Спецификации физической среды Gigabit Ethernet (1000 Мбит/с)

Gigabit Ethernet – общий термин, описывающий спецификации Ethernet для передачи данных на скорости до 1000 Мбит/с (1 Гбит/с). Технология Gigabit Ethernet является развитием технологии Fast Ethernet.

Общее с предыдущими технологиями Ethernet:

● формат кадров;

● полудуплексный режим работы с методом доступа CSMA/CD и дуплексный режим для работы с коммутаторами;

● поддержка всех основных видов кабеля.

Для сохранения совместимости с технологиями Ethernet и Fast Ethernet были внесены изменения на физическом уровне и МАС-подуровне.

При работе