La red gigabit ethernet está funcionando a gran velocidad. Gigabit Ethernet

Muchos rusos ya han aprendido las delicias de Gigabit Ethernet ".

- ¿Aún no tienes Gigabit Ethernet? ¡Entonces vamos a ti! Le diremos cómo construir correctamente una red doméstica a velocidades de gigabit, qué enrutador elegir, qué velocidad máxima se puede lograr con el equipo adecuado y cuánto le costará.

Hace apenas unos años, la tecnología Gigabit Ethernet era utilizada únicamente por operadores de telecomunicaciones y grandes empresas: en redes corporativas, redes locales, para transportar tráfico a largas distancias, etc. Los suscriptores domésticos ni siquiera pensaron en obtener tales velocidades. Pero en 2012-2013, gracias a la mejora del "software" y el "hardware", así como a la mayor difusión de las tecnologías de Internet, las velocidades de gigabit se han vuelto más asequibles y reales para los usuarios privados. Hoy en día, casi todos los residentes metropolitanos tienen la oportunidad de construir una red con soporte Gigabit Ethernet en casa.

Muchos se preguntarán: “¿Por qué tener Internet en casa con velocidades del orden de 1 Gb / s? ¿Megabit Internet no es suficiente para navegar por sitios web, descargar películas y congelarse en las redes sociales? "

Responderemos en detalle.

Cómo un usuario doméstico puede usar Gigabit Ethernet

Los usuarios de Internet rusos, así como los consumidores domésticos de Internet de todo el mundo, son extremadamente activos en el uso del tráfico. El volumen de tráfico consumido en el mundo crece cada mes (ni siquiera un año ya). Hace unos años, estábamos contentos con 1 Mbps, e incluso antes, estábamos listos para descargar una película toda la noche para verla más tarde. Hoy en día, pocas personas descargan videos, la mayoría los ve directamente en línea. Además, miles de usuarios quieren calidad HD y están dispuestos a pagar por ella. Y para ver y descargar videos en alta calidad, necesita Internet ilimitado de alta velocidad.

Además, recientemente, la televisión torrent está ganando popularidad, lo que le permite ver televisión a través de Internet, de forma totalmente gratuita. Algunos usuarios ya han comenzado a abandonar la televisión por cable y por satélite, otros utilizan torrent TV como un nuevo servicio interesante y esperan que pronto se popularice. Pero en cualquier caso, torrent-TV necesita Internet rápido, e incluso ilimitado, de lo contrario, esta empresa costará más que una de cable normal.

Un segmento muy importante de consumidores de Internet de banda ancha de alta velocidad son los jugadores que juegan en línea. Hoy en día existen muchos juegos en línea para los cuales los jóvenes (y no solo los jóvenes) actualizan sus PC, pagan por Internet ilimitado con altas velocidades de conexión. Además, a finales de 2013 está previsto lanzar un nuevo juego de culto, Survarium, de los creadores de S.T.A.L.K.E.R. Será un juego online con cuentas gratuitas. Teniendo en cuenta cuántos rusos interpretaron al legendario S.T.A.L.K.E.R., los proveedores de Internet deberían prepararse para una nueva afluencia de suscriptores dispuestos a pagar por un acceso a Internet más rápido y caro. Y los usuarios pueden comenzar a prepararse ahora, e Internet gigabit puede ser el primer paso en esta preparación.

En resumen, es muy fácil encontrar el uso de Gigabit Ethernet en una red doméstica si eres una persona avanzada en TI y usas las tecnologías modernas al máximo.

Velocidad Gigabit Ethernet real: ¿cuál es el truco?

La frase "Internet gigabit" suena fuerte, pero ¿realmente obtiene al menos 1 Gbps? De hecho, esta velocidad se logra solo en condiciones ideales, no es realista conseguirla en casa, incluso si instalas equipos que soportan Gigabit Ethernet, configuras todo según sea necesario, pides un paquete gigabit a tu proveedor. Por supuesto, obtendrás una velocidad 1000 veces mayor que con 1 Mbit / s, porque se aplican las mismas restricciones para el megabit de Internet. Pero calculemos cuál será su velocidad de acceso a Internet.

Contaremos, usando aritmética ordinaria, de acuerdo con el enfoque "estándar". Además, redondearemos por simplicidad: 1 kilobit = 1000 bits, no 1024 bits. En este caso, 1 Gigabit equivale a 1000 megabits. Pero en un disco duro, la información no se almacena en bits, sino en bytes, unidades más grandes. Como todo el mundo sabe, 1 byte = 8 bits. Por conveniencia, la cantidad de información y la velocidad de su transmisión generalmente se consideran en diferentes unidades, y esto a menudo confunde al usuario, lo que lo obliga a esperar más de lo que realmente es.

Por lo tanto, la tasa de transferencia de archivos reales será 8 veces menor de lo que dice el proveedor, ya que los proveedores y los programas de prueba de velocidad cuentan los bits. Nuestro 1 Gbps (1,000,000,000 bps) se traduce en 125,000,000 bytes (dividido por 8). Resulta que 1 Gb / s = 125 MB / s.

Pero el problema es que el usuario doméstico, debido a diversas circunstancias que no siempre dependen de él, en realidad obtiene solo alrededor del 30% de los 125 MB / s ideales. Es decir, ya obtenemos unos 37 MB / s. Eso es todo lo que queda de 1 Gbps. Pero si miras esta cifra en comparación con 1 Mbit / s, seguiremos obteniendo Internet 1000 veces más rápido.

Equipo de red doméstica para Gigabit Ethernet

Es muy posible crear las condiciones para una red Gigabit Ethernet en casa hoy. Además, si tiene una PC moderna, no necesitará un reequipamiento muy grande y no costará tanto como podría parecer a primera vista. Lo más importante es asegurarse de que todos sus dispositivos principales sean compatibles con Gigabit Ethernet. Después de todo, si al menos uno de ellos no está diseñado para tales velocidades, al final obtendrá un máximo de 100 Mbps.

Si desea alcanzar velocidades de gigabit, entonces necesita el siguiente equipo con soporte para 1 Gbps:

• un enrutador que admita Gigabit Ethernet;
• tarjeta de red (adaptador Ethernet, adaptador de red);
• Controlador de red;
• concentrador / conmutador;
• HDD;
• los cables deben tener una clasificación de 1 Gbps.

Cada uno de los dispositivos enumerados es un enlace importante en la red; la tasa de transferencia de datos final depende de cada uno. Así que echemos un vistazo más de cerca a cada uno de ellos.

Router de wifi. Necesita un enrutador gigabit, es decir, con soporte Gigabit Ethernet. Estos enrutadores son algo más caros que los de megabits, porque están diseñados para velocidades más altas. En principio, existen suficientes ofertas en el mercado bajo las marcas Asus, TP-LINK, D-Link, etc. Pero base su elección en más que una lista de características, especificaciones y diseño. Asegúrese de consultar los foros (y al menos 5) con reseñas de consumidores reales para asegurarse de que el enrutador funcionará durante mucho tiempo y de manera confiable.

Tarjeta de red. Este dispositivo puede integrarse en la placa base o ser autónomo. El adaptador de red para una red gigabit debe ser necesariamente compatible con Gigabit Ethernet. Si su PC tiene más de 2-3 años, lo más probable es que la tarjeta de red esté desactualizada y no admita velocidades tan altas. Si compró una computadora recientemente, es muy posible que no necesite actualizar su adaptador de red. Pero en cualquier caso, verifique las características de su tarjeta de red específica para verificar la compatibilidad con la red Gigabit Ethernet.

Controlador de red. Si está construyendo una red doméstica, entonces es importante que cada computadora en esa red tenga un controlador gigabit. De lo contrario, solo las PC que tengan una obtendrán la velocidad suficiente. Como una tarjeta de red, un controlador de red puede estar separado o integrado en la placa base. Por lo general, las PC modernas tienen controladores que admiten 1 Gbps de forma predeterminada. Por lo tanto, es posible que no necesite modificar nada para Gigabit Ethernet.

