1.1.1 Технологія Fast Ethernet
Fast Ethernet використовує метод передачі даних CSMACD-доступ до середовища з контролем тієї, що несе і виявленням колізій. Fast Ethernet використовує розмір пакету 15160 байт. Крім того, Fast Ethernet накладає обмеження на відстань між пристроями, що підключаються, – не більше 100 метрів. Для того, щоб понизити перевантаження, мережі стандарту Fast Ethernet розбиваються на сегменти, які об'єднуються за допомогою мостів і маршрутизаторів. Сьогодні при побудові центральної магістралі, об'єднуючої сервери, використовують комутовані Fast Ethernet. Fast Ethernet-комутатори можна розглядати як високошвидкісні багато портові мости, які в стані самостійного визначити, в який з його портів адресований пакет. Комутатор проглядає заголовки пакетів і таким чином складає таблицю, що визначає, де знаходиться той або інший абонент з такою фізичною адресою. Це дозволяє обмежити область розповсюдження пакету і понизити вірогідність переповнювання, посилаючи його тільки в потрібний порт. Тільки широкомовні пакети розсилаються по всіх портах. Офіційний стандарт 803.u встановив три різні специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet.
100BASE-TX – для двохпарного кабелю на неекранованій витій парі UTP категорії 5 або екранованій витій парі STP Type1;
Стандарт 100BaseTX вимагає застосування двох пар UTP або STP. Одна пара служить для передачі, інша – для прийому. Цим вимогам відповідають два основні кабельні стандарти: EIA/TIA-568 UTP Категорії 5 і STP Типу 1 компанії IBM. У 100BaseTX привабливе забезпечення повнодуплексного режиму при роботі з мережевими серверами, а також використання всього два з чотирьох пар восьмижильного кабелю – дві інші пари залишаються вільними і можуть бути використані надалі для розширення можливостей мережі.
Недоліки: цей кабель дорожчий за інші восьмижильні кабелі, крім того, для роботи з ним потрібне використання пробійних, роз'ємів і комутаційних панелей, що задовольняють вимогам Категорії 5. Потрібно додати, що для підтримки повнодуплексного режиму слід встановити повнодуплексні комутатори.
100Base-T4 – для чотирипарного кабелю на неекранованій витій парі UTP категорії 3, 4 або 5;
100BASE-T4 є розширенням стандарту 10Base-T з пропускною спроможністю від 10 М бит/с до 100 Мбіт/с. Стандарт 100Base-T включає протокол обробки множинного доступу з пізнанням тієї, що несе і виявленням конфліктів CSMA/CD. У 100Base-T4 використовуються всі чотири пари восьмижильного кабелю: одна для передачі, інша для прийому, а що залишилися дві працюють як на передачу, так і на прийом. Таким чином, в 100Base-T4 і прийом, і передача даних можуть здійснюватися по трьом парам. Розкладаючи 100 Мбіт/с на три пари. 100Base-T4 зменшує частоту сигналу, тому для його передачі досить і менш високоякісного кабелю. Для реалізації мереж 100Base-T4 підійдуть кабелі UTP Категорій 3 і 5, так само як і UTP Категорії 5 і STP Типу 1.В 10Base-T відстань між концентратором і робочою станцією не повинна перевищувати 100 метров. Оскільки сполучні пристрої (повторители) вносять додаткові затримки, реальна робоча відстань між вузлами може опинитися ще менше.
Недоліки ж полягають в тому, що для 100Base-T4 потрібно всі чотири пари і що повнодуплексний режим цим протоколом не підтримується.
100BASE-FX – для багатомодового оптоволоконного кабелю, використовуються два волокна.
Fast Ethernet включає також стандарт для роботи з багатомодовим оптоволокном з 62.5-мікронним ядром і 125-мікронною оболонкою. Стандарт 100BaseFX орієнтований в основному на магістралі – на з'єднання повторителей Fast Ethernet в межах однієї будівлі. Традиційні переваги оптичного кабелю властиві і стандарту 100BaseFX: стійкість до електромагнітних шумів, покращуваний захист даних і великі відстані між мережевими пристроями.
