-омная проводка Категории 5 является наиболее распространенной кабельной системой во всем мире. Учитывая это, в марте 1997 г. была создана рабочая группа, получившая наименование 803.2ab по разработке стандарта физического уровня 1000Base-T для четырехпарных кабелей с неэкранированными витыми парами Категории 5 длиной 100 м (т. е. для сетей с диаметром 200 м, как и в 100Base-T) и данный стандарт был принят в июне 1999 года.

Кабельная конфигурация для 1000Base-T

Физический уровень стандарта 1000BASE-T обеспечивает передачу сигнала 1 Гбит/с Ethernet по четырем парам UTP кабеля 5-й категории. Данные передаются со скоростью 125 Мбод, так же как и Fast Ethernet. Но, при использовании более сложного пятиуровневого (PAM-5) кодирования с четырьмя парами, можно передавать намного больше данных. Для этого каждая пара одновременно передает и принимает данные, по 250 Мбит/с (125 Мбод x 2 бита). Передача данных 250 Мбит/с по четырем парам обеспечивает номинальную скорость - 1000 Мбит/с.

Расстояния

Стандартные расстояния передачи данных для Гигабитных сетей по витой паре до 100 метров, или диаметром 200 метров. 100-метровое расстояние - безопасный предел для надежной передачи данных.

Полный Дуплекс и Управление потоком

В режиме полного дуплекса, Gigabit Ethernet использует тот же метод управления потоком данных, как и Fast Ethernet. Когда устройства передают и получают пакеты в режиме полного дуплекса, нет необходимости в обнаружении коллизий (CSMA/CD collision detection). Вместо этого используется методология управления потоком данных, чтобы избежать скопления пакетов и перегрузки сегмента сети. Для этого каждое устройство периодически посылает пакет, чтобы указать, что оно находится в режиме передачи и принимающее устройство должно находиться в режиме приема.

Надежность

Тесты независимых лабораторий показали, что для сетей Gigabit Ethernet может быть получен почти теоретический максимум скорости передачи данных, а частота передачи битов ошибки (меньше чем один к десяти миллиардам) - такая же, как и для сетей Fast Ethernet. 1000BASE-T использует технику выравнивания DSP сигнала, чтобы решить проблемы шумов, эхо и других наводок и гарантировать номинальное количество ошибок. Gigabit Ethernet - высоконадежная технология, которая может применяться в сетях с повышенными требованиями к секретности передаваемых данных и надежности сетевых соединений.

Тестирование существующих кабелей для 1000Base-T

Существующая кабельная система 5-й категории должна соответствовать определенным характеристикам передачи сигнала прежде, чем она может быть использована для Gigabit Ethernet. Старая кабельная проводка, предназначенная для использования 1000BASE-T, должна быть протестирована на Far-end Crosstalk и Return Loss и исправлена в случае необходимости. Если кабельный тест не проходит, то проблема вероятнее всего в соединителях или патч-кордах, а не в горизонтальной кабельной проводке. Спецификация ANSTI/TIA/EIA TSB-95 (1998) определяет пять относительно простых способов для устранения несоответствий.

Параметры Far-end Crosstalk и Return Loss не были определены в стандартах 1995 года, поскольку в то время им не придавалось должного значения. Но в последствии было определено, что они могут существенно затрагивать сигналы для 100BASE-TX и 1000BASE-T, даже если это воздействие незначительно для 10BASE-T.

Return Loss: этот параметр определяет уровень сигнала, который отражается обратно к передатчику из-за несоответствия импеданса линии, причиной которого могут быть соединители. Кабельные системы 5-й категории, установленные до выхода спецификации ANSI/TIA/EIA569-A в 1995 году могут содержать пассивное оборудование, которое не соответствует стандарту.

Far-end Crosstalk: этот параметр определяет уровень шумов витой пары на дальнем конце от передатчика - то есть около приемника. Crosstalk вызван сигналами, которые появляются вследствие наводок от смежных пар. Этот параметр измеряется в каждой паре как Equal Level Far-end Crosstalk (ELFEXT), или как Power Sum ELFEXT (PSELFEXT), как сумма всех шумов от всех смежных пар.

Преимущества Gigabit Ethernet

Развертывание ресурсоемких прикладных программ, вероятно, будет расти на всех уровнях предприятий в течение обозримого будущего. В то же время, сетевые администраторы часто будут сталкиваться с бюджетными проблемами, которые не позволяют обновить сетевую инфраструктуру для повышения производительности на всех уровнях. Решение достаточно прозрачно: развитие сетевой инфраструктуры с поддержкой 100/1000BASE-T uplinks, позволяет добавлять Гигабитную инфраструктуру постепенно, по мере необходимости. Ряд сетевых продуктов может использоваться в сетях 100Мбит/с или 1000 Мбит/с. Gigabit Ethernet по витой паре - решение, которое позволяет сетевым администраторам быстро и эффективно увеличить быстродействие сети, используя уже установленные кабельные системы 5-й категории.

Назад в раздел