Hub / Switch. Es uno de los componentes más caros de una red doméstica. A menudo, ya está en el enrutador. Pero compruebe si admite velocidades de gigabit. ¡Importante! Un conmutador es más eficiente que un concentrador porque enruta los datos a un solo puerto específico y un concentrador a todos ellos. Al usar el conmutador, puede ahorrar recursos de manera significativa sin rociarlos sobre puertos innecesarios.

HDD. Puede parecer extraño para algunos, pero el disco duro afecta seriamente la velocidad de acceso a Internet. El hecho es que es el disco duro el que envía datos al controlador de red, y la rapidez con la que puede transmitir y recibir datos depende de la calidad de la conexión. Es deseable que el controlador tenga una interfaz PCI Express (PCIe), no PCI. Y el disco duro debe tener un conector SATA, no IDE, ya que este último admite velocidades demasiado bajas.

Cable de red. Naturalmente, el cable es una parte esencial de una red gigabit doméstica. Puede elegir cables de par trenzado Cat 5 y Cat 5e (utilizados para tender líneas telefónicas y redes locales; son suficientes para Gigabit Ethernet), o puede pagar un poco de más y tomar un cable Cat 6 (especialmente diseñado para Gigabit Ethernet y Fast Ethernet) . La longitud del par trenzado no debe ser superior a 100 m; de lo contrario, la señal comienza a desvanecerse y no se puede lograr la velocidad requerida de la conexión a Internet. Además, al colocar cables en un apartamento, preste atención al hecho de que no es deseable colocarlos junto a los cables de alimentación (lea más sobre las razones).

Y el último factor importante para organizar una red Gigabit Ethernet doméstica es el software. El sistema operativo de la PC debe estar más actualizado. Si es Windows, entonces no antes que Windows 2000 (e incluso entonces tienes que profundizar en la configuración). Las versiones XP, Vista, Windows 7 admiten Gigabit Internet de forma predeterminada, por lo que no debería haber ningún problema. Con otros sistemas operativos, puede ser necesaria una configuración adicional.

Los 5 mejores enrutadores Wi-Fi domésticos
compatible con Gigabit Ethernet, 2013

1. ASUS RT-N66U- un modelo excelente, potente y confiable. Funciona simultáneamente en dos bandas de frecuencia: 2,4 y 5 GHz. La alta velocidad de transferencia de datos agrada: se declara 900 Mbit / s. Excelente para construir una red Gigabit Ethernet doméstica. Pero es necesario volver a flashear para mejorar el rendimiento y deshacerse de una serie de problemas que surgen en el firmware nativo. Sin embargo, la mayoría de los enrutadores requieren flashear inmediatamente o poco después de la compra. El costo es de aproximadamente 4.5-5 mil rublos.

2. D-Link DIR-825 - no es una mala elección. Este es un enrutador de 2 bandas, bastante "relleno". Frecuencias de trabajo: 2,4 y 5 GHz; el uso simultáneo de ambos está disponible. Este enrutador tiene la mejor relación calidad-precio del mercado. Entre las ventajas se encuentra un amplio canal de distribución Wi-Fi (puede atraer hasta 50 suscriptores). Desde el punto de vista de los usuarios, la desventaja más notable es la indicación LED brillante del dispositivo, pero esto es más una cuestión de gustos que de la calidad del dispositivo. En cuanto al firmware, puede dejar el nativo, pero se recomienda volver a flashear para mejorar el rendimiento. Precio del enrutador: alrededor de 3 mil rublos.

3. TP-LINK TL-WDR4300 Es un enrutador muy rápido, ideal para redes domésticas. El fabricante afirma una velocidad máxima de transferencia de datos de 750 Mbps. Una de las ventajas importantes de este modelo sobre muchos otros es la capacidad de utilizar simultáneamente dos bandas de frecuencia: 2,4 y 5 GHz. Gracias a esto, los usuarios pueden conectarse a Internet simultáneamente desde teléfonos, teléfonos inteligentes y desde una computadora portátil, PC o tableta. Otra ventaja de este modelo es que viene con antenas lo suficientemente potentes que permiten distribuir Internet vía wifi por más de 200 m. Pero para que todo esto funcione con normalidad, es mejor cambiar el firmware de fábrica. . Mediante una serie de manipulaciones de software, el dispositivo funcionará mucho mejor. Precio del modelo: alrededor de 3 mil rublos.

4. Zyxel Keenetic Giga es un enrutador decente con varias características útiles. Su principal desventaja es que el enrutador funciona solo en un rango de frecuencia: 2.4 GHz. Pero al mismo tiempo, la velocidad es suficiente para ver IP-TV, usar redes torrent (hay un cliente torrent incorporado) y otros servicios "glotones". El Zyxel Keenetic Giga está equipado con potentes antenas, lo que le permite crear redes Wi-Fi (por cierto, el dispositivo es compatible con todos los estándares Wi-Fi) con un largo alcance. El enrutador es bastante simple de configurar, pero el firmware, como para la mayoría de los enrutadores, tendrá que cambiarse. Otra ventaja es que el dispositivo es relativamente económico: de 3 a 4 mil rublos.

5. TP-LINK TL-WR1043ND - un enrutador gigabit bastante potente y económico. Sin embargo, tiene varias desventajas. En primer lugar, funciona solo en la banda de 2,4 GHz, lo que no es muy conveniente. En segundo lugar, es más adecuado para usuarios experimentados, ya que el firmware nativo, como en muchos casos, no es muy bueno, y puede resultar difícil actualizar este modelo. Pero todo esto está más que compensado por la confiabilidad y la potencia de este enrutador. La velocidad máxima de transferencia de datos es 300 Mbps. El dispositivo calcula su dinero, ya que el precio del modelo es de solo 2 mil rublos.

No tenía prisa por mover mi red doméstica de 100 Mbps a 1 Gbps, lo cual me resulta bastante extraño, ya que estoy transfiriendo una gran cantidad de archivos a través de la red. Sin embargo, cuando gasto dinero en actualizar mi computadora o infraestructura, creo que debería obtener de inmediato un aumento de rendimiento en las aplicaciones y juegos que ejecuto. A muchos usuarios les gusta divertirse con una nueva tarjeta de video, un procesador central y algún tipo de dispositivo. Sin embargo, por alguna razón, los equipos de redes no atraen tanto entusiasmo. De hecho, es difícil invertir el dinero ganado en la infraestructura de la red en lugar de otro regalo de cumpleaños tecnológico.

Sin embargo, mis requisitos de ancho de banda son muy altos y en un momento me di cuenta de que la infraestructura para 100 Mbps ya no era suficiente. Todas las computadoras de mi hogar ya tienen adaptadores integrados de 1 Gbps (en las placas base), así que decidí tomar la lista de precios de la compañía de computadoras más cercana y ver qué necesitaría para transferir toda mi infraestructura de red a 1 Gbps.

No, una red Gigabit doméstica no es tan complicada en absoluto.

Compré e instalé todo el hardware. Recuerdo que solía tomar alrededor de un minuto y medio copiar un archivo grande en una red de 100 Mbps. Después de actualizar a 1 Gbps, el mismo archivo se copió en 40 segundos. Las ganancias de rendimiento fueron buenas, pero todavía no obtuve la superioridad diez veces mayor que uno esperaría al comparar el ancho de banda de 100 Mbps versus 1 Gbps de las redes antiguas y nuevas.

¿Cuál es la razón?

Para una red gigabit, todas sus partes deben admitir 1 Gbps. Por ejemplo, si tiene instaladas tarjetas de red gigabit y los cables correspondientes, pero el concentrador / conmutador solo admite 100 Mbps, toda la red funcionará a 100 Mbps.

El primer requisito es un controlador de red. Es mejor si cada computadora en la red está equipada con un adaptador de red gigabit (separado o integrado en la placa base). Este requisito es el más fácil de cumplir, ya que la mayoría de los fabricantes de placas base han estado integrando controladores de red gigabit durante los últimos años.

El segundo requisito es que la tarjeta de red también debe admitir 1 Gbps. Existe la idea errónea de que las redes gigabit requieren un cable de categoría 5e, pero de hecho, incluso los cables de categoría 5 más antiguos admiten 1 Gbps. Sin embargo, los cables Cat 5e tienen un rendimiento superior, por lo que son más adecuados para redes gigabit, especialmente si los cables son lo suficientemente largos. Sin embargo, los cables Cat 5e siguen siendo los más baratos en la actualidad porque el antiguo estándar Cat 5 está desactualizado. Los cables Cat 6 más nuevos y costosos ofrecen un rendimiento aún mejor para redes gigabit. Compararemos el rendimiento de los cables Cat 5e frente a Cat 6 más adelante en este artículo.