1.1.2 Gigabit Ethernet
Унаслідок зростання інформаційних потоків виникла потреба в збільшенні швидкості передачі стандарту Ethernet. Була запропонована специфікація Gigabit Ethernet, прийнята до розробки комітетом IEEE 802.3. У травні 1996 року декілька крупних виробників мережевого устаткування, таких як 3Com, Cisco, Bay Networks, Compaq і Intel, організували Gigabit Ethernet Alliance. Спочатку до складу Альянсу увійшло 11 компаній. На початок 1998 року Альянс включав вже більше 100 компаній.
Gigabit Ethernet використовує той же протокол передачі CSMA/CD, що і його попередники Ethernet і Fast Ethernet. Цей протокол визначає максимальну довжину сегменту. Мінімальний розмір кадру CSMA/CD в специфікації 802.3 дорівнює 64 байтам. Саме мінімальний розмір кадру визначає максимальна відстань між станціями. Ця відстань також називається діаметром колізійного домена. Час передачі такого кадру дорівнює 51,2 мкс або 512 ВТ (bit time – час, необхідний для передачі одного біта). Тому час, за який сигнал досягає видаленого вузла і повертається назад, не повинен перевищувати 512 ВТ. Цей час визначає максимальну довжину мережі Ethernet.
У разі Fast Ethernet швидкість передачі зростає, а час трансляції кадру зменшується до 5,12 мкс. Для виявлення всіх колізій до кінця трансляції кадру необхідно або збільшувати довжину кадру, або зменшувати максимальну довжину сегменту. У Fast Ethernet був залишений такий же мінімальний розмір кадру, як і в Ethernet. При цьому сумісність була збережена, але діаметр колізійного домена значно зменшився. У разі Gigabit Ethernet швидкість передачі зростає вдесятеро. Відповідно, зменшується час передачі пакету аналогічної довжини. Якщо залишити мінімальний розмір кадру без змін, то максимальна довжина сегменту зменшиться до 20 метрів.
В цьому випадку устаткування не знаходить широкого застосування, як і трапилося із стандартом 1000Base-CX. Тому було ухвалено рішення збільшити час трансляції кадру 4096 ВТ. Це в 8 разів більше, ніж у разі Fast Ethernet. Проте мінімальний розмір кадру для сумісності з попередніми стандартами був залишений колишнім. Замість збільшення розміру кадру до нього було додано додаткове поле, назване «розширення носія» (carrier extension). Розширення носія не несе в собі службової інформації. Воно призначене для заповнення каналу і збільшення діаметру колізійного домена.
Якщо розмір кадру менше 512 байт, то поле розширення доповнює його до 512 байт. Якщо ж розмір кадру перевищує 512 байт, то поле розширення не додається. У такого рішення існує один крупний недолік: велика частина смуги пропускання каналу витрачається даремно, особливо при передачі великого числа коротких кадрів. Тому компанією Nbase Communications була запропонована технологія, названа «пакетна перевантаженість» (packet bursting). Сенс її в наступному. Якщо у станції є декілька коротких кадрів, то перший з них доповнюється полем розширення носія до 512 байт і відправляється. Подальші кадри посилаються услід з мінімальною міжкадровою відстанню 96 байт, яке заповнене символами розширення. В результаті ніяке інший пристрій не може уклинитися в чергу до закінчення передачі всіх наявних пакетів. Максимальний розмір подібної «черги» складає 1518 байт. Тому колізія може виникнути тільки на етапі передачі першого оригінального кадру, доповненого розширенням носія. Завдяки цьому збільшується продуктивність мережі, особливо при великих навантаженнях.
В даний час виробники випускають повний спектр устаткування Gigabit Ethernet: мережеві адаптери, комутатори, концентратори, конвертори. Через те, що стандарт для оптичного волокна був прийнятий на рік раніше, велика частина устаткування, що випускається сьогодні, має інтерфейси для оптичного волокна.
Основні труднощі при використанні Gigabit Ethernet пов'язані з виникненням диференціальної затримки сигналів в багатомодових волоконних кабелях. В результаті виникають порушення синхронізації сигналу, що обмежують максимальну відстань, на яку можуть передаватися дані по Gigabit Ethernet.
У Gigabit Ethernet з урахуванням кодування по схемі 8B/10B ми отримуємо швидкість передачі даних в 1 Гбіт/с.
Специфікація Gigabit Ethernet спочатку передбачала три середовища передачі:
1000BASE-LX одномодовий і багатомодовий оптичний кабель з довгохвильовим лазером 1300 нм, для довгих магістралей, для будівель і комплексів будівель. Максимальна протяжність багатомодового кабелю 550 м, з діаметром волокна 62,5 мкм, і 550 м з діаметром волокна 50 мкм. Для одномодового з максимальною протяжність 5 км., з діаметром волокна 9 мкм.
1000BASE-SX багатомодовий оптичний кабель з короткохвильовими лазерами (850 нм) для коротких недорогих магістралей, максимальна протяженность220 м, з діаметром волокна 62,5 мкм, і 500 м з діаметром волокна 50 мкм.
1000BASE-CX симетричний екранований короткий 150-омний мідний кабель для устаткування в апаратних і серверних. Максимальна протяжність 25 м.
1000BASE-T для чотирипарних кабелів з неекранованими витими парами Категорії 5. Ця група отримала найменування 803.2ab. Максимальна протяжність 100 м.
На відміну від 100Base-T, де для передачі даних задіяно тільки дві пари, тут використовуються всі чотири пари. Швидкість передачі по одній парі складає 125 Мбіт/с, що в сумі дає 500 Мбіт/с. Для досягнення швидкості 1 Гбіт/с була використана технологія «подвійний дуплекс» (dual duplex). Суть її полягає в наступному. Зазвичай для передачі інформації по одній парі використовується один з фронтів сигналу, що розповсюджується по цій лінії. Це означає, що передача інформації може йти тільки в одному напрямі, тобто одна пара може бути використана тільки для прийому або передачі інформації. Подвійний дуплекс має на увазі використання обох фронтів сигналу, тобто передача інформації по одній парі відбувається одночасно в двох напрямах. Таким чином, пропускна спроможність однієї пари зростає до 250 Мбіт/с. Проте при цьому починають позначатися перехідні перешкоди, викликані впливом трьох сусідніх пар в чотирипарному кабелі, кількості помилок, що приводять до значного зростання, в приймачі і передавачі. Для зменшення числа помилок була запропонована п'ятирівнева імпульсно-амплітудна схема кодування PAM-5.
Широко використовуване чотирьохрівневе кодування обробляє біти, що поступають, парами. Тобто існує чотири різні комбінації: 11, 00, 10, 01. Передавач кожній парі біт може зіставити свій рівень напруги передаваного сигналу. Це дозволяє зменшити частоту модуляції з 250 до 125 Мгц. Додавання п'ятого рівня дозволяє створити надмірність коди, унаслідок чого стає можливою корекція помилок на прийомі. Це дозволяє збільшити співвідношення сигнал/шум і зменшити вплив перехідних перешкод.
Окрім перехідних перешкод із-за дуплексної передачі по чотирьох парах починають позначатися ще два параметри, не визначені раніше ні в одній специфікації. Це приведене перехідне загасання на дальньому кінці (Equal Level Far End Crosstalk – ELFEXT) і поворотні втрати (return loss). ELFEXT оцінює інтенсивність перехресних перешкод на протилежному кінці лінії з урахуванням загасання. Ця нормована величина, не залежна від довжини лінії, підлягає вимірюванню з двох сторін. Поворотні втрати характеризують відхилення хвилевого опору лінії від номіналу і є відношенням вхідного сигналу до відбитого сигналу.
0 комментариев