Лекция "Сравнение Ethernet "

тема 4 вопрос 25 сравнение Ethernet fast ethernet gigabit и 10gigabit ethernet Fast EtherNet IEEE 802.3u Все отличия FastEtherNet и EtherNet сосредоточены на физическом уровне. Уровни MAC и LLC  вFastEtherNet остались без изменения. Для технологии Fast Ethernet разработаны различные варианты физического уровня, отличающиеся не  только типом кабеля и электрическими параметрами импульсов, как это сделано в технологии 10 Мб/с  Ethernet, но и способом кодирования сигналов, и количеством используемых в кабеле проводников. Организация физического уровня технологии EtherNet является более сложной, чем классический  Ethernet. Физический уровень включает три элемента: Уровень согласования нужен для того, чтобы уровень MAC, рассчитанный на интерфейс AUI мог работать с физическим уровнем через интерфейс MII Независимый от среди интерфейс (MediaIndependentInterface, MII) поддерживает  независимый от используемой физической среды способ обмена данными между MAC­подуровнем и  подуровнем PHY. Интерфейс MII располагается между MAC­подуровнем и подуровнями кодирования  сигнала, которых в стандарте FastEthernetтри ­ FX, TX и T4. Устройство физического уровня (PhysicalLayerDevice, PHY) обеспечивает кодирование  данных, поступающих от MAC­подуровня для передачи их по кабелю определенного типа,  синхронизацию передаваемых по кабелю данных, а также прием и декодирование данных в узле­ приемнике.  Поскольку одной из целей разработки было обеспечение максимальной преемственности, было принято решение увеличить скорость за счет сокращения до 10 нс битового интервала (против100 нс в Ethernet).  При этом максимально допустимое время оборота сигнала составило 2,6 мкс, поэтому максимальный  диаметр сегмента Fast Ethernet составляет 205 м. Спецификации физической среды Fast Ethernet 100BASE­TX ­ задействована витая пара категории 5, фактически используются только  две неэкранированные пары проводников, поддерживается дуплексная передача данных, расстояние до  100 м. 100BASE­T4 — стандарт, использующий витую пару категории 3. Задействованы все  четыре пары проводников, передача данных идёт в полудуплексе. Максимальная длина сегмента 100  метров. Практически не используется. 100BASE­T2 — стандарт, использующий витую пару категории 3. Задействованы только две пары проводников. Поддерживается полный дуплекс, когда сигналы распространяются в  противоположных направления по каждой паре. Скорость передачи в одном направлении — 50 Мбит/с.  Практически не используется.                  100BASE­SX — стандарт, использующий многомодовое оптоволокно (2 жилы).  Максимальная длина сегмента 400 метров в полудуплексе (для гарантированного обнаружения  коллизий) или 2000 метров в полном дуплексе. 100BASE­FX — стандарт, использующий одномодовое оптоволокно. Максимальная  длина ограничена только величиной затухания в оптоволоконном кабеле и мощностью передатчиков. 100BASE­FX WDM ­стандарт, использующий одномодовое оптоволокно. Максимальная длина ограничена только величиной затухания в оптоволоконном кабеле и мощностью передатчиков.  Интерфейсы бывают двух видов, отличаются длиной волны передатчика и маркируются одной  латинской буквой: T (пере­датчик 1550 нм, приемник 1310нм) или R (передатчик 1310нм, приемник  1550нм). В паре могут работать только парные интерфейсы: с одной стороны пер е­датчик на 1310 нм, а с другой —на 1550 нм. Gigabit Ethernet Основное новшество состояло в десятикратном (по сравнению с Fast Ethernet) уменьшении  длительности битового интервала– до 1 нс. В связи с ограничениями, накладываемыми методом CSMA/CD на длину кабеля, версия  GigabitEtherNetдля разделяемой среды допускала бы длину сегмента всего в 25м. Для увеличения  длины сегмента до 200м изменили: Минимальный размер кадра был увеличен с 64 до 512 байт; Соответственно время оборота увеличено до 4095 битовых интервалов. GMII интерфейс. Среданезависимый интерфейс GMII (gigabit media independent interface) обеспечивает  взаимодействие между уровнем MAC и физическим уровнем. GMII интерфейс