El tercer componente y probablemente el más caro de una red gigabit es un concentrador / conmutador de 1 Gbps. Por supuesto, es mejor usar un conmutador (posiblemente emparejado con un enrutador), ya que un concentrador o concentrador no es el dispositivo más inteligente que simplemente transmite todos los datos de la red a todos los puertos disponibles, lo que genera una gran cantidad de colisiones y ralentizaciones. rendimiento de la red hacia abajo. Si está buscando un alto rendimiento, un conmutador gigabit es indispensable porque solo redirige los datos de la red al puerto correcto, aumentando efectivamente la velocidad de su red en comparación con un concentrador. Un enrutador generalmente contiene un conmutador integrado (con múltiples puertos LAN) y también le permite conectar su red doméstica a Internet. La mayoría de los usuarios domésticos comprenden los beneficios de un enrutador, por lo que un enrutador gigabit es una opción atractiva.

CONTENIDO

El mundo moderno depende cada vez más del volumen y el flujo de información que va en varias direcciones a través de cables y sin ellos. Todo comenzó hace mucho tiempo y con medios más primitivos que los logros actuales del mundo digital. Pero no pretendemos describir todos los tipos y métodos mediante los cuales una persona trajo la información necesaria a la conciencia de otra. En este artículo, me gustaría ofrecer al lector una historia sobre el estándar creado no hace mucho tiempo y que ahora se está desarrollando con éxito para transmitir información digital, que se llama Ethernet.

El nacimiento de la idea misma y la tecnología Ethernet tuvo lugar dentro de las paredes de la corporación Xerox PARC, junto con otros desarrollos iniciales en la misma dirección. La fecha oficial para la invención de Ethernet fue el 22 de mayo de 1973, cuando Robert Metcalfe escribió un memorando para el director de PARC sobre el potencial de la tecnología Ethernet. Sin embargo, fue patentado solo unos años después.

En 1979, Metcalfe dejó Xerox y fundó 3Com, cuyo objetivo principal era promover las computadoras y las redes de área local (LAN). Con el apoyo de empresas de renombre como DEC, Intel y Xerox, se desarrolló el estándar Ethernet (DIX). Después de su publicación oficial el 30 de septiembre de 1980, comenzó una rivalidad con dos grandes tecnologías patentadas: token ring y ARCNET, que posteriormente fueron reemplazadas por completo, debido a su menor eficiencia y mayor costo que los productos Ethernet.

Inicialmente, de acuerdo con los estándares propuestos (Ethernet v1.0 y Ethernet v2.0), iban a usar cable coaxial como medio de transmisión, pero luego tuvieron que abandonar esta tecnología y pasar a usar cables ópticos y par trenzado.

La principal ventaja en el desarrollo inicial de la tecnología Ethernet fue el método de control de acceso. Implica múltiples conexiones con detección de portadora y detección de colisiones (CSMA / CD, Acceso múltiple de detección de portadora con detección de colisión), la velocidad de transferencia de datos es de 10 Mbps, el tamaño del paquete es de 72 a 1526 bytes, también describe los métodos de codificación de datos. .. El valor límite de las estaciones de trabajo en un segmento de red compartido está limitado a 1024, pero otros valores más pequeños son posibles si establece límites más estrictos para el segmento coaxial delgado. Pero esta construcción pronto se volvió ineficaz y fue reemplazada en 1995 por el estándar IEEE 802.3u Fast Ethernet con una velocidad de 100 Mbps, y más tarde se adoptó el estándar IEEE 802.3z Gigabit Ethernet con una velocidad de 1000 Mbps. Por el momento, 10 Gigabit Ethernet IEEE 802.3ae ya está en pleno uso, con una velocidad de 10.000 Mbit / s. Además, ya contamos con desarrollos orientados a alcanzar una velocidad de 100.000 Mbit / s 100 Gigabit Ethernet, pero lo primero es lo primero.

Una posición muy importante que subyace al estándar Ethernet es su formato de trama. Sin embargo, existen bastantes opciones para ello. Éstos son algunos de ellos:

La variante I es la primogénita y ya está fuera de uso.

Ethernet Versión 2 o Ethernet frame II, también llamado DIX (abreviatura de las primeras letras de los desarrolladores de DEC, Intel, Xerox) es el más común y se utiliza hasta el día de hoy. Usado a menudo directamente por el Protocolo de Internet.

Novell es una modificación interna de IEEE 802.3 sin LLC (control de enlace lógico).

Marco IEEE 802.2 LLC.

Marco IEEE 802.2 LLC / SNAP.

Además, una trama de Ethernet puede contener una etiqueta IEEE 802.1Q para identificar la VLAN a la que está dirigida y una etiqueta IEEE 802.1p para indicar la prioridad.

Algunas tarjetas Ethernet de Hewlett-Packard utilizan un marco IEEE 802.12 que cumple con el estándar 100VG-AnyLAN.

Para diferentes tipos de tramas, también hay diferentes formatos y valores MTU.

Elementos funcionales de la tecnología.GRAMOigabit Ethernet

Tenga en cuenta que los fabricantes de tarjetas Ethernet y otros dispositivos incluyen principalmente soporte para varios estándares de velocidad en baudios anteriores en sus productos. De forma predeterminada, al utilizar la detección automática de velocidad y dúplex, los propios controladores de la tarjeta determinan el modo de funcionamiento óptimo para la conexión entre los dos dispositivos, pero normalmente también hay una opción manual. Entonces, al comprar un dispositivo con puerto Ethernet 10/100/1000, tenemos la oportunidad de trabajar con tecnologías 10BASE-T, 100BASE-TX y 1000BASE-T.

Aquí está la cronología de modificaciones. Ethernet dividiéndolos por las tasas de transmisión.

Primeras decisiones:

Xerox Ethernet es la tecnología original, la velocidad de 3 Mbit / s, existía en dos versiones, Versión 1 y Versión 2, el formato de marco de la última versión todavía se usa ampliamente.

10BROAD36 - no muy extendido. Uno de los primeros estándares en permitir el trabajo a larga distancia. Se utilizó una tecnología de modulación de banda ancha similar a la que se utiliza en los módems de cable. Se utilizó un cable coaxial como medio de transmisión de datos.

1BASE5, también conocido como StarLAN, fue la primera modificación de la tecnología Ethernet para utilizar cables de par trenzado. Funcionó a una velocidad de 1 Mbit / s, pero no encontró uso comercial.

El más común y optimizado por sus modificaciones de tiempo de 10 Mbit / s Ethernet:

10BASE5, IEEE 802.3 (también llamado "Ethernet grueso") fue el desarrollo original de una tecnología con una tasa de transferencia de datos de 10 Mbps. El IEEE utiliza un cable coaxial de 50 ohmios (RG-8) con una longitud máxima de segmento de 500 metros.

10BASE2, IEEE 802.3a (llamado "Thin Ethernet"): utiliza un cable RG-58, con una longitud máxima de segmento de 200 metros. Para conectar computadoras entre sí y conectar el cable a la tarjeta de red, necesita un conector en T y el cable debe tener un conector BNC. Se requieren terminadores en cada extremo. Durante muchos años, este estándar ha sido el estándar principal para la tecnología Ethernet.

StarLAN 10: el primer diseño en utilizar cable de par trenzado para la transmisión de datos a 10 Mbps. Más tarde, evolucionó hacia el estándar 10BASE-T.

10BASE-T, IEEE 802.3i - Para la transmisión de datos se utilizan 4 cables de par trenzado (dos pares trenzados) de Categoría 3 o Categoría 5. La longitud máxima del segmento es de 100 metros.

FOIRL - (acrónimo de enlace entre repetidores de fibra óptica). Estándar básico para la tecnología Ethernet mediante cable óptico para la transmisión de datos. La distancia máxima de transmisión de datos sin repetidor es de 1 km.

10BASE-F, IEEE 802.3j: el término principal para la familia de 10 Mbit / s de estándares Eethernet que utilizan cables de fibra óptica a una distancia de hasta 2 kilómetros: 10BASE-FL, 10BASE-FB y 10BASE-FP. De los anteriores, solo 10BASE-FL se usa ampliamente.

10BASE-FL (Enlace de fibra): una versión mejorada del estándar FOIRL. La mejora se refería a un aumento de la longitud del segmento hasta 2 km.

10BASE-FB (Red troncal de fibra): ahora un estándar no utilizado, fue diseñado para combinar repetidores en una red troncal.

• 10BASE-FP (fibra pasiva): topología pasiva en estrella que no requiere repetidores; desarrollada pero nunca implementada.

La opción más común y económica en el momento de escribir Fast Ethernet (100 Mbps) ( Ethernet rápido):

100BASE-T: término principal para uno de los tres estándares de Ethernet de 100 Mbit / s, que utiliza par trenzado como medio de transmisión de datos. Longitud del segmento hasta 100 metros. Incluye 100BASE-TX, 100BASE-T4 y 100BASE-T2.

100BASE-TX, IEEE 802.3u - El desarrollo de la tecnología 10BASE-T, se usa una topología en estrella, se usa un cable de par trenzado de Categoría 5, que en realidad usa 2 pares de conductores, la velocidad máxima de transferencia de datos es de 100 Mbps.

100BASE-T4 - Ethernet de 100 Mbps sobre cable de Categoría 3. Se utilizan los 4 pares. Ahora prácticamente no se usa. La transmisión de datos se realiza en modo semidúplex.

100BASE-T2: no se utiliza. Ethernet de 100 Mbps sobre cable de categoría 3. Solo se utilizan 2 pares. Se admite el modo de transmisión full duplex, cuando las señales se propagan en direcciones opuestas en cada par. La velocidad de transmisión en una dirección es de 50 Mbit / s.

100BASE-FX: Ethernet de 100 Mbps sobre cable de fibra óptica. La longitud máxima del segmento es de 400 metros en modo semidúplex (para una detección de colisiones garantizada) o de 2 kilómetros en modo dúplex completo sobre fibra multimodo.

100BASE-LX: Ethernet de 100 Mbps sobre cable de fibra óptica. La longitud máxima del segmento es de 15 kilómetros en modo dúplex completo sobre un par de fibras ópticas monomodo a una longitud de onda de 1310 nm.

100BASE-LX WDM: Ethernet de 100 Mbps sobre cable de fibra óptica. La longitud máxima del segmento es de 15 kilómetros en modo dúplex completo sobre una fibra óptica monomodo a una longitud de onda de 1310 nm y 1550 nm. Las interfaces son de dos tipos, difieren en la longitud de onda del transmisor y están marcadas con números (longitud de onda) o una letra latina A (1310) o B (1550). Solo las interfaces emparejadas pueden funcionar en pares, por un lado un transmisor a 1310 nm y por otro lado a 1550 nm.

Gigabit Ethernet

1000BASE-T, IEEE 802.3ab: estándar Ethernet de 1 Gbps. Se utiliza un par trenzado de categoría 5e o categoría 6. Los 4 pares están involucrados en la transmisión de datos. La tasa de transferencia de datos es de 250 Mbps en un par.

1000BASE-TX, estándar Ethernet de 1 Gbps que utiliza solo par trenzado de Categoría 6. Los pares de transmisión y recepción están separados físicamente por dos pares en cada dirección, lo que simplifica enormemente el diseño de dispositivos transceptores. La tasa de transferencia de datos es de 500 Mbps en un par. Prácticamente no se usa.

1000Base-X es un término genérico para la tecnología Gigabit Ethernet con transceptores GBIC o SFP conectables.

1000BASE-SX, IEEE 802.3z - La tecnología Ethernet de 1 Gbps utiliza láseres con una longitud de radiación permitida dentro del rango de 770-860 nm, potencia de radiación del transmisor en el rango de -10 a 0 dBm con una relación ON / OFF (señal / no señal) no menos de 9 dB. Sensibilidad del receptor 17 dBm, saturación del receptor 0 dBm. Usando fibra multimodo, el rango de transmisión de la señal sin repetidor es de hasta 550 metros.

1000BASE-LX, IEEE 802.3z - La tecnología Ethernet de 1 Gbps utiliza láseres con una longitud de radiación permitida dentro del rango de 1270-1355 nm, potencia de radiación del transmisor en el rango de 13,5 a 3 dBm, con una relación ON / OFF (hay una señal / sin señal) no menos de 9 dB. Sensibilidad del receptor 19 dBm, saturación del receptor 3 dBm. Cuando se utiliza fibra multimodo, el rango de transmisión de la señal sin repetidor es de hasta 550 metros. Optimizado para larga distancia utilizando fibra monomodo (hasta 40 km).

1000BASE-CX - Tecnología Gigabit Ethernet para distancias cortas (hasta 25 metros), utiliza un cable de cobre especial (Par trenzado blindado (STP)) con una impedancia característica de 150 ohmios. Reemplazado por el estándar 1000BASE-T y no se usa ahora.

1000BASE-LH (Long Haul) - Tecnología Ethernet de 1 Gbps, utiliza un cable óptico monomodo, el rango de transmisión de la señal sin un repetidor es de hasta 100 kilómetros.

Estándar	Tipo de cable	Ancho de banda (no peor), MHz * Km	Max. distancia, m *
1000BASE-LX (diodo láser de 1300 nm)	Fibra monomodo (9μm)
	Fibra multimodo (50 micras)
	Fibra multimodo (62,5 μm)
1000BASE-SX (diodo láser de 850 nm)	Fibra multimodo (50 micras)
	Fibra multimodo (62,5 μm)
	Fibra multimodo (62,5 μm)
	Par trenzado blindado STP (150 OM)
* Los estándares 1000BASE-SX y 1000BASE-LX asumen el modo dúplex completo ** Los equipos de algunos fabricantes pueden proporcionar una mayor distancia, los segmentos ópticos sin repetidores / amplificadores intermedios pueden alcanzar los 100 km.

Especificaciones de los estándares 1000Base-X

10 Gigabit Ethernet

Aún bastante caro, pero bastante popular, el nuevo estándar de 10 Gigabit Ethernet incluye siete estándares de medios físicos para LAN, MAN y WAN. Actualmente está cubierto por la enmienda IEEE 802.3a y debería incluirse en la próxima revisión del estándar IEEE 802.3.

10GBASE-CX4: tecnología 10 Gigabit Ethernet para distancias cortas (hasta 15 metros) utilizando cable de cobre CX4 y conectores InfiniBand.

10GBASE-SR - Tecnología 10 Gigabit Ethernet para distancias cortas (hasta 26 u 82 metros, según el tipo de cable) utilizando fibra multimodo. También admite distancias de hasta 300 metros utilizando nueva fibra multimodo (2000 MHz / km).

10GBASE-LX4: utiliza multiplexación por división de longitud de onda para admitir distancias de 240 a 300 metros a través de fibra multimodo. También admite distancias de hasta 10 kilómetros cuando se utiliza fibra monomodo.

10GBASE-LR y 10GBASE-ER: estos estándares admiten distancias de hasta 10 y 40 kilómetros, respectivamente.

10GBASE-SW, 10GBASE-LW y 10GBASE-EW: estos estándares utilizan una interfaz física que es de velocidad y formato de datos compatible con la interfaz OC-192 / STM-64 SONET / SDH. Son similares a los estándares 10GBASE-SR, 10GBASE-LR y 10GBASE-ER respectivamente, ya que utilizan los mismos tipos de cables y distancias de transmisión.

10GBASE-T, IEEE 802.3an-2006: adoptado en junio de 2006 después de 4 años de desarrollo. Utiliza cable de par trenzado blindado. Distancias: hasta 100 metros.

Y finalmente, ¿qué sabemos sobre Ethernet de 100 gigabits(100-GE), todavía una tecnología bastante burda, pero bastante popular.

En abril de 2007, después de la reunión del comité IEEE 802.3 en Ottawa, el Grupo de Estudio de Alta Velocidad (HSSG) tomó una opinión sobre los enfoques técnicos en la formación de canales ópticos y de cobre 100-GE. En este momento, finalmente se ha formado el grupo de trabajo 802.3ba para desarrollar la especificación 100-GE.

Como en desarrollos anteriores, el estándar 100-GE tendrá en cuenta no solo la viabilidad económica y técnica de su implementación, sino también su retrocompatibilidad con los sistemas existentes. En este momento, las empresas líderes han demostrado sin lugar a dudas la necesidad de tales velocidades. Volúmenes en constante crecimiento de contenido personalizado, incluso al entregar videos de portales como YouTube y otros recursos que utilizan tecnologías IPTV y HDTV. También debemos mencionar el video a pedido. Todo esto determina la necesidad de operadores y proveedores de servicios de 100 Gigabit Ethernet.

Pero en el contexto de una gran selección de nuevos enfoques tecnológicos antiguos y prometedores dentro del grupo Ethernet, queremos detenernos con más detalle en la tecnología, que hoy solo está adquiriendo un uso masivo en toda regla debido a la disminución en el costo de su componentes. Gigabit Ethernet puede admitir aplicaciones como transmisión de video, videoconferencia y transmisión de imágenes complejas con mayores requisitos de ancho de banda. Los beneficios de las velocidades de transmisión más altas en las redes corporativas y domésticas son cada vez más indiscutibles, con la caída de los precios de los equipos de esta clase.

Ahora el estándar IEEE ha recibido la máxima popularidad. Adoptado en junio de 1998, fue aprobado como IEEE 802.3z. Pero al principio, solo se utilizó un cable óptico como medio de transmisión. Con la aprobación de la adición del estándar 802.3ab durante el año siguiente, el par trenzado sin blindaje de Categoría 5 se convirtió en el medio de transmisión.

Gigabit Ethernet es un descendiente directo de Ethernet y Fast Ethernet, que han demostrado su valía durante casi veinte años de historia, manteniendo su confiabilidad y preparación para el futuro. Junto con la retrocompatibilidad prevista con soluciones anteriores (la estructura del cable permanece sin cambios), proporciona un rendimiento teórico de 1000 Mbps, que es aproximadamente igual a 120 Mb por segundo. Cabe señalar que tales capacidades son prácticamente iguales a la velocidad de un bus PCI de 32 bits y 33 MHz. Es por eso que los adaptadores gigabit están disponibles tanto para PCI de 32 bits (33 y 66 MHz) como para bus de 64 bits. Junto con este aumento de velocidad, Gigabit Ethernet heredó todas las características de Ethernet anteriores, como formato de trama, tecnología CSMA / CD (Transmission Sensitive Collision Detection Multiple Access), dúplex completo, etc. Aunque las altas velocidades han hecho sus propias innovaciones, es precisamente en la herencia de viejos estándares donde reside la gran ventaja y popularidad de Gigabit Ethernet. Por supuesto, ahora se proponen otras soluciones, como ATM y Fibre Channel, pero aquí la principal ventaja para el usuario final se pierde inmediatamente. La transición a una tecnología diferente conduce a una reelaboración y reequipamiento masivos de las redes empresariales, mientras que Gigabit Ethernet permitirá un aumento suave de la velocidad y no cambiará el cableado. Este enfoque permitió que la tecnología Ethernet ocupara un lugar dominante en el campo de las tecnologías de redes y conquistara más del 80 por ciento del mercado mundial de transmisión de información.

La estructura de construir una red Ethernet con transiciones suaves a velocidades de datos más altas.

Inicialmente, todos los estándares de Ethernet se desarrollaron utilizando solo un cable óptico como medio de transmisión, por lo que Gigabit Ethernet recibió una interfaz 1000BASE-X. Se basa en el estándar de capa física Fibre Channel (una tecnología para interconectar estaciones de trabajo, dispositivos de almacenamiento y nodos de borde). Dado que esta tecnología ya había sido aprobada anteriormente, este préstamo redujo en gran medida el tiempo de desarrollo del estándar Gigabit Ethernet. 1000BASE-X

Nosotros, así como un hombre común en la calle, estábamos más interesados ​​en 1000Base-CX en vista de su funcionamiento en par trenzado blindado (STP "twinax") para distancias cortas y 1000BASE-T para par trenzado sin blindaje de categoría 5. El La principal diferencia entre 1000BASE-T y Fast Ethernet 100BASE-TX fue que se usaron los cuatro pares (en 100BASE-TX solo se usaron dos). Al mismo tiempo, cada par puede transmitir datos a una velocidad de 250 Mbps. El estándar proporciona transmisión dúplex completo, y el flujo de cada par se proporciona en dos direcciones simultáneamente. Debido a la fuerte interferencia durante dicha transmisión, técnicamente fue mucho más difícil implementar la transmisión gigabit sobre par trenzado que en 100BASE-TX, que requirió el desarrollo de una transmisión especial codificada inmune al ruido, así como un nodo inteligente para reconocer y recuperar una señal en la recepción. Como método de codificación en el estándar 1000BASE-T, se utilizó la codificación de amplitud de pulso de 5 niveles PAM-5.

Los criterios para elegir un cable también se han vuelto más estrictos. Para reducir la interferencia, transmisión unidireccional, pérdida de retorno, retardo y desplazamiento de fase, se ha adoptado la Categoría 5e para par trenzado sin blindaje.

El cable de crimpado para 1000BASE-T se realiza de acuerdo con uno de los siguientes esquemas:

Cable directo.

Cable cruzado.

Diagramas de crimpado de un cable para 1000BASE-T

Las innovaciones también afectaron el nivel del estándar MAC 1000BASE-T. En las redes Ethernet, la distancia máxima entre estaciones (dominio de colisión) se determina en función del tamaño mínimo de trama (en el estándar Ethernet IEEE 802.3 era de 64 bytes). La longitud máxima del segmento debe ser tal que la estación transmisora ​​pueda detectar una colisión antes del final de la transmisión de la trama (la señal debe tener tiempo para pasar al otro extremo del segmento y regresar). En consecuencia, con un aumento en la tasa de transmisión, es necesario aumentar el tamaño de la trama, aumentando así el tiempo mínimo para transmitir una trama, o disminuir el diámetro del dominio de colisión.

Al cambiar a Fast Ethernet, utilizaron la segunda opción y redujeron el diámetro del segmento. En Gigabit Ethernet, esto no era aceptable. De hecho, en este caso, el estándar que heredó componentes Fast Ethernet como el tamaño mínimo de trama, CSMA / CD y el tiempo de detección de colisiones (intervalo de tiempo) podrá trabajar en dominios de colisión con un diámetro de no más de 20 metros. Por lo tanto, se propuso aumentar el tiempo de transmisión de la trama mínima. Teniendo en cuenta que para compatibilidad con Ethernet anterior, el tamaño mínimo de trama se dejó igual: 64 bytes, y se agregó un campo de extensión de portadora adicional a la trama, que complementa la trama a 512 bytes, pero el campo no se agrega en el caso cuando el tamaño de la trama es superior a 512 bytes. Por lo tanto, el tamaño de trama mínimo resultante resultó ser de 512 bytes, el tiempo para la detección de colisiones aumentó y el diámetro del segmento aumentó a los mismos 200 metros (en el caso de 1000BASE-T). Los símbolos en el campo de extensión de portadora no tienen significado semántico, la suma de verificación no se calcula para ellos. Cuando se recibe una trama, este campo se descarta incluso en la capa MAC, por lo que las capas superiores continúan trabajando con tramas mínimas de 64 bytes de longitud.

Pero aquí también hubo trampas. Si bien la expansión de medios permitió la compatibilidad con estándares anteriores, desperdició ancho de banda. La pérdida puede ser tan alta como 448 bytes (512-64) por cuadro para cuadros cortos. Por lo tanto, se modernizó el estándar 1000BASE-T: se introdujo el concepto de Packet Bursting. Le permite utilizar el campo de expansión de forma mucho más eficaz. Y funciona de la siguiente manera: si el adaptador o conmutador tiene varias tramas pequeñas que deben enviarse, entonces la primera de ellas se envía de forma estándar, con la adición de un campo de extensión de hasta 512 bytes. Y todos los siguientes se envían en su forma original (sin el campo de extensión), con un intervalo mínimo de 96 bits entre ellos. Y, lo más importante, esta brecha entre cuadros está llena de símbolos de difusión de medios. Esto sucede hasta que el tamaño total de las tramas enviadas alcanza el límite de 1518 bytes. Por lo tanto, el medio no se queda en silencio durante la transmisión de tramas pequeñas, por lo que una colisión puede ocurrir solo en la primera etapa, cuando se transmite la primera trama pequeña correcta con un campo de expansión de portadora (512 bytes de tamaño). Este mecanismo puede mejorar significativamente el rendimiento de la red, especialmente bajo cargas pesadas, al reducir la probabilidad de colisiones.

Pero esto no fue suficiente. Al principio, Gigabit Ethernet solo admitía tamaños de trama Ethernet estándar, desde un mínimo de 64 (con relleno a 512) hasta un máximo de 1518 bytes. De estos, 18 bytes están ocupados por el encabezado de servicio estándar, y para los datos hay de 46 a 1500 bytes, respectivamente. Pero incluso un paquete de datos de 1500 bytes es demasiado pequeño en el caso de una red gigabit. Especialmente para servidores que transfieren grandes cantidades de datos. Vamos a contar un poco. Para transferir un archivo de 1 gigabyte a través de una red Fast Ethernet descargada, el servidor procesa 8200 paquetes / seg y tarda al menos 11 segundos en hacer esto. En este caso, una computadora de 200 MIPS tardará aproximadamente el 10 por ciento del tiempo en manejar las interrupciones por sí sola. Después de todo, el procesador central debe procesar (calcular la suma de comprobación, transferir datos a la memoria) cada paquete que llega.

Velocidad	10 Mbps		100 Mbps		1000 Mbps
Tamaño del marco
Fotogramas / seg
Tasa de transferencia de datos, Mbps
Intervalo entre fotogramas, μs

Características de transmisión Ethernet.

En las redes gigabit, la situación es aún peor: la carga en el procesador aumenta aproximadamente en un orden de magnitud debido a la reducción en el intervalo de tiempo entre cuadros y, en consecuencia, las solicitudes de interrupción al procesador. La Tabla 1 muestra que incluso en las mejores condiciones (utilizando fotogramas del tamaño máximo), los fotogramas están espaciados entre sí por un intervalo de tiempo que no excede los 12 μs. En el caso de utilizar fotogramas más pequeños, este intervalo de tiempo solo disminuye. Por lo tanto, en las redes gigabit, el cuello de botella, por extraño que parezca, fue la etapa de procesamiento de las tramas por parte del procesador. Por lo tanto, en los albores de la formación de Gigabit Ethernet, las tasas de transferencia reales estaban lejos del máximo teórico: los procesadores simplemente no podían hacer frente a la carga.

La forma obvia de salir de esta situación es la siguiente:

aumentando el intervalo de tiempo entre fotogramas;

desplazar parte de la carga de tramas de procesamiento del procesador central al propio adaptador de red.

Ambos métodos están actualmente implementados. En 1999, se propuso aumentar el tamaño del paquete. Dichos paquetes se denominaban tramas gigantes y su tamaño podía oscilar entre 1518 y 9018 bytes (actualmente, los equipos de algunos fabricantes también admiten grandes tamaños de tramas giga). Jumbo Frames permitió reducir la carga en el procesador central hasta 6 veces (proporcional a su tamaño) y, así, aumentar significativamente el rendimiento. Por ejemplo, el paquete máximo de tramas gigantes de 9018 bytes, además del encabezado de 18 bytes, contiene 9000 bytes para datos, lo que corresponde a seis tramas Ethernet máximas estándar. La ganancia en el rendimiento se logra no debido a la eliminación de varios encabezados de servicio (el tráfico de su transmisión no excede un pequeño porcentaje del ancho de banda total), sino debido a la reducción en el tiempo dedicado a procesar dicha trama. Más precisamente, el tiempo para procesar una trama sigue siendo el mismo, pero en lugar de varias tramas pequeñas, cada una de las cuales requeriría N ciclos de procesador y una interrupción, procesamos solo una trama más grande.

El mundo de la velocidad de procesamiento de la información en rápido desarrollo proporciona soluciones más rápidas y económicas para el uso de hardware especial para eliminar parte de la carga de procesamiento de tráfico del procesador central. La tecnología de almacenamiento en búfer también se utiliza para interrumpir el procesador para procesar varios fotogramas a la vez. En este momento, la tecnología Gigabit Ethernet está cada vez más disponible para su uso en el hogar, lo que interesará directamente al usuario común. Un acceso más rápido a los recursos domésticos proporcionará una visualización de alta calidad de video de alta definición, llevará menos tiempo redistribuir la información y, finalmente, permitirá la codificación en vivo de transmisiones de video a unidades de red.

En la preparación del artículo, se utilizaron materiales de recurso. http://www.ixbt.com/ yhttp://www.wikipedia.org/.

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Gigabit Ethernet

Ahora se habla mucho sobre el momento de cambiar masivamente a velocidades gigabit al conectar usuarios finales de redes locales, y nuevamente se plantea la pregunta sobre la justificación y progresividad de las soluciones "fibra al lugar de trabajo", "fibra al hogar", etc. En este sentido, este artículo, que describe los estándares no solo para el cobre, sino también principalmente para las interfaces GigE de fibra óptica, será bastante apropiado y oportuno.

Arquitectura Gigabit Ethernet

La Figura 1 muestra la estructura de las capas Gigabit Ethernet. Al igual que en el estándar Fast Ethernet, en Gigabit Ethernet no existe un esquema de codificación de señal universal que sea ideal para todas las interfaces físicas; por lo tanto, por un lado, los estándares 1000Base-LX / SX / CX usan codificación 8B / 10B, y por un lado otro Por otro lado, para el estándar 1000Base-T, se utiliza un código de línea extendido especial TX / T2. La función de codificación la realiza la subcapa de codificación PCS ubicada debajo de la interfaz GMII independiente.

Arroz. 1. Estructura de capas del estándar Gigabit Ethernet, la interfaz GII y el transceptor Gigabit Ethernet

Interfaz GMII. La Interfaz Independiente de Medios Gigabit (GMII) proporciona interoperabilidad entre la capa MAC y la capa física. La interfaz GMII es una extensión de la interfaz MII y puede admitir velocidades de 10, 100 y 1000 Mbps. Tiene un receptor y un transmisor de 8 bits independientes y puede admitir los modos semidúplex y dúplex completo. Además, la interfaz GMII transmite una señal de reloj y dos señales de estado de línea: la primera (en el estado ON) indica la presencia de una portadora, y la segunda (en el estado ON) indica la ausencia de colisiones, y varias otras. Canales de señal y comida. El módulo transceptor, que cubre la capa física y proporciona una de las interfaces físicas dependientes de los medios, puede conectarse, por ejemplo, a un conmutador Gigabit Ethernet a través de una interfaz GMII.

Subcapa de codificación física PCS. Al conectar interfaces 1000Base-X, la subcapa PCS utiliza codificación redundante de bloque 8B10B, tomada del estándar de canal de fibra ANSI X3T11. Similar al estándar FDDI considerado, solo sobre la base de una tabla de códigos más compleja, cada 8 bits de entrada destinados a la transmisión a un nodo remoto se convierten en símbolos de 10 bits (grupos de códigos). Además, hay caracteres de control especiales de 10 bits en el flujo serial de salida. Un ejemplo de caracteres de control son los caracteres que se utilizan para expandir los medios (rellenando una trama Gigabit Ethernet a su tamaño mínimo de 512 bytes). Al conectar la interfaz 1000Base-T, la subcapa PCS implementa una codificación especial inmune al ruido para garantizar la transmisión a través de par trenzado UTP Cat.5 a una distancia de hasta 100 metros: el código de línea TX / T2 desarrollado por Level One Communications.

Este subnivel genera dos señales de estado de línea: señal de presencia de portadora y señal de ausencia de colisión.

Subniveles PMA y PMD. La capa física de Gigabit Ethernet utiliza múltiples interfaces, incluida la fibra tradicional de par trenzado de categoría 5, multimodo y monomodo. La subcapa PMA convierte el flujo de caracteres en paralelo del PCS en un flujo en serie y también convierte (paraleliza) el flujo en serie entrante del PMD. La subcapa PMD define las características ópticas / eléctricas de las señales físicas para diferentes entornos. En total, se definen 4 tipos diferentes de interfaces de medios físicos, que se reflejan en la especificación de los estándares 802.3z (1000Base-X) y 802.3ab (1000Base-T), (Fig. 2).

Arroz. 2. Interfaces físicas del estándar Gigabit Ethernet

Interfaz 1000Base-X

La interfaz 1000Base-X se basa en el estándar de capa física Fibre Channel. Fibre Channel es una tecnología que interconecta estaciones de trabajo, supercomputadoras, dispositivos de almacenamiento y nodos de borde. Fibre Channel tiene una arquitectura de 4 niveles. Las dos capas inferiores FC-0 (interfaces y medios) y FC-1 (codificación / decodificación) se han movido a Gigabit Ethernet. Dado que el canal de fibra es una tecnología aprobada, esta medida ha reducido en gran medida el tiempo de desarrollo del estándar Gigabit Ethernet original.

El código de bloque 8B / 10B es similar al código 4B / 5B utilizado en el estándar FDDI. Sin embargo, el código 4B / 5B fue rechazado en Fibre Channel porque el código no proporciona balance de CC. El desequilibrio puede conducir potencialmente a un calentamiento dependiente de los datos de los diodos láser, ya que el transmisor puede transmitir más bits "1" (radiación) que "0" (sin radiación), lo que puede causar errores adicionales a altas velocidades de transmisión.

1000Base-X se subdivide en tres interfaces físicas, cuyas principales características son las siguientes:

La interfaz 1000Base-SX detecta láseres con una longitud de radiación permitida dentro del rango de 770-860 nm, la potencia de radiación del transmisor en el rango de -10 a 0 dBm, con una relación ON / OFF (señal / sin señal) no menor a 9 dB. Sensibilidad del receptor -17 dBm, saturación del receptor 0 dBm;

La interfaz 1000Base-LX detecta láseres con una longitud de radiación permitida dentro del rango de 1270-1355 nm, la potencia de radiación del transmisor en el rango de -13,5 a -3 dBm, con una relación ON / OFF (hay señal / no hay señal) no menos de 9 dB. Sensibilidad del receptor -19 dBm, saturación del receptor -3 dBm;

Par trenzado blindado 1000Base-CX (STP "twinax") en distancias cortas.

Como referencia, la Tabla 1 muestra las principales características de los módulos transceptores ópticos fabricados por Hewlett Packard para interfaces estándar 1000Base-SX (modelo HFBR-5305, = 850 nm) y 1000Base-LX (modelo HFCT-5305, = 1300 nm).

Tabla 1. Características técnicas de los transceptores ópticos Gigabit Ethernet

Las distancias admitidas para los estándares 1000Base-X se muestran en la Tabla 2.

Tabla 2. Características técnicas de los transceptores ópticos Gigabit Ethernet

Al codificar 8B / 10B, la tasa de bits en la línea óptica es 1250 bps. Esto significa que el ancho de banda de la longitud permitida del cable debe ser superior a 625 MHz. De la mesa. 2 muestra que este criterio se cumple para las líneas 2-6. Debido a la alta velocidad de transmisión de Gigabit Ethernet, se debe tener cuidado al construir segmentos largos. Se prefiere claramente la fibra monomodo. En este caso, las características de los transceptores ópticos pueden ser significativamente mayores. Por ejemplo, NBase fabrica conmutadores con puertos Gigabit Ethernet que proporcionan distancias de hasta 40 km a través de fibra monomodo sin retransmisión (se utilizan láseres DFB de espectro estrecho que funcionan a 1550 nm).

características del uso de fibra multimodo

Existe una gran cantidad de redes corporativas en el mundo basadas en cable de fibra óptica multimodo, con 62.5 / 125 y 50/125 fibras. Por lo tanto, es natural que incluso en la etapa de formación del estándar Gigabit Ethernet, surgiera el problema de adaptar esta tecnología para su uso en los sistemas de cable multimodo existentes. En el curso de la investigación sobre el desarrollo de las especificaciones 1000Base-SX y 1000Base-LX, se reveló una anomalía muy interesante asociada con el uso de transmisores láser junto con fibra multimodo.

La fibra multimodo fue diseñada para ser utilizada junto con diodos emisores de luz (espectro de emisión 30-50 ns). La radiación incoherente de tales LED ingresa a la fibra en toda el área del núcleo portador de luz. Como resultado, una gran cantidad de grupos de modos se excitan en la fibra. La señal de propagación se presta bien a la descripción en el lenguaje de la dispersión entre modos. La eficiencia de usar LED como transmisores en el estándar Gigabit Ethernet es baja debido a la frecuencia de modulación muy alta: la tasa de bits en la línea óptica es de 1250 Mbaudios y la duración de un pulso es de 0,8 ns. La velocidad máxima, cuando todavía se utilizan LED para la transmisión de señales a través de fibra multimodo, es de 622,08 Mbps (STM-4, teniendo en cuenta la redundancia del código 8B / 10B, la tasa de bits en la línea óptica es de 777,6 Mbaudios). Por lo tanto, Gigabit Ethernet se convirtió en el primer estándar en regular el uso de transmisores láser ópticos junto con fibra multimodo. El área de entrada de radiación en la fibra desde el láser es mucho más pequeña que el tamaño del núcleo de una fibra multimodo. Este hecho en sí mismo todavía no da lugar a ningún problema. Al mismo tiempo, en el proceso tecnológico de fabricación de fibras multimodo comerciales estándar, se permiten algunos defectos (desviaciones dentro del rango permisible) que no son críticos para el uso tradicional de la fibra, que se concentran más cerca del eje del núcleo de la fibra. Aunque dicha fibra multimodo cumple plenamente los requisitos de la norma, la luz láser coherente introducida en el centro de dicha fibra, que pasa a través de regiones de inhomogeneidad del índice de refracción, puede dividirse en una pequeña cantidad de modos, que luego se propagan a lo largo de la fibra por diferentes caminos ópticos y a diferentes velocidades. Este fenómeno se conoce como retardo de modo diferencial DMD. Como resultado, aparece un cambio de fase entre los modos, lo que conduce a interferencias no deseadas en el lado receptor y a un aumento significativo en el número de errores (Fig. 3a). Tenga en cuenta que el efecto se manifiesta solo bajo la combinación simultánea de una serie de circunstancias: una fibra menos exitosa, un transmisor láser menos exitoso (por supuesto, que cumple con el estándar) y una entrada de radiación menos exitosa en la fibra. En el aspecto físico, el efecto DMD está asociado con el hecho de que la energía de una fuente coherente se distribuye dentro de una pequeña cantidad de modos, mientras que una fuente incoherente excita uniformemente una gran cantidad de modos. La investigación muestra que el efecto es más pronunciado cuando se utilizan láseres de longitud de onda larga (ventana de transparencia de 1300 nm).

Fig. 3. Propagación de radiación coherente en una fibra multimodo: a) Manifestación del efecto del retardo de modo diferencial (DMD) en el acoplamiento axial de la radiación; b) Acoplamiento fuera del eje de radiación coherente en una fibra multimodo.

Esta anomalía en el peor de los casos puede conducir a una disminución en la longitud máxima del segmento basada en el FOC multimodo. Dado que se supone que la norma proporciona una garantía de rendimiento del 100%, la longitud máxima del segmento debe regularse teniendo en cuenta la posible manifestación del efecto DMD.

Interfaz 1000Base-LX... Para mantener una mayor distancia y evitar la imprevisibilidad del comportamiento del enlace Gigabit Ethernet por anomalía, se propone inyectar radiación en la parte descentrada del núcleo de fibra multimodo. Debido a la divergencia de la apertura, la radiación tiene tiempo para distribuirse uniformemente por todo el núcleo de la fibra, debilitando en gran medida la manifestación del efecto, aunque la longitud máxima del segmento sigue siendo limitada después de eso (Tabla 2). Los cables ópticos de transición monomodo MCP (cables de conexión de acondicionamiento de modo) están especialmente diseñados, en los que uno de los conectores (es decir, el que se planea acoplar con fibra multimodo) tiene una ligera desviación del eje del núcleo de la fibra. Un cable óptico con un conector que sea un SC dúplex con un núcleo descentrado y el otro con un SC dúplex normal puede denominarse MCP Duplex SC - Duplex SC. Por supuesto, dicho cable no es adecuado para su uso en redes tradicionales, por ejemplo, en Fast Ethernet, debido a la alta pérdida de inserción en la interfaz con el MCP Duplex SC. El MCP transitorio puede ser una fibra combinada monomodo y multimodo y contener internamente un elemento de polarización entre fibras. Luego, con un extremo monomodo, se conecta a un transmisor láser. En cuanto al receptor, se le puede conectar un cable de conexión multimodo estándar. El uso de cables MCP de transición hace posible alimentar radiación a una fibra multimodo a través de una región desplazada entre 10 y 15 micrones del eje (Fig. 3b). Por lo tanto, sigue siendo posible utilizar puertos de interfaz 1000Base-LX con FOC monomodo, ya que la radiación se inyectará estrictamente en el centro del núcleo de la fibra.

Interfaz 1000Base-SX... Dado que la interfaz 1000Base-SX está estandarizada solo para su uso con fibra multimodo, el desplazamiento del área de entrada de radiación desde el eje central de la fibra se puede implementar dentro del propio dispositivo, eliminando así la necesidad de usar un cable óptico de adaptación.

Interfaz 1000Base-T

1000Base-T es una interfaz Gigabit Ethernet estándar para la transmisión a través de par trenzado sin blindaje de Categoría 5 y superior a distancias de hasta 100 metros. Para la transmisión, se utilizan los cuatro pares de cables de cobre, la velocidad de transmisión para un par es 250 Mbit / s. Se supone que el estándar proporcionará transmisión full-duplex y los datos de cada par se transmitirán simultáneamente en dos direcciones a la vez: dual duplex. 1000Base-T. Técnicamente, resultó ser bastante difícil implementar la transmisión dúplex de 1 Gbps sobre par trenzado UTP cat.5, mucho más difícil que en el estándar 100Base-TX. La influencia de la diafonía cercana y lejana de tres pares trenzados adyacentes en un par dado en un cable de cuatro pares requiere el desarrollo de una transmisión especial codificada inmune al ruido y una unidad inteligente de reconocimiento y restauración de señales en la recepción. Inicialmente, se consideraron varios métodos de codificación como candidatos para la aprobación en el estándar 1000Base-T, que incluyen: codificación de amplitud de pulso de 5 niveles PAM-5; modulación de amplitud en cuadratura QAM-25, etc. A continuación se presentan breves ideas del PAM-5, finalmente aprobado como estándar.

Por qué la codificación de 5 niveles. La codificación común de 4 niveles procesa los bits entrantes en pares. En total, hay 4 combinaciones diferentes: 00, 01, 10, 11. El transmisor puede establecer su propio nivel de voltaje de la señal transmitida para cada par de bits, lo que reduce a la mitad la frecuencia de modulación de la señal de cuatro niveles, 125 MHz en su lugar. de 250 MHz, (Fig. 4), y por tanto frecuencia de radiación. Se ha agregado un quinto nivel para crear redundancia de código. Como resultado, es posible corregir errores en la recepción. Esto proporciona una relación señal / ruido adicional de 6 dB.

Figura 4. Esquema de codificación de 4 niveles PAM-4

Nivel MAC

La capa MAC Gigabit Ethernet utiliza el mismo protocolo de transferencia CSMA / CD que sus antepasados ​​Ethernet y Fast Ethernet. Este protocolo determina las principales restricciones sobre la longitud máxima de un segmento (o dominio de colisión).

El estándar Ethernet IEEE 802.3 tiene un tamaño de trama mínimo de 64 bytes. Es el valor del tamaño mínimo de trama lo que determina la distancia máxima permitida entre estaciones (diámetro del dominio de colisión). El tiempo en el que la estación transmite este tipo de tramas, es decir, el tiempo del canal, es de 512 BT o 51,2 μs. La longitud máxima de la red Ethernet se determina a partir de la condición de resolución de colisión, es decir, el tiempo que tarda la señal en llegar al nodo remoto y devolver la RDT no debe exceder los 512 BT (excluyendo el preámbulo).

Al cambiar de Ethernet a Fast Ethernet, la velocidad de transmisión aumenta y el tiempo de traducción de una trama de 64 bytes se reduce en consecuencia: es igual a 512 BT o 5,12 μs (en Fast Ethernet 1 BT = 0,01 μs). Para poder detectar todas las colisiones hasta el final de la transmisión de la trama, como antes, se debe cumplir una de las condiciones:

Fast Ethernet mantuvo el mismo tamaño de trama mínimo que Ethernet. Esto mantuvo la compatibilidad, pero resultó en una reducción significativa en el diámetro del dominio de colisión.

Nuevamente, en virtud de su continuidad, el estándar Gigabit Ethernet debe admitir los mismos tamaños de trama mínimo y máximo que se aceptan en Ethernet y Fast Ethernet. Pero a medida que aumenta la velocidad de transmisión, el tiempo de transmisión de un paquete de la misma longitud disminuye en consecuencia. Manteniendo la misma longitud mínima de trama, esto conduciría a una disminución del diámetro de la red, que no superaría los 20 metros, lo que podría ser de poca utilidad. Por lo tanto, al desarrollar el estándar Gigabit Ethernet, se decidió aumentar el tiempo del canal. En Gigabit Ethernet, es 4096 BT y es 8 veces más rápido que Ethernet y Fast Ethernet. Sin embargo, para mantener la compatibilidad con los estándares Ethernet y Fast Ethernet, no se aumentó el tamaño mínimo de la trama, pero se agregó un campo adicional a la trama, llamado "extensión de medios".

extensión del operador

Los símbolos en el campo adicional generalmente no contienen información de servicio, pero llenan el canal y aumentan la "ventana de colisión". Como resultado, la colisión será registrada por todas las estaciones con un diámetro de dominio de colisión mayor.

Si la estación desea transmitir una trama corta (menos de 512 bytes), este campo se agrega a la transmisión, una extensión de portadora que complementa la trama a 512 bytes. El campo de suma de verificación se calcula solo para el marco original y no se aplica al campo de extensión. Cuando se recibe una trama, el campo de extensión se descarta. Por lo tanto, la capa LLC ni siquiera conoce la presencia del campo de extensión. Si el tamaño de la trama es igual o superior a 512 bytes, no hay un campo de extensión de medios. La Figura 5 muestra el formato de trama Gigabit Ethernet cuando se usa la expansión de medios.

Figura 5. Marco Gigabit Ethernet con campo de extensión de medios.

paquete que estalla

La expansión de medios es la solución más natural para mantener la compatibilidad con Fast Ethernet y el mismo diámetro de dominio de colisión. Pero desperdició ancho de banda. Se pueden desperdiciar hasta 448 bytes (512-64) al transmitir una trama corta. Durante la etapa de desarrollo del estándar Gigabit Ethernet, NBase Communications hizo una propuesta para actualizar el estándar. Esta actualización, denominada congestión por lotes, permite un uso más eficiente del campo de extensión. Si la estación / conmutador tiene varias tramas pequeñas para enviar, la primera trama se rellena con un campo de expansión de portadora a 512 bytes y se envía. El resto de las tramas se envían después de un intervalo mínimo entre tramas de 96 bits, con una excepción importante: el espacio entre tramas se llena con símbolos de extensión (Fig. 6a). Por lo tanto, el medio no se queda en silencio entre el envío de tramas originales cortas y ningún otro dispositivo en la red puede interferir con la transmisión. Dicha alineación de tramas puede ocurrir hasta que el número total de bytes transmitidos exceda los 1518. La congestión de paquetes reduce la probabilidad de colisiones, ya que una trama sobrecargada puede colisionar solo en la etapa de transmisión de su primera trama original, incluida la expansión de medios, lo que sin duda aumenta el rendimiento de la red. especialmente con cargas pesadas (Fig. 6-b).

Figura 6. Congestión de paquetes: a) transmisión de tramas; b) comportamiento del ancho de banda.

Según los materiales de la empresa "Telecom Transport"