Спецификации физической среды 10 Gigabit Ethernet (10 Гбит/с)

10 Gigabit Ethernet (10GE, 10GbE или 10GigE) – общий термин, описывающий спецификации Ethernet для передачи данных на скорости до 10 Гбит/с. Технология 10 Gigabit Ethernet является развитием технологии Gigabit Ethernet.

В технологии 10GE остались прежними формат кадра, а также его минимальный и максимальный размер.

В отличие от предыдущих версий Ethernet, в 10 Gigabit Ethernet не поддерживается полудуплексный режим работы. Все спецификации 10 Gigabit Ethernet на МАС-подуровне поддерживают работу только в полнодуплексном режиме. На физическом уровне 10 Gigabit Ethernet появились две группы спецификаций: LAN PHY – для локальных сетей, работающих на скорости 10 Гбит/с и WAN PHY – для глобальных сетей, работающих на скорости SONET STS-192c / SDH VC-4-64c. Используются новые схемы кодирования, максимальная длина сегмента увеличена до 40 000 м.

Технология 10GE включает четыре семейства спецификаций: 10GBASE-W, 10GBASE-R, 10GBASE-X, 10GBASE-T.

Семейство 10GBASE-X состоит из трех спецификаций, использующих четырехпотоковую передачу (в формате 4 потока х 8 бит) с кодированием каждого потока кодом 8В/10В:

● 10GBASE-CX4:используется твинаксиальный кабель длиной 15 м. Сигнальная скорость каждого из 4-х потоков составляет 3,125 Гбод.

● 10GBASE-LX4: используется одномодовый или многомодовый 50/125 мкм и 62.5/125 мкм волоконно-оптический кабель и 4 длины волны с шагом 13,4 нм во втором окне прозрачности (1310 нм). Каждая длина волны передает один из четырех потоков данных. Потоки объединяются мультиплексором WDM на передающей стороне перед подачей в волоконно-оптический кабель и демультиплексируются на приемной стороне. Сигнальная скорость каждого из 4-хпотоков составляет 3,125 Гбод. Длина сегмента - от 240 до 300 м в зависимости от полосы пропускания многомодового кабеля, до 10 000 м при использовании одномодового кабеля.

● 10GBASE-KX4: предназначен для объединительных плат (Backplane) модульных коммутаторов/маршрутизаторов. Используется медный кабель длиной не более 1 м. Поддерживается энергоэффективный Ethernet (ЕЕЕ) и автосогласование.

Семейство 10GBASE-R состоит из пяти спецификаций, которые могут использоваться самостоятельно после кодирования данных на подуровне PCS по схеме 64В/66В или превращаться в спецификации 10GBASE-W, если потоки данных после PCS передаются WAN-интерфейсу WIS, чтобы далее инкапсулироваться в кадры технологий SONET и SDH.

● 10GBASE-SR: используется многомодовый 50/125 мкм и 62.5/125 мкм волоконно-оптический кабель; передача ведется на длине волны 850 нм. Сигнальная скорость составляет 3,125 Гбод. Длина сегмента - от 66 до 400 м (в зависимости от полосы пропускания многомодового кабеля 50/125 мкм), от 26 до 33 м (в зависимости от полосы пропускания многомодового кабеля 62,5/125 мкм).

● 10GBASE-LR: используется одномодовый волоконно-оптический кабель; передача ведется на длине волны 1310 нм. Сигнальная скорость составляет 3,125 Гбод. Длина сегмента - до 10 000 м.

● 10GBASE-ER: используется одномодовый волоконно-оптический кабель; передача ведется на длине волны 1550 нм. Сигнальная скорость составляет 3,125 Гбод. Длина сегмента - до 40 000 м.

● 10GBASE-LRM: используется многомодовый 50/125 мкм и 62.5/125 мкм волоконно-оптический кабель; передача ведется на длине волны 1300 нм. Сигнальная скорость составляет 3,125 Гбод. Длина сегмента - до 220 м.

● 10GBASE-KR:предназначен для объединительных плат (Backplane) модульных коммутаторов/маршрутизаторов. В отличие от 10GBASE-KX4 использует однопотоковую передачу и кодирование 64В/66В. Используется медный кабель длиной не более 1 м. Поддерживается энергоэффективный Ethernet (ЕЕЕ) и автосогласование.

Семейство 10GBASE-W относится к WAN PHY и предназначено для адаптации скорости передачи и форматов Ethernet к скорости и форматам технологий SONET STS-192c и SDH VC-4-64c. Для этого устройство физического уровня (PHY) семейства 10GBASE-W имеет дополнительный подуровень WAN-интерфейса (WIS, WAN Interface Sublayer), расположенный под подуровнем PCS. После кодирования в подуровне PCS кодом 64В/66В потоки данных Ethernet подключаются к WIS, чтобы далее инкапсулироваться в кадры технологий SONET и SDH для их транспорта через физический уровень. Без подуровня WIS семейство спецификаций 10GBASE-W не отличается от семейства спецификаций 10GBASE-R. При этом следует отметить, что интерфейс 10GBASE-W может взаимодействовать только с другим интерфейсом 10GBASE-W. В семейство 10GBASE-W входят следующие спецификации:

● 10GBASE-SW:используется многомодовый 50/125 мкм и 62.5/125 мкм волоконно-оптический кабель; передача ведется на длине волны 850 нм. Сигнальная скорость составляет 9,953 Гбод. Длина сегмента - от 66 до 400 м (в зависимости от полосы пропускания многомодового кабеля 50/125 мкм), от 26 до33 м (в зависимости от полосы пропускания многомодового кабеля 62,5/125 мкм).

● 10GBASE-LW:используется одномодовый волоконно-оптический кабель; передача ведется на длине волны 1310 нм. Сигнальная скорость составляет 9,953 Гбод. Длина сегмента - до 10 000 м.

● 10GBASE-EW:используется одномодовый волоконно-оптический кабель; передача ведется на длине волны 1550 нм. Сигнальная скорость составляет 9,953. Длина сегмента - до 40 000 м.

Спецификация 10GBASE-Tопределяет передачу данных со скоростью 10 Гбит/с через 4-х парный кабель на основе сбалансированной витой пары Class E или Class F (как определено в ISO/IEC 11801:2002) или Category 6 или Category 6А (как определено в TIATSB-155-A) с номинальным сопротивлением 100 Ом. По каждой из четырех пар данные передаются одновременно в каждом направлении со скоростью 2500 Мбит/с. Метод логического кодирования - 64B/65B, метод физического кодирования – РАМ2. Спецификация поддерживает топологию «звезда». Длина сегмента составляет 100 м. При использовании неэкранированной витой пары Category 6 длина сегмента ограничена 55 м. Интерфейс MDI требует использования 8-контактного разъема (8P8C), соответствующего требованиям IEC 60603-7-4 (unscreened) или IEC 60603-7-5 (screened), поддерживается функция автоматического определения полярности. Поддерживается энергоэффективный Ethernet (ЕЕЕ). Автосогласование в 10GBASE-T выполняет согласование скоростей 100 Мбит/с, 1000 Мбит/с, 10000 Мбит/с, режимов работы дуплекс/полудуплекс, возможности работы в режиме низкого энергопотребления (ЕЕЕ) и ролей master – slave.