Технология Gigabit Ethernet

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
Технология Gigabit Ethernet

Содержание

2. Содержание лекции Технология Gigabit Ethernet. Введение. Появление Gigabit Ethernet Общее между Gigabit Ethernet и Fast Ethernet
3. Технология Gigabit Ethernet. Введение В начале 90-х годов начала ощущаться недостаточная пропускная способность сети Ethernet. Intel
4. Достаточно быстро после появления Fast Ethernet почувствовались определенные ограничения при построении корпоративных сетей. Во многих случаях
5. Появление Gigabit Ethernet Лето 1996 года – создание группы 802.3z для разработки протокола, схожего с Ethernet,
6. Лето 1998 год – окончательное принятие стандарта 802.3z на заседании комитета IEEE 802.3 Осень 1999 год
7. Важно отметить, что Gigabit Ethernet, так же как и его менее скоростные собратья, на уровне протокола
8. По поводу качества обслуживания. Если магистраль сети будет работать со скоростью, превышающей в 20 000 раз
9. Избыточные связи и тестирование оборудования не будут поддерживаться технологией Gigabit Ethernet из-за того, что с этими
10. Общее между Gigabit Ethernet и Fast Ethernet Сохраняются все форматы кадров Ethernet По-прежнему будут существовать полудуплексная
11. Задачи, стоявшие перед разработчиками стандарта Gigabit Ethernet: задача обеспечения приемлемого диаметра сети для полудуплексного режима работы:
12. Средства обеспечения диаметра сети в 200 м на разделяемой среде Увеличение минимального размера кадра (без учета
13. При двойная задержке сигнала в 10 bt/m оптоволоконные кабели длиной 100 м вносят вклад во время
14. Режим Burst Mode - монопольный пакетный режим. Станция может передать подряд несколько кадров с общей длиной
15. Спецификации физической среды стандарта 802.3z В стандарте 802.3z определены следующие типы физической среды: одномодовый волоконно-оптический кабель
16. Многомодовый кабель Для передачи данных по многомодовому волоконно-оптическому кабелю стандарт определяет применение излучателей, работающих на двух
17. Диапазоны значений длины сегментов кабеля стандарта 1000Base-SX:
18. Одномодовый кабель Для спецификации 1000Base-LX в качестве источника излучения всегда применяется полупроводниковый лазер-диод с длиной волны
19. Диапазоны значений длины сегментов кабеля стандарта 1000Base-LX
20. Твинаксиальный кабель В качестве среды передачи данных используется высококачественный твинаксиальный кабель (Twinax) с волновым сопротивлением 150
21. Gigabit Ethernet на витой паре категории 5 Каждая пара кабеля категории 5 имеет гарантированную полосу пропускания
22. Применение метода кодирования РАМ5 Для кодирования данных был применен код РАМ5, использующий 5 уровней потенциала: -2,
23. Для распознавания коллизий и организации полнодуплексного режима используется следующая техника: оба передатчика работают навстречу друг другу
24. Двунаправленная передача по четырем парам UTP категории 5
25. Для отделения принимаемого сигнала от своего собственного приемник вычитает из результирующего сигнала известный ему свой сигнал.
26. Gigabit Ethernet Выводы
27. Выводы Технология Gigabit Ethernet добавляет новую ступень в иерархии скоростей семейства Ethernet величиной в 1000 Мбит/с
29. Скачать презентацию

Слайд 2

Содержание лекции
Технология Gigabit Ethernet. Введение.
Появление Gigabit Ethernet
Общее между Gigabit Ethernet

и Fast Ethernet
Средства обеспечения диаметра сети в 200 метров на разделяемой среде
Спецификации физической среды стандарта 802.3z
Многомодовый кабель
Одномодовый кабель
Твинаксиальный кабель
Gigabit Ethernet на витой паре категории 5
Применение метода кодирования РАМ5
Выводы по технологии Gigabit Ethernet

Слайд 3

Технология Gigabit Ethernet. Введение
В начале 90-х годов начала ощущаться недостаточная пропускная способность

сети Ethernet.
Intel 80286 или 80386 с шинами ISA (8 Мбайт/с) или EISA (32 Мбайт/c) – 1/8 или 1/32 канала “память-диск”.
Клиентские станции с шиной PCI (133 Мбайт/с) – 1/133, что уже недостаточно.
Следовательно, появление Fast Ethernet и 100VG-AnyLAN.

Слайд 4

Достаточно быстро после появления Fast Ethernet почувствовались определенные ограничения при построении

корпоративных сетей.
Во многих случаях серверы, подключенные по 100-мегабитному каналу, перегружали магистрали сетей, работающие также на скорости 100 Мбит/с.
Ощущалась потребность в следующем уровне иерархии скоростей.

Слайд 5

Появление Gigabit Ethernet
Лето 1996 года – создание группы 802.3z для разработки

протокола, схожего с Ethernet, но с битовой скоростью 1000 Мбит/с
Gigabit Ethernet Alliance (Bay Networks (Nortel Networks), Cisco Systems и 3Com)
В качестве первого варианта физического уровня был принят уровень технологии Fiber Channel, с ее кодом 8В/10В

Слайд 6

Лето 1998 год – окончательное принятие стандарта 802.3z на заседании комитета

IEEE 802.3
Осень 1999 год - принятие стандарта 802.3ab (Gigabit Ethernet на витой паре категории 5)
Основная идея разработчиков стандарта Gigabit Ethernet состоит в максимальном сохранении идей классической технологии Ethernet при достижении битовой скорости в 1000 Мбит/с.

Слайд 7

Важно отметить, что Gigabit Ethernet, так же как и его менее

скоростные собратья, на уровне протокола не будет поддерживать:
качество обслуживания
избыточные связи
тестирование работоспособности узлов и оборудования (в последнем случае - за исключением тестирования связи порт-порт, как это делается для Ethernet 10Base-T, 10Base-F и Fast Ethernet)

Слайд 8

По поводу качества обслуживания. Если магистраль сети будет работать со скоростью,

превышающей в 20 000 раз среднюю скорость сетевой активности клиентского компьютера и в 100 раз среднюю сетевую активность сервера с сетевым адаптером 100 Мбит/с, то о задержках пакетов на магистрали во многих случаях можно не заботиться вообще. При небольшом коэффициенте загрузки магистрали 1000 Мбит/с очереди в коммутаторах Gigabit Ethernet будут небольшими, а время буферизации и коммутации на такой скорости составляет единицы и даже доли микросекунд.
Если все же магистраль загрузится на достаточную величину, то приоритет чувствительному к задержкам или требовательному к средней скорости трафику можно предоставить с помощью техники приоритетов в коммутаторах. Зато можно будет пользоваться весьма простой (почти как Ethernet) технологией, принципы работы которой известны практически всем сетевым специалистам.

Слайд 9

Избыточные связи и тестирование оборудования не будут поддерживаться технологией Gigabit Ethernet

из-за того, что с этими задачами хорошо справляются протоколы более высоких уровней, например Spanning Tree. Поэтому разработчики технологии решили, что нижний уровень просто должен быстро передавать данные, а более сложные и более редко встречающиеся задачи (например, приоритезация трафика) должны передаваться верхним уровням.

Слайд 10

Общее между Gigabit Ethernet и Fast Ethernet
Сохраняются все форматы кадров Ethernet
По-прежнему

будут существовать полудуплексная версия протокола, поддерживающая метод доступа CSMA/CD, и полнодуплексная версия, работающая с коммутаторами
Поддерживаются все основные виды кабелей, используемых в Ethernet и Fast Ethernet: волоконно-оптический, витая пара категории 5, коаксиал
Для сохранения данных свойств были внесены изменения не только в физический уровень, но и в уровень MAC

Слайд 11

Задачи, стоявшие перед разработчиками стандарта Gigabit Ethernet:
задача обеспечения приемлемого диаметра сети

для полудуплексного режима работы: 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.
достижение битовой скорости 1000 Мбит/с на основных типах кабелей: даже для оптоволокна достижение такой скорости представляет некоторые проблемы, так как технология Fibre Channel, физический уровень которой был взят за основу для оптоволоконной версии Gigabit Ethernet, обеспечивает скорость передачи данных всего в 800 Мбит/с.
поддержка кабеля на витой паре
Все эти задачи были успешно решены!

Слайд 12

Средства обеспечения диаметра сети в 200 м на разделяемой среде
Увеличение минимального

размера кадра (без учета преамбулы) с 64 до 512 байт или до 4096 bt
Увеличение времени двойного оборота до 4095 bt, что делает допустимым диаметр сети около 200 м при использовании одного повторителя

Слайд 13

При двойная задержке сигнала в 10 bt/m оптоволоконные кабели длиной 100

м вносят вклад во время двойного оборота по 1000 bt. Если повторитель и сетевые адаптеры будут вносить такие же задержки, как в технологии Fast Ethernet, то задержка повторителя в 1000 bt и пары сетевых адаптеров в 1000 bt дадут в сумме время двойного оборота 4000 bt
Для увеличения длины кадра до требуемой величины 512 байт сетевой адаптер дополняет поле данных до длины 448 байт так называемым расширением (extention)

Слайд 14

Режим Burst Mode - монопольный пакетный режим. Станция может передать подряд

несколько кадров с общей длиной не более 65536 бит или 8192 байт (Предел Burst-Length )
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

Слайд 15

Спецификации физической среды стандарта 802.3z
В стандарте 802.3z определены следующие типы физической

среды:
одномодовый волоконно-оптический кабель
многомодовый волоконно-оптический кабель 62,5/125
многомодовый волоконно-оптический кабель 50/125
двойной коаксиал с волновым сопротивлением 75 Ом

Слайд 16

Многомодовый кабель
Для передачи данных по многомодовому волоконно-оптическому кабелю стандарт определяет применение

излучателей, работающих на двух длинах волн: 1300 и 850 нм
Для многомодового оптоволокна стандарт 802.3z определил спецификации:
1000Base-SX (длины волны 850 нм)
1000Base-LX (длины волны 1300 нм)

Слайд 17

Диапазоны значений длины сегментов кабеля стандарта 1000Base-SX:

Слайд 18

Одномодовый кабель
Для спецификации 1000Base-LX в качестве источника излучения всегда применяется

полупроводниковый лазер-диод с длиной волны 1300 нм
Спецификация 1000Base-LX может работать как с многомодовым, так и с одномодовьм кабелем

Слайд 19

Диапазоны значений длины сегментов кабеля стандарта 1000Base-LX

Слайд 20

Твинаксиальный кабель
В качестве среды передачи данных используется высококачественный твинаксиальный кабель (Twinax)

с волновым сопротивлением 150 Ом (2х75 Ом)
Данные посылаются одновременно по паре проводников, каждый из которых окружен экранирующей оплеткой. При этом получается режим полудуплексной передачи
Для обеспечения полнодуплексной передачи необходимы еще две пары коаксиальных проводников

Слайд 21

Gigabit Ethernet на витой паре категории 5
Каждая пара кабеля категории 5

имеет гарантированную полосу пропускания до 100 МГц. Для передачи данных со скоростью 1000 Мбит/с необходимо организовать параллельную передачу одновременно по всем 4 парам кабеля.
Это сразу уменьшило скорость передачи данных по каждой паре до 250 Мбит/с.
Но и для такой скорости было необходимо придумать метод кодирования, который имел бы спектр не выше 100 МГц

Слайд 22

Применение метода кодирования РАМ5
Для кодирования данных был применен код РАМ5, использующий

5 уровней потенциала: -2, -1, 0, +1, +2.
За один такт по одной паре передается 2,322 бит информации
Снижение тактовой частоты с 250 МГц до 125 МГц
Если использовать не все коды, а передавать 8 бит за такт (по 4 парам), то выдерживается требуемая скорость передачи в 1000 Мбит/с и еще остается запас неиспользуемых кодов
Код РАМ5 на тактовой частоте 125 МГц укладывается в полосу 100 МГц кабеля категории 5

Слайд 23

Для распознавания коллизий и организации полнодуплексного режима используется следующая техника:
оба передатчика

работают навстречу друг другу по каждой из 4 пар в одном и том же диапазоне частот, так как используют один и тот же потенциальный код РАМ5

Слайд 24

Двунаправленная передача по четырем парам UTP категории 5

Слайд 25

Для отделения принимаемого сигнала от своего собственного приемник вычитает из результирующего

сигнала известный ему свой сигнал. Для выполнения данной операции используются цифровые сигнальные процессоры - DSP (Digital Signal Processor)
При полудуплексном режиме работы получение встречного потока данных считается коллизией, а для полнодуплексного режима работы - нормальной ситуацией

Слайд 26

Gigabit Ethernet
Выводы

Слайд 27

Выводы
Технология Gigabit Ethernet добавляет новую ступень в иерархии скоростей семейства Ethernet

величиной в 1000 Мбит/с
Разработчики технологии Gigabit Ethernet сохранили большую степень преемственности с технологиями Ethernet и Fast Ethernet:
использует те же форматы кадров
работает в полнодуплексном и полудуплексном режимах
поддерживает на разделяемой среде тот же метод доступа CSMA/CD с минимальными изменениями

Технология Gigabit Ethernet

Содержание

Содержание лекцииТехнология Gigabit Ethernet. Введение. Появление Gigabit EthernetОбщее между Gigabit Ethernet

Технология Gigabit Ethernet. ВведениеВ начале 90-х годов начала ощущаться недостаточная пропускная способность

Достаточно быстро после появления Fast Ethernet почувствовались определенные ограничения при построении

Появление Gigabit EthernetЛето 1996 года – создание группы 802.3z для разработки

Лето 1998 год – окончательное принятие стандарта 802.3z на заседании комитета

Важно отметить, что Gigabit Ethernet, так же как и его менее

По поводу качества обслуживания. Если магистраль сети будет работать со скоростью,

Избыточные связи и тестирование оборудования не будут поддерживаться технологией Gigabit Ethernet

Общее между Gigabit Ethernet и Fast EthernetСохраняются все форматы кадров EthernetПо-прежнему

Задачи, стоявшие перед разработчиками стандарта Gigabit Ethernet:задача обеспечения приемлемого диаметра сети

Средства обеспечения диаметра сети в 200 м на разделяемой средеУвеличение минимального

При двойная задержке сигнала в 10 bt/m оптоволоконные кабели длиной 100

Режим Burst Mode - монопольный пакетный режим. Станция может передать подряд

Спецификации физической среды стандарта 802.3zВ стандарте 802.3z определены следующие типы физической

Многомодовый кабельДля передачи данных по многомодовому волоконно-оптическому кабелю стандарт определяет применение