Стандарт предполагает использование не более двух репитеров.
8.2. Технологии Ethernet со скоростью передачи 1000 Мбит/с
В 1998 году комиссией 802.3z Института инженеров по электротехнике и электронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers IEEE) был принят стандарт 1000BASE X. Этот стандарт поднял скорость передачи данных по оптоволоконным каналам связи в дуплексном режиме до 1 Гбит/с, таким образом, увеличив скорость в 100 раз по сравнению со стандартом 10BASET. Стандарт 1000BASET, описывающий технологию со скоростью 1 Гбит/с и использующий медный UTPкабель категории 5, был принят в 1999 году.
В табл. 7.7 перечислены рабочие параметры технологии Ethernet, которая работает со скоростью 1000 Мбит/с
Таблица 7.7. Рабочие параметры среды Gigabit Ethernet
| Параметр | Значение |
| Время передачи одного бита (битовый интервал) | 1 нс |
| Канальный интервал | 4096 битовых интервалов |
| Интервал между фреймами | 96 битов |
| Количество коллизионных попыток | |
| Число попыток с изменяющимся временем. | |
| Размер jam пакета коллизии | 32 бита |
| Максимальный размер фрейма | 1518 октетов |
| Минимальный размер фрейма | 512 битов (64 октета) (4096 бит=512 байт) |
| Максимальный всплеск | 65536 битов (8192 бита) |
Стандарты 1000BASE-T, 1000BASE-SX и 1000BASE-LX используют одинаковые временные параметры. Необходимо отметить, что 1 битовый интервал (время передачи одного бита) на скорости 1000 Мбит/с равен 1 нсили 1 миллионной секунды. Также необходимо помнить, что некоторые отличия во временных параметрах по сравнению с традиционной технологией Ethernet и Fast Ethernet связаны со специфическими проблемами, возникающими при столь малых значениях битовых и канальных интервалов.
8.2.1. Проблемы совместимости
Основная идея разработчиков стандарта Gigabit Ethernet состояла в максимальном сохранении идей классической технологии Ethernet при достижении битовой скорости в 1000 Мбит/с.
В результате дебатов были приняты следующие решения:
- Сохраняются все форматы кадров Ethernet;
- По-прежнему существует полудуплексная версия протоколов, поддерживающая метод доступа CSMA/CD;
- Поддерживаются все основные виды кабелей, используемых в Ethernet и Fast Ethernet, в том числе и волоконно-оптический, витая пара категории 5, экранированная витая пара.
Несмотря на то, что в Gigabit Ethernet не стали встраиваться новью функции, поддержание даже достаточно простых функций классического стандарта Ethernet на скорости 1 Гбит/с потребовало решения нескольких сложных задач:
1. Обеспечение приемлемого диаметра сети для работы па разделяемой среде. В связи с ограничениями, накладываемыми методом CSMA/CD на длину кабеля, версия Gigabit Ethernet для разделяемой среды допускала бы длину сегмента всего в 25 м при сохранении размера кадров и всех параметров метода CSMA/CD неизменными. Так как существует большое количество применений, требующих диаметра сети хотя бы 200 м,необходимо было каким-то образом решить эту задачу за счет минимальных изменений в технологии Fast Ethernet.
2. Достижение битовой скорости 1000 Мбит/с на оптическом кабеле. Технология Fibre Channel, физический уровень которой был взят за основу оптоволоконной версии Gigabit Ethernet, обеспечивает скорость передачи данных всего в 800 Мбит/с.
3. Использование в качестве кабеля витой пары. Такая задача на первый взгляд кажется неразрешимой — ведь даже для 100-мегабитных протоколов требуются достаточно сложные методы кодирования, чтобы уложить спектр сигнала в полосу пропускания кабеля.
Для решения этих задач разработчикам технологии Gigabit Ethernet пришлось внести изменения не только в физический уровень, как это было в случае Fast Ethernet, но и в уровень MAC
8.2.2. Средства обеспечения диаметра сети в 200м на разделяемой среде
Для расширения максимального диаметра сети Gigabit Ethernet до 200м в полудуплексном режиме разработчики технологии предприняли достаточно естественные меры, в основе которых лежало известное соотношение времени передачи кадра минимальной длины и времени оборота (PDV).
Минимальный размер кадра был увеличен (без учета преамбулы) с 64 до 512 байт, или до 4096 бит. Соответственно, время оборота также можно было увеличить до 4095 битовых интервалов, что при использовании одного повторителя сделало допустимым диаметр сети около 200 м.
Для увеличения длины кадра до величины, требуемой в новой технологии, сетевой адаптер должен дополнить поле данных до длины 448 байт так называемым расширением,представляющим собой поле, заполненное нулями. Формально минимальный размер кадра не изменился, он по-прежнему равняется 64 байт, или 512 бит, но это объясняется тем, что поле расширения помещается после поля контрольной суммы кадра (FCS). Соответственно, значение этого поля не включается в контрольную сумму и не учитывается при указании длины поля данных в поле длины. Поле расширения является просто расширением сигнала несущей частоты, необходимым для корректного обнаружения коллизий.
Для сокращения накладных расходов в случае использования слишком длинных кадров при передаче коротких квитанций разработчики стандарта разрешили конечным узлам передавать несколько кадров подряд без передачи среды другим станциям. Такой режим получил название режима пульсаций. Станция может передать подряд несколько кадров с общей длиной не более 65 536 бит, или 8192 байт. При передаче нескольких небольших кадров станции можно не дополнять первый кадр до размера в 512 байт за счет поля расширения, а передавать несколько кадров подряд до исчерпания предела в 8192 байт (в этот предел входят все байты кадра, в том числе преамбула, заголовок, данные и контрольная сумма). Предел 8192 байт называется длиной пульсации. Если предел длины пульсации достигается в середине кадра, то кадр разрешается передать до конца. Увеличение «совмещенного» кадра до 8192 байт несколько задерживает доступ к разделяемой среде других станций, но при скорости 1000 Мбит/с эта задержка не столь существенна.
8.3. Принципы построения сетей Gigabit Ethernet
Любое Ethernet-устройство, способное работать на разных скоростях передачи,
например, 100 Мбит/с и 1000 Мбит/с, является мостом второго уровня модели OSI.
Устройство, работающее с разными скоростями, не может оставаться повторителем.
В основе принципа построения среды Gigabit Ethernet используются дуплексные соединения типа ‘‘станция-станция’’, ‘‘станция-коммутатор’’, ‘‘коммутатор-коммутатор’’ и ‘‘коммутатор-маршрутизатор’’. Стандарт 1000BASESX предназначен для использования с многомодовым оптическим кабелем. Стандарт 1000BASELX использует как многомодовые, так и одномодовые оптические кабели.
В табл. 7.10 и 7.11 перечислены максимальные расстояния при использовании стандартов 1000BASE-SX и 1000BASE-LX. Практический предел расстояния между устройствами определяется коммутируемым характером сетей Gigabit Ethernet. Допустимы топологические схемы построения сети в виде последовательной цепочки, звезды и расширенной звезды. В этом случае вопрос только в выборе логической топологии и маршрута потока данных, а не ограничения по времени или расстоянию.
IEEE 802.3z разработала решение для передачи приложений типа Gigabit Ethernet по волоконно-оптическому кабелю в полно- и полудуплексном режиме на скоростях 1 Gbps (1000 mbps). Приложение 1000Base-SX было разработано для реализации в Горизонтальной подсистеме и поддерживает расстояния указанные в таблице 7.10. Приложение 1000Base-LX было разработано для реализации в Магистралях. Приложение 1000Base-LX поддерживает максимальные длины в 550 м для многомодового оптоволокна и до 3 км для одномода.
Таблица 7.10. Максимальные рабочие расстояния для приложения 1000Base-SX
| Тип волокна | Модальная пропускная способность, МГц·км | Минимальный диапазон, м |
| 62.5 мк многомод | От 2 до 220 | |
| 62.5 мк одномод | От 2 до 275 | |
| 50 мк многомод | От 2 до 500 | |
| 50 мк одномод | От 2 до 550 |
 | Продукция Siemon | 62.5/125 мк | 50/125 мк | |
| (A) Оптический шнур | FJ2-SCSC6MM-03 | FJ2-SCSC5MM-03 | ||
| (B) Оптический кросс | RIC24-02 & (4) RIC-F-SC6-02 | |||
| (C) Оптический разъем | FC2-SC-MM-B80 | |||
| (D) Оптический разъем | FC2-SC-MM-B80 | |||
| (E) Розетка на рабочем месте | MX-FP-S-02-02 & MX-SC-02 | |||
| (F) Оптический шнур | FJ2-SCSC6MM-03 | FJ2-SCSC5MM-03 | ||
| Оборудование пользователей | ||||
| (1) Концентратор 1000BASE-SX/LX | ||||
| (2) Оптическое волокно | 62.5/125 мк | 50/125 мк | ||
| (3) Оборудование рабочего места |
UTP-кабель для стандарта 1000BASE-T практически не отличается от используемого в стандартах 10BASE-T и 100BASE-TX, за исключением того, что производительность соединения должна соответствовать высшей категории 5е или ISO класса D (2000).
Изменение правил построения сети стандарта 1000BASE-T весьма нежелательно. На расстоянии 100м оборудование стандарта 1000BASET работает на пределе физических возможностей по распознаванию сигнала.
Дуплексные соединения могут быть длиннее, чем это указано в табл. 7.12, поскольку их длина ограничена только способностью среды пропускания доставить
сигнал, который может быть декодирован. Они не имеют ограничений, связанных с временем доставки и подтверждения. Очень сложно встретить соединения Gigabit Ethernet, которые работают в полудуплексном режиме. Принудительная работа в полудуплексном режиме для сети, использующей дуплексную сигнальную схему, неразумна с точки зрения использования ресурсов. Работа в полудуплексном режиме накладывает дополнительные ограничения на эффективную длину кабеля, кроме того, существенно возрастают накладные расходы, связанные с расширением несущего сигнала. Повторители в среде Gigabit Ethernet используются, как правило, редко. Это означает, что в большинстве случаев соединения осуществляются между станцией и мостом второго уровня OSI или между двумя мостами, ограничивая таким образом коллизионный домен.
Рекомендуется, чтобы все соединения между станциями и коммутатором были настроены на автоопределение, что позволит достичь максимально высокой общей производительности без риска неправильной конфигурации и поможет избежать
случайных ошибок при конфигурировании прочих, необходимых для правильной работы среды Gigabit Ethernet, параметров.
В табл. 7.12 перечислены параметры полудуплексного режима передачи.
8.4. Технология Ethernet соскоростью передачи 10 Гбит/с
В 2002 году был основан комитет IEEE 802.3ae. Разрабатываемый им стандарт определяет спецификации для дуплексной передачи данных по оптическому кабелю со скоростью 10 Гбит/с. Стандарты 802.3ае и 802.3 (оригинальная версия Ethernet), а также все остальные версии Ethernet имеют много общего.
Появление технологии 10GbE привело к существенным концептуальным изменениям. Традиционно Ethernet рассматривается как технология для локальных сетей. Однако стандарт физического уровня для 10GbE позволяет увеличить расстояния (до 40км при использовании одномодового оптического волокна) и обеспечивает совместимость с синхронными оптическими (SONET) и синхронными цифровыми сетями (SDH). Возможность работать на расстояниях до 40км делает технологию 10GbE пригодной для использования в сетях регионального масштаба.
Совместимость с сетями SONET/SDH, работающими на скоростях до 9,584640 Гбит/с (канал ОС192), делает возможным использование технологии 10GbE в распределенных сетях. Для некоторых приложений стандарт 10GbE может составить конкуренцию технологии АТМ.
В технологии 10GbE используется тот же формат фрейма, что обеспечивает совместимость всех технологий: устаревших версий, Fast Ethernet, Gigabit и 10 Гбит/с Ethernet без преобразования протоколов и фреймов.Время передачи бита равно 0,1 нс. Остальные временные характеристики вычисляются соответственно.