является расширением интерфейса MII и может поддерживать скорости 10, 100 и 1000 Мбит/с. Он имеет отдельные 8 битные приемник и передатчик, и может поддерживать как  полудуплексный, так и дуплексный режимы. Спецификации физической среды Gigabit Ethernet 1000BASE­T, IEEE 802.3ab —использует витую пару категорий 5e. В передаче данных  участвуют все 4 пары со скоростью 250 Мбит/с по одной паре. Используется метод кодирования PAM5, частота основной гармоники 62,5 МГц. 1000BASE­TX, использует раздельную приёмо­передачу (2 пары на передачу, 2 пары на  приём, по каждой паре данные передаются со скоростью 500 Мбит/с), кабеля 6 категории. На основе  данного стандарта практически не было создано продуктов, хотя 1000BASE­TX использует более  простой протокол, чем стандарт 1000BASE­T 1000BASE­SX, IEEE 802.3z — стандарт, использующий многомодовое оптоволокно.  Длина сегмента до 550 метров. 1000BASE­LX, IEEE 802.3z — стандарт, использующий одномодовое или многомодовое оптоволокно. Длина сегмента до 5000 метров. 1000BASE­LX10, IEEE 802.3ah ­ стандарт, использующий одномодовое оптоволокно.  Дальность прохождения сигнала без повторителя до 10 километров. 1000BASE­CX — стандарт для коротких расстояний (до 25 метров), использующий  твинаксиальный кабель с волновым сопротивлением 150 Ом. Заменён стандартом 1000BASE­T и сейчас не используется. 1000BASE­LX WDM ­ расширение стандарта LX, позволяющее по одному оптическому  волокну одномодового кабеля передавать сигнал до 40км. Интерфейсы бывают двух видов, отличаются       длиной волны передатчика и маркируются одной латинской буквой T (передатчик 1550 нм, приемник  1310нм) или R(передатчик 1310нм, приемник 1550 нм). 1000BASE­ZX не стандартизированный, однако использующееся расширение стандарта  LX. Позволяет передавать сигнал на расстояние до 80 км по одномодовому оптоволокну. 1000BASE­LH (Long Haul) — стандарт, использующий одномодовое оптоволокно.  Дальность прохождения сигнала без повторителя до 100 километров. 10Gigabit Ethernet Строение физического интерфейса вполне типично, он состоит из трех уровней: PCS (Physical Coding  Sublayer), отвечающий за управление передаваемыми битовыми последовательностями, PMA (Physical  Medium Attachment) ­преобразование группы кодов в последовательный поток бит и обратно, плюс  синхронизация, и PMD (Physical Media Dependent), преобразующий биты в оптические сигналы.  Традиционно, они выполнены логически независимыми друг от друга частями. Спецификации физической среды 10Gigabit Ethernet 10GBASE­SR ­ Технология 10 Гигабит Ethernet для коротких расстояний (до  300метров), используется многомодовое оптоволокно. 10GBASE­LR и 10GBASE­ER ­ эти стандарты поддерживают расстояния до 10 и 40 (80) километров соответственно. 10GBASE­LR использует лазеры 1310 нм, а 10GBASE­ER лазеры 1550 нм. 10GBASE­LX4 ­использует уплотнение по длине волны для поддержки расстояний от  240 до 300 метров по многомодовому оптоволокну, IEEE 802.3 Clause 48 PCSи технологию «грубый»  WDM. Данная спецификация позволяет поддерживать два типа оптоволокна. При использовании  многомодового оптоволокна длина участка может достигать до 300 м, при скорости 10 Гбит/с, а при  использовании одномодового оптоволокна расстояние увеличивается до 10 километров. Это  достигается использованием 4­х лазерных источников, работающих на уникальных длинах волн в  диапазоне 1300 нм. 10GBASE­LRM (Long Reach Multimode) также известный как IEEE 802.3aq, использует  IEEE 802.3 Clause 49 64B/66BPCSи 1310 нм лазерные излучатели. Это обеспечивает передачу данных,  используя многомодовый оптический кабель, со скоростью 10.3125 Гбит/с. 10GBASE­LRM  поддерживает расстояния в 220 метров, при использовании многомодового оптического кабеля 10GBASE­ZR. Некоторые производители создали сменные интерфейсные устройства,  для работы на расстоянии до 80 км. Так как эти устройства не определены стандартом IEEE 802.3ae,,  изготовители создали свою спецификацию 10GBASE­ZR, описанную в спецификации OC­192/STM­64  SDH/SONET. Сравнение Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit и 10Gigabit Ethernet . Применение GE и 10GE. Gigabit Ethernet Основой гигабитного Ethernet является стандарт IEEE 802.3z, который был утвержден в 1998  году. Однако в июне 1999 года к нему вышло дополнение ­ стандарт гигабитного Ethernet по  медной витой паре 1000BaseT.57. 10 Гигабит Ethernet Новый стандарт 10 Гигабит Ethernet включает в себя семь стандартов физической среды для LAN,  MAN и WAN. В настоящее время он описывается поправкой IEEE 802.3ae и должен войти в  следующую ревизию стандарта IEEE 802.3. ∙ 10GBASE­CX4 — Технология 10 Гигабит Ethernet для коротких расстояний (до 15 метров),  используется медный кабель CX4 и коннекторы InfiniBand. ∙ 10GBASE­SR — Технология 10 Гигабит Ethernet для коротких расстояний (до 26 или 82 метров, в  зависимости от типа кабеля), используется многомодовое оптоволокно. Он также поддерживает  расстояния до 300 метров с использованием нового многомодового оптоволокна (2000 МГц/км). ∙ 10GBASE­LX4 — использует уплотнение по длине волны для поддержки расстояний от 240 до 300  метров по многомодовому оптоволокну. Также поддерживает расстояния до 10 километров при  использовании одномодового оптоволокна. ∙ 10GBASE­T, IEEE 802.3an­2006 — принят в июне 2006 года после 4 лет разработки. Использует  экранированную витую пару. Расстояния — до 100 метров. Стандарт 10 Гигабит Ethernet ещё слишком молод, поэтому потребуется время, чтобы понять, какие из  вышеперечисленных стандартов передающих сред будут реально востребованы на рынке. Сравнение Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit и 10Gigabit Ethernet . Применение GE и 10GE. ∙ Потребности в высокоскоростной и в то же время недорогой технологии для подключения к сети  мощных рабочих станций привели в начале 90­х годов к созданию инициативной группы, которая  занялась поисками нового Ethernet ­ такой же простой и эффективной технологии, но работающей на  скорости 100 Мбит/с. ∙ 1995 год: комитет 802.3 утвердил стандарт Fast Ethernet, почти полностью повторяющий технологию  Ethernet 10 Мбит/с, а специально созданный комитет 802.12 утвердил стандарт технологии l00VG­ AnyLAN, которая сохраняла формат кадра Ethernet, но существенно изменяла метод доступа. ∙ Технология Fast Ethernet сохранила в неприкосновенности метод доступа CSMA/CD, оставив в нем  тот же алгоритм и те же временные параметры в битовых интервалах (сам битовый интервал  уменьшился в 10 раз). Все отличия Fast Ethernet от Ethernet проявляются на физическом уровне. ∙ Стандарты l00Base­TX/FX могут работать в полнодуплексном режиме. ∙ Максимальный диаметр сети Fast Ethernet равен приблизительно 200 м, а более точные значения  зависят от спецификации физической среды. В домене коллизий Fast Ethernet допускается не более  одного повторителя класса I (позволяющего транслировать коды 4В/5В в коды 8В/6Т и обратно) и не  более двух повторителей класса II (не позволяющих выполнять трансляцию кодов). ∙ Технология Fast Ethernet при работе на витой паре позволяет за счет процедуры автопереговоров двум портам выбирать наиболее эффективный режим работы ­ скорость 10 Мбит/с или 100 Мбит/с, а также  полудуплексный или полнодуплексный режим.∙ В технологии l00VG­AnyLAN арбитром, решающим вопрос о предоставлении станциям доступа к  разделяемой среде, является концентратор, поддерживающий метод Demand Priority ­ приоритетные  требования. Метод Demand Priority оперирует с двумя уровнями приоритетов, выставляемыми  станциями, причем приоритет станции, долго не получающей обслуживания, повышается динамически. ∙ Концентраторы VG могут объединяться в иерархию, причем порядок доступа к среде не зависит от  того, к концентратору какого уровня подключена станция, а зависит только от приоритета кадра и  времени подачи заявки на обслуживание. ∙ Технология l00VG­AnyLAN поддерживает кабель UTP категории 3, причем для обеспечения скорости 100 Мбит/с передает данные одновременно по 4­м парам. Имеется также физический стандарт для  кабеля UTP категории 5, кабеля STP Type 1 и волоконно­оптического кабеля.