1000base-x

Становление технологии Ethernet

Название «Ethernet» (буквально «эфирная сеть» или «среда сети») отражает первоначальный принцип работы этой технологии: всё, передаваемое одним узлом, одновременно принимается всеми остальными (то есть имеется некое сходство с радиовещанием). В настоящее время практически всегда подключение происходит через коммутаторы (switch), так что кадры, отправляемые одним узлом, доходят лишь до адресата (исключение составляют передачи на широковещательный адрес) — это повышает скорость работы и безопасность сети.

Ethernet является одной из самых распространенных при построении компьютерных сетей технологией. Существует множество разновидностей данного протокола для различных сред передачи, необходимой полосы пропускания и расстояний между оконечными устройствами.

Робертом Меткалфом

Рисунок 1 — Роберт Меткалф — один из создателей Ethernet

После Гарварда Меткалфу подвернулась работа в исследовательском центре Xerox Palo Alto Research Center, там нужно было создать технологию подключения разработанных в PARC персональных компьютеров Alto к недавно созданному в том же центре лазерному принтеру. Ни один из существовавших на тот момент способов подключения не обеспечивал нужную скорость передачи данных.
Напарник по работе, Дэвид Боггс, имел образование радиоинженера. Это Боггс подсказал идею использовать радио в качестве прототипа для среды-носителя. Объединив знания по передаче пакетов с радио, они составили отличную связку. Вместе 22 мая 1973 года они написали внутренний документ, где были описаны механизмы передачи данных по разным видам соединений (по телефонному каналу, по коаксиальному кабелю и по радио) с использованием протоколов ALOHAnet, однако он немного отличался от проекта в Xerox и являлся предпосылкой к созданию Ethernet. Любопытно, что в самом Xerox PARC проект, позже названный Ethernet, взял верх над проектом SIGNET (Simonyi’s Infinitely Glorious NETwork) Чарльза Симони.

Первая версия спецификации (Ethernet I) была выпущена в 1983 году в виде стандарта IEEE 802.3. Стандартом определялась шинная топология сети. Передача данных в сетях этого типа возможна по коаксиальному кабелю со скоростью 10 Мбит/с (стандарты IEEE 10Base5 и 10Base2). В 1985 году была выпущена вторая версия спецификации IEEE 802.3 (Ethernet II), которая изменила структуру пакета данных, обеспечила идентификацию адресов в сети (MAC-addresses) и возможность регистрации уникальных адресов. В 1990 году была выпущена спецификация Ethernet для витых пар (стандарт 10Base-T), в 1991 году — стандарт IEEE 802.3i для неэкранированных витых пар, а в 1993 году — спецификация для волоконно-оптического кабеля (стандарт 10Base-FL). В 1990-х годах начали развиваться беспроводные сети: так называемые радио-Ethernet (базовый стандарт — IEEE 802.11), а также — Fast Ethernet (стандарт 100BaseTX), Gigabit Ethernet (стандарт 100BaseTX). Метод доступа, используемый в кабельных сетях Ethernet — CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection, множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов). Этот протокол описан в Ethernet — и Fast Ethernet-стандартах. В соответствии с этим протоколом устройства начинают передачу данных только после обнаружения свободного канала связи для сокращения между ними количества коллизий. Все версии семейства Ethernet ориентированы на поддержку работы до 1024 узлов сети.

Протокол Ethernet относится к физическому и канальному уровням эталонной модели взаимодействия открытых систем OSI (Open Systems Interconnection). Он описывает порядок доступа в сеть, правила разграничения общей полосы передачи, требования к линии связи и другие важные характеристики. Протокол Ethernet предполагает, что все участники информационного обмена используют общую среду передачи. Это может быть коаксиальный кабель, витая пара, оптическое волокно или даже радиосоединение. Для разграничения общей среды применяется метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD — Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). Суть его будет рассмотрена ниже.

MAC-адреса

При проектировании стандарта Ethernet было предусмотрено, что каждая сетевая карта (равно как и встроенный сетевой интерфейс) должна иметь уникальный шестибайтный номер (MAC-адрес), прошитый в ней при изготовлении. Этот номер используется для идентификации отправителя и получателя кадра, и предполагается, что при появлении в сети нового компьютера (или другого устройства, способного работать в сети) сетевому администратору не придётся настраивать MAC-адрес.

MAC-адрес считывается один раз из ПЗУ при инициализации сетевой карты, в дальнейшем все кадры генерируются операционной системой. Все современные операционные системы позволяют поменять его. Для Windows, начиная, как минимум, с Windows 98, он менялся в реестре. Некоторые драйверы сетевых карт давали возможность изменить его в настройках, но смена работает абсолютно для любых карт.

Некоторое время назад, когда драйверы сетевых карт не давали возможность изменить свой MAC-адрес, а альтернативные возможности не были слишком известны, некоторые провайдеры Internet использовали его для идентификации машины в сети при учёте трафика. Программы из Microsoft Office, начиная с версии Office 97, записывали MAC-адрес сетевой платы в редактируемый документ в качестве составляющей уникального GUID-идентификатора..

Указания по кабельным соединениям для Ethernet

Представленная ниже таблица содержит рекомендации по кабельным соединениям Ethernet для кабелей 10BaseT и 100BaseTX.

Спецификации 10 BASE-T 100BaseTX
Максимальное число сегментов в сети 5
  • С повторителями класса I: 1
  • С повторителями класса II: 2
Максимальное число переходов 1 4
  • С повторителями класса I: нет
  • С повторителями класса II: 1
Максимальное число узлов в сегменте 1024 1024
Требуемый тип кабеля UTP, категория 3, 4 или 5 UTP категории 5 или экранированная витая пара (STP)

1 Hop count = метрика маршрутизации, используемая для измерения расстояния между источником и получателем.

История развития

Идея создания технологии зародилась в 1992 году среди участников альянса, который впоследствии был назван Fast Ethernet Alliance (FEA). Целью была стандартизация указанной новой технологии, способной объединить все последние наработки в сфере кабельной передачи данных. Они успешно выполнили задачу в 1995 году — был принят стандарт-дополнение (к IEEE 802.3) IEEE 802.3u.

Отличия и общее в сравнении с технологией Ethernet:

  • Метод с выделением несущей CSMA/CD, используемый в Ethernet, сохранен в технологии Fast Ethernet.
  • Формат кадра по-прежнему соответствует стандарту IEEE 802.3.
  • Звездообразная топология сетей сохранилась.
  • В качестве сред передачи данных используются традиционные витая пара и волоконно-оптический кабель.

История

Ethernet был результатом исследований, проведенных в Xerox PARC в начале 1970-х годов, а позже превратился в широко применяемый протокол физического и канального уровня . Fast Ethernet увеличил скорость с 10 до 100 мегабит в секунду (Мбит / с). Следующей итерацией стал Gigabit Ethernet, увеличивший скорость до 1000 Мбит / с.

  • Первоначальный стандарт для Gigabit Ethernet был разработан IEEE в июне 1998 года как IEEE 802.3z и требовал оптического волокна . 802.3z обычно обозначается как 1000BASE-X, где -X относится к -CX, -SX, -LX или (нестандартный) -ZX. (Историю появления символа «X» см. .)
  • Стандарт IEEE 802.3ab , ратифицированный в 1999 г., определяет передачу Gigabit Ethernet по неэкранированной витой паре (UTP) категорий 5, 5e или и стал известен как 1000BASE-T. С ратификацией 802.3ab Gigabit Ethernet стал технологией настольных ПК, поскольку организации могли использовать существующую инфраструктуру медных кабелей.
  • IEEE 802.3ah , ратифицированный в 2004 году, добавил еще два стандарта гигабитного волокна: 1000BASE-LX10 (который уже широко применялся как расширение для конкретных поставщиков) и 1000BASE-BX10. Он был частью более крупной группы протоколов, известной как Ethernet на первой миле .

Первоначально Gigabit Ethernet был развернут в магистральных сетях с высокой пропускной способностью (например, в кампусной сети с высокой пропускной способностью). В 2000 году Power Mac G4 и PowerBook G4 от Apple были первыми серийными персональными компьютерами, поддерживающими соединение 1000BASE-T. Это быстро стало встроенной функцией во многих других компьютерах.

Полудуплексные гигабитные каналы, подключенные через концентраторы повторителей, были частью спецификации IEEE, но спецификация больше не обновляется, и используется исключительно полнодуплексная работа с коммутаторами .

Fast Ethernet Connector Pinouts RJ-45

100BaseTX RJ-45 Connector

The Fast Ethernet RJ-45 port actively terminates wire pair 4 and 5 and wire pair 7 and 8. Common-mode termination reduces electromagnetic interference (EMI) and susceptibility to common-mode sources.

The table below shows the pin and corresponding signal for the RJ-45 connector pinouts.

RJ-45 Connector Pinout
Pin Signal
1 TX+
2 TX-
3 RX+
6 RX-

Specifications and Connection Limits for 100-Mbps Transmission

The table below lists cable specifications and connection limits for 100-Mbps transmission.

Parameter RJ-45 MII SC-type
Cable specification Category 52, UTP3, 22 to 24 AWG4 Category 3, r, or 5, 150-ohm UTP or STP, or multimode optical fiber 62.5/125 multimode optical fiber
Maximum cable length 0.5 m (1.64 ft.) (MII-to-MII cable5)
Maximum segment length 100m (328 ft.) for 100BaseTX 1 m (3.28 ft.)6 or 400 m (1312 ft.) for 100BaseFX 100 m (328 ft.)
Maximum network length 200 m (656 ft.)6 (with one repeater) 200 m (656 ft.)6 (with one repeater)

2 EIA/TIA-568 or EIA-TIA-568 TSB-36 compliant.

3 Cisco Systems does not supply Category 5 UTP RJ-45 or 150-ohm STP MII cables. Both are available commercially.

4 AWG = American Wire Gauge. This gauge is specified by the EIA/TIA-568 standard.

5 This is the cable between the MII port on the port adapter and the appropriate transceiver.

6 This length is specifically between any two stations on a repeated segment.

IEEE 802.3u Physical Characteristics

The table below lists the IEEE 802.3u physical characteristics for the Ethernet 100BaseT cable.

Parameter 100BaseT
Data rate (Mbps) 100
Signaling method Baseband
Maximum segment length (in meters) 100 m between DTE7 and repeaters
Media RJ-45: Category 5 UTP MII: Category 3, 4, or 5, 150-ohm UTP or STP, with appropriate transceiver
Topology Star/Hub

7 DTE = data terminal equipment.

5.1 Стек протокола TCP/IP

Стек — это набор протоколов, совместно работающих, но каждый
на своем уровне.

Стек TCP/IP включает в себя 2 основных протокола:

−     TСP — протокол для гарантированной доставки
данных, разбитых на отдельные фрагменты (соответствует транспортному уровню);

−     IP протокол для передачи пакетов, относится к
разряду сетевых протоколов (соответствует физическому, канальному и сетевому
уровням).

Стек TCP/IP выполняет следующие функции:

−         обеспечивает совместимость между компьютерами
разных типов;

−         предоставляет доступ к ресурсам Internet;

−         поддерживает маршрутизацию и используется как
межсетевой

протокол .

6. Защита информации

Защита информации необходима для обеспечения надежной и
безопасной работы пользователя при использовании ресурсов интернет и выявлении
основных источников угроз информации .

Realtek

Кстати, тип используемой технологии передачи данных также определяет вид сетевого адаптера. Самый популярный поставщик адаптеров — компания Realtek.

Изучим основные характеристики на примере модели RTL8139 810X fast ethernet. Этот адаптер является высокоинтегрированным одночиповым контроллером, причем достаточно экономичным. Поддерживает универсальную комбинацию приложений. Оснащен интерфейсом общего доступа шины PCI, обеспечивает максимальную безопасность сети и простоту управления.

Характеристики этого Realtek Fast Ethernet адаптера:

  • Однокристалльный контроллер для локальной шины PCI.
  • Поддерживает согласование скоростей 10 Мбит/с и 100 Мбит/с.
  • Поддерживает многофункциональные возможности PCI.
  • Совместимость с PCI Revision 2.2.
  • Обеспечивает передачу основных данных шины PCI и передачу данных пространства памяти PCI или пространства ввода/вывода операционных регистров RTL8139 810X.
  • Поддерживает режим обратной связи.
  • Возможность работы и в полудуплексном, и в дуплексном режиме.
  • Включает в себя программируемый размер пакета PCI и раннее пороговое значение Tx/Rx.
  • Поддерживает тактовую частоту PCI 16,75 МГц-40 МГц.
  • Совместим со стандартами PC99 и PC2001.
  • Поддержка светодиодных выводов для различных показателей активности сети.
  • Поддерживает автоматическое обнаружение вспомогательной мощности и устанавливает соответствующие возможности регистров управления питанием в пространстве конфигурации PCI.

Кодирование PAM-5

Разобравшись с тем,
какие коды используются для представления
данных, и рассмотрев методы улучшения
самосинхронизирующих и спектральных
свойств этих кодов, попробуем выяснить,
достаточно ли этих мер, чтобы обеспечить
передачу данных на скорости 1000 Мбит/с с
использованием четырехпарного кабеля 5-й
категории.

Как уже отмечалось,
манчестерское кодирование обладает
хорошими самосинхронизирующими свойствами
и в этом смысле не требует каких-либо
доработок, однако максимальная частота
основной гармоники численно равна скорости
передачи данных, то есть количеству
переданных бит в секунду. Этого достаточно
для передачи данных со скоростью 10 Мбит/с,
так как кабель 3-й категории (а в стандарте 10Base-T
может использоваться такой кабель)
ограничен частотами в 16 МГц. Однако
манчестерское кодирование не годится для
передачи данных со скоростью 100 Мбит/с и
выше.

Использование кода NRZI
после дополнительной доработки с помощью
избыточного блочного кода 4B/5B
и скрэмблирования, а также
трехпозиционного кода MLT-3 (с
целью уменьшения максимальной частоты
основной гармоники) позволяет передавать
данные со скоростью 100 Мбит/с по кабелю 5-й
категории. Действительно, при
использовании кода MLT-3
максимальная частота основной гармоники
численно равна одной четвертой от скорости
передачи данных, то есть при скорости
передачи 100 Мбит/с частота основной
гармоники не превосходит 25 МГц, что вполне
достаточно для кабеля 5-й категории. Однако
такой способ не годится для передачи данных
на скорости 1000 Мбит/с.

Поэтому в стандарте 1000Base-T используется принципиально иной способ кодирования.
Для уменьшения тактовой частоты до величин, позволяющих передавать данные по
витым парам категории 5, данные в линии представляются в так называемом коде
PAM-5 (рис. 13). В нем передаваемый сигнал имеет набор
из пяти фиксированных уровней {–2, –1, 0, +1, +2}. Четыре из них используются
для кодирования информационных битов, а пятый предназначен для коррекции ошибок.
На наборе из четырех фиксированных уровней одним дискретным состоянием сигнала
можно закодировать сразу два информационных бита, поскольку комбинация из двух
бит имеет четыре возможные комбинации (так называемые дибиты) — 00, 01, 10 и
11.

Переход к дибитам позволяет в два раза повысить битовую скорость. Чтобы различать
битовую, или информационную, скорость и скорость различных дискретных состояний
сигнала, вводят понятие бодовой скорости. Бод — это количество различных дискретных
состояний сигнала в единицу времени. Поэтому, если в одном дискретном состоянии
кодируется два бита, битовая скорость в два раза больше бодовой, то есть 1 Бод
= 2 бит/с.

Если учесть, что кабель 5-й категории рассчитан на частоту 125 МГц, то есть
способен работать с бодовой скоростью 125 МБод, то информационная скорость по
одной витой паре составит 250 Мбит/с. Вспомним, что в кабеле имеется четыре
витые пары, поэтому если задействовать все четыре пары (рис.
14), то можно повысить скорость передачи до 250 Мбит/сх4=1000 Мбит/с, то
есть достичь желаемой скорости.

Как уже отмечалось, в кодировании PAM-5 имеется пять дискретных уровней, однако
для передачи дибитов используется только четыре уровня. Пятый избыточный уровень
кода (Forward Error Correction, FEC) используется для механизма построения коррекции
ошибок. Он реализуется кодером Треллиса и декодером Витерби. Применение механизма
коррекции ошибок позволяет увеличить помехоустойчивость приемника на 6 дБ.

Формат кадра

Существует несколько форматов Ethernet-кадра.

  • Первоначальный Version I (больше не применяется).
  • Ethernet Version 2 или Ethernet-кадр II, ещё называемый DIX (аббревиатура первых букв фирм-разработчиков DEC, Intel, Xerox) — наиболее распространена и используется по сей день. Часто используется непосредственно протоколом Интернет.


Наиболее распространённый формат кадра Ethernet II

  • Novell — внутренняя модификация IEEE 802.3 без LLC (Logical Link Control).
  • Кадр IEEE 802.3 LLC.
  • Кадр IEEE 802.3 LLC/SNAP.
  • Некоторые сетевые карты Ethernet, производимые компанией Hewlett-Packard, использовали при работе кадр формата IEEE 802.12, соответствующий стандарту 100VG-AnyLAN.

В качестве дополнения Ethernet-кадр может содержать тег IEEE 802.1Q для идентификации VLAN, к которой он адресован, а в нем IEEE 802.1p для указания приоритетности.

Разные типы кадра имеют различный формат и значение MTU.

Варианты реализации[ | код]

Назначение контактов разъёма MDI/MDI-X (TIA/EIA-568-B/A) кабеля UTP 100Base-TX
Контакт Сигнал Цвет
MDI (TIA/EIA-568-B) MDI-X (TIA/EIA-568-A)
1 Передача + Белый/оранжевый Белый/зелёный
2 Передача — Оранжевый Зелёный
3 Приём + Белый/зелёный Белый/оранжевый
4 используется Синий Синий
5 используется Белый/синий Белый/синий
6 Приём — Зелёный Оранжевый
7 используется Белый/коричневый Белый/коричневый
8 используется Коричневый Коричневый

100BASE-TX | код

100BASE-TX обеспечивает передачу данных со скоростью до 100 Мбит/с по кабелю, состоящему из двух витых пар 5-й категории. Обычно передача данных в каждом направлении ведётся по одной витой паре, обеспечивая до 100 Мбит/с общей пропускной способности в дуплексе. Длина линии связи ограничена 100 метрами, но по одному стандартному кабелю, имеющему 4 пары, можно организовать два 100-мегабитных канала связи.

100BASE-T4 | код

Основная статья: 100BASE-T4

100BASE-T4 обеспечивает передачу данных со скоростью до 100 Мбит/с по кабелю, состоящему из четырёх витых пар 3-й категории.

100BASE-FX | код

100BASE-FX использует волоконно-оптический кабель и обеспечивает связь излучением с длиной волны 1310 нм по двум жилам — для приёма (RX) и для передачи (TX). Длина сегмента сети может достигать 400 метров в полудуплексном режиме (с гарантией обнаружения коллизий) и 2 километров в полнодуплексном при использовании многомодового волокна. Работа на бо́льших расстояниях возможна при использовании одномодового волокна. 100BASE-FX не совместим с 10BASE-FL (10-мегабитным вариантом).

100BASE-SX | код

100BASE-SX — удешевлённая альтернатива 100BASE-FX с использованием многомодового волокна и недорогой оптики. 100BASE-SX может работать на расстояниях до 300 метров. Используется та же длина волны, что и в 10BASE-FL. Это обеспечивает, в отличие от 100BASE-FX, обратную совместимость с 10BASE-FL. Благодаря использованию более коротких волн (850 нм) и работы на небольших расстояниях, 100BASE-SX требует менее дорогих оптических компонентов (светодиоды вместо лазеров). Это делает данный стандарт привлекательным для тех, кто модернизирует сеть 10BASE-FL и кому не нужна работа на больших расстояниях.

100BASE-BX | код

100BASE-BX — вариант для работы по одному оптоволокну (в отличие от 100BASE-FX, где используется пара волокон). Используется одномодовое волокно и специальный мультиплексор, который разбивает сигнал на передающие и принимающие волны.

100BASE-LX | код

100BASE-LX обеспечивает передачу данных со скоростью до 100 Мбит/с через оптический кабель по одному одномодовому волокну на длине волны 1310 нм. Максимальная длина сегмента — 15 километров в режиме полного дуплекса.

100BASE-LX10 отличается от 100BASE-LX максимальной длиной сегмента — 10 километров.

100BASE-LX WDM отличается от 100BASE-LX тем, что допускается использование двух длин волн — 1310 нм и 1550 нм. Интерфейсные модули маркируются либо цифрами (длина волны), либо одной латинской буквой A (1310 нм) или B (1550 нм). В паре могут работать только парные интерфейсы: с одной стороны передатчик на 1310 нм, а с другой — на 1550 нм.

Разработка проекта локальной вычислительной сети на основе технологии 1000 Base SX

1. Постановка
задачи

. Выбор типа ЛВС

.1 Одноранговая
сеть

.2 Сети на основе
сервера

.3 Тип сети
данной организации

. Понятие
топологии сети и базовые топологии

.1 Топология
“звезда”

.2 Топология
“общая шина”

.3 Топология
“кольцо”

.4 Топология сети
данной организации

. Сетевые
архитектуры

.1 Технология
Ethernet

.2 Технология
данной организации

. Сетевые
протоколы

.1 Стек протокола
TCP/IP

. Защита
информации

.1 Антивирусная
система

.2 Брандмауэр

. Сетевое
оборудование

.1 Сетевой
адаптер

.2 Концентраторы

.3 Коммутаторы

.4 Маршрутизаторы

.5 Модемы

.6 Сетевое
оборудование данной организации

. Описание
технологического процесса проводки сети

.1 Монтаж
волоконо‒оптических
линий связи

.2 Монтажное
оборудование для работы с оптоволоконным кабелем

. Настройка сети

. Расчет
производительности сети

.1 Расчет длины
кабеля

.2 Расчет
максимально допустимого расстояния между наиболее удаленными рабочими станциями
локальной сети

.3 Расчет частоты
следования кадров в сети

Заключение

Список литературы

Введение

Сеть — это группа компьютеров и других устройств, каким либо
способом соединенных для обмена информации и совместного использования
ресурсов. Основная задача компьютерных сетей состоит в том, чтобы совместно
использовать ресурсы (данные, приложения, периферийные устройства) и
осуществлять интерактивную связь как внутри, какой либо фирмы, так и за её
пределами. Самая простая компьютерная сеть состоит из двух компьютеров
соединенных между собой кабелем, что позволяет им совместно использовать как
ресурсы, так и данные.

Функции сети: распределение данных,
распределение информационных и технических ресурсов, распределение программ,
обмен сообщениями по электронной почте.

Преимущества сети:

−         быстрый обмен информацией между
пользователями;

−         общий для пользователей доступ к ресурсам;

−         оптимальное распределение нагрузки между
несколькими ПК;

−         возможность резервирования данных, повышение
устойчивости

системы к отказам;

−         создание гибкой рабочей среды.

Локально — вычислительная сеть (ЛВС) — это
небольшая группа компьютеров, связанных друг с другом и расположенных обычно в
пределах одного здания или организации. Сеть данного рода предназначена для
сбора, передачи и обработки информации в пределах одной фирмы. Основное
назначение любой вычислительной сети это представление информационных и
вычислительных ресурсов подключенным к ней пользователям .

1. Постановка задачи

Разработать проект локальной вычислительной сети на основе
технологии 1000Base SX для организации занимающей три этажа небольшого здания.
В организации имеется 13 отделов. В пяти отделах находится по семь компьютеров
и одному принтеру, в семи отделах — по девять компьютеров и одному принтеру, в
последнем отделе находится один компьютер, принтер и факсимильный аппарат.

локальная вычислительная сеть сервер топология антивирусный
протокол

Fast Ethernet

Отличие
технологии
Fast Ethernet от Ethernet.

Все отличия технологии Ethernet
и Fast Ethernet
сосредоточенны на физическом уровне. Уровни МАС и LLC в Fast
Ethernet остались абсолютно теми же.
Организация физического уровня технологии Fast Ethernet является более сложной, поскольку в ней
используются три варианта кабельных систем:

Волоконно-оптический многомодовый
кабель(два волокна)

Витая пара категории 5 (две пары)

Витая пара категории 3 (четыре пары)

Коаксиальный кабель в Fast Ethernet

не используется. Сети Fast Ethernet
на разделяемой среде подобно сетям 10Base-T/10Base-F имеет иерархическую
древовидную структуру, построенную на концентраторах. Основным отличием
конфигурации сетей Fast Ethernet
является сокращение диаметра до 200 метров, что объясняется сокращением времени
передачи кадра минимальной длины в 10 раз по сравнению с 10-мегобайтной сетью Ethernet.
Но при использовании коммутаторов протокол Fast Ethernet может работать в дуплексном режиме, в котором нет
ограничения на общую длину сети, а только на отдельные физические сегменты.

100BASE-T — Общий термин для обозначения одного из
трёх стандартов 100 Мбит/с Ethernet, использующий в
качестве среды передачи данных витую пару. Длина сегмента до 200-250 метров. Включает в
себя 100BASE-TX, 100BASE-T4 и 100BASE-T2.

100BASE-TX, IEEE 802.3u — Развитие технологии
10BASE-T, используется топология звезда, задействован
кабель витая пара категории-5, в котором фактически используются 2 пары
проводников, максимальная скорость передачи данных 100 Мбит/с.

100BASE-T4 — 100 MБит/с Ethernet по кабелю
категории-3. Задействованы все 4 пары. Сейчас практически не используется.
Передача данных идёт в полудуплексном режиме.

100BASE-T2 — Не используется. 100 Mбит/с Ethernet

через кабель категории-3. Используется только 2 пары. Поддерживается
полнодуплексный режим передачи, когда сигналы распространяются в противоположных направления по каждой паре. Скорость
передачи в одном направлении — 50 Mбит/с.

100BASE-FX — 100 Мбит/с Ethernet
с помощью оптоволоконного кабеля. Максимальная длина сегмента 400 метров в
полудуплексном режиме (для гарантированного обнаружения коллизий) или 2 километра в
полнодуплексном режиме по многомодовому оптическому волокну
и до 32 километров

по одномодовому.

12 или 24

MPO/MTP коннекторы бывают 12-волоконные и 24-волоконные (см. рис 8). Выбор того или иного варианта определяется исходя из многих факторов: требований проекта, планов расширения, цены, оптических характеристик и т.д. В общем случае, поскольку для функционирования 100 Гбит требуется 20 волокон, использование систем с 24-волокнами является предпочтительным. Кроме того, диаметры 12 и 24-волоконных кабельных сборок, практически, идентичны, что также дает предпочтение 24-волоконным системам поскольку в два раза уменьшает количество кабелей, что облегчает их организацию и уменьшает загрузку кабельной канализации.

Рис. 8. 12- и 24-волоконные MPO коннекторы.

Линии и каналы на основе коннекторов MPO/MTP могут поддерживать скорости 1/10/40/100 Гбит. В случае 1/10 Гбит используется только два волокна, поэтому в данном случае каналы с разъемами MPO/MTP подключаются к кассетам или fanout-сборкам, которые используются в качестве перехода с MPO/MTP на стандартные разъемы LC или SC (см. рис. 9 и 12). Примеры подключения оборудования к кроссам высокой плотности в главной подсистеме, подсистеме сетевого доступа и в зоновой подсистеме по ISO/IEC 24764 даны на pис. 10 и 11. В дальнейшем при переходе с 1/10G на 40/100G все магистральные кабели будут сохранены, а кассеты и коммутационные шнуры на обоих концах канала будут заменяться на MPO/MTP шнуры, которые будут подключаются непосредственно к трансиверам активного оборудования. Для подключения к кабельной системе в активном оборудовании 40/100 Гбит трансиверы активного оборудования используют разъемы MPO/MTP.

Рис. 9. Кассета 2xMTP(12) – 24xLC, OM4, 24-портовая вид спереди и сзади.

Рис. 10. Примеры подключения оборудования к кроссам высокой плотности в главной подсистеме.

Рис. 11. Примеры подключения оборудования к кроссам высокой плотности в главной подсистеме.

Рис. 12. Fanout-сборка 1xMTP(12) – 12xLC, OM3.

Gigabit Ethernet

Спецификация
физичсекой среды
(1000Base-SX, 1000Base-LX).

1000BASE-T, IEEE 802.3ab — Стандарт Ethernet 1 Гбит/с. Используется витая пара категории 5e или
категории 6. В передаче данных участвуют все 4 пары. Скорость передачи данных —
250 Мбит/с по одной паре.

1000BASE-TX, — Стандарт Ethernet 1 Гбит/с, использующий только витую пару категории
6. Практически не используется.

1000Base-X — общий термин для обозначения технологии
Гигабит Ethernet, использующей в качестве среды
передачи данных оптоволоконный кабель, включает в себя 1000BASE-SX, 1000BASE-LX
и 1000BASE-CX.

1000BASE-SX, IEEE 802.3z — 1 Гбит/с Ethernet технология, использует многомодовое
волокно дальность прохождения сигнала без повторителя до 550 метров.

1000BASE-LX, IEEE 802.3z — 1 Гбит/с Ethernet технология, использует многомодовое

волокно дальность прохождения сигнала без повторителя до 550 метров. Оптимизирована для дальних расстояний, при использовании одномодового волокна (до 10 километров).

1000BASE-CX — Технология Гигабит Ethernet

для коротких расстояний (до 25
метров), используется специальный медный кабель
(Экранированная витая пара (STP)) с волновым сопротивлением 150 Ом. Заменён стандартом 1000BASE-T, и сейчас не используется.

1000BASE-LH (Long Haul) — 1 Гбит/с Ethernet

технология, использует одномодовый оптический кабель,
дальность прохождения сигнала без повторителя до 100 километров.

Проблемы
технологии
Gigabit Ethernet.

Обеспечение приемлемого диаметра сети для работы на 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 метров. Необходимо
было решить эту проблему.

Достижение битовой скорости 1000Мбит/с
на оптическом кабеле
. Технология Fibre Channel, физический уровень которой был взят за основу для
оптоволоконной версии Gigabit Ethernet,
обеспечивает скорость передачи данных всего 800Мбит/с.

Использование в качестве кабеля витой пары.

Для решения этих задач пришлось внести изменения
не только в физический уровень, но и в уровень МАС. Для расширения максимального диаметра сети Gigabit Ethernet в полудуплексном
режиме до 200 м
разработчики технологии предприняли достаточно естественные меры, основывающиеся
на известном соотношения времени передачи кадра минимальной длины и временем
двойного оборота.

Минимальный размер кадра был увеличен (без учета преамбулы) с 64 до 512 байт
или до 4096 bt. Соответственно, время двойного
оборота теперь также можно было увеличить до 4095 bt,
что делает допустимым диаметр сети около 200 м при использовании одного повторителя. При двойной задержке сигнала в 10 bt/m оптоволоконные кабели длиной 100 м вносят вклад во время
двойного оборота по 1000 bt, и если повторитель и сетевые
адаптеры будут вносить такие же задержки, как в технологии Fast

Ethernet (данные для которых приводились в предыдущем
разделе), то задержка повторителя в 1000 bt и пары
сетевых адаптеров в 1000 bt дадут в сумме
время двойного оборота 4000 bt, что удовлетворяет
условию распознавания коллизий. Для увеличения длины кадра до требуемой в новой
технологии величины сетевой адаптер должен дополнить поле данных до длины 448 байт так называемый расширением (extention),
представляющим собой поле, заполненное запрещенными символами кода 8В/10В,
которые невозможно принять за коды данных.

Для сокращения накладных расходов при использовании слишком длинных кадров для
передачи коротких квитанций разработчики стандарта разрешили конечным узлам
передавать несколько кадров подряд, без передачи среды другим станциям. Такой
режим получил название Burst Mode
— монопольный пакетный режим. Станция может передать подряд несколько кадров с
общей длиной не более 65 536 бит или 8192 байт. Если станции нужно передать
несколько небольших кадров, то она может не дополнять их до размера в 512 байт,
а передавать 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 BurstLength. Если станция
начала передавать кадр и предел BurstLength
был достигнут 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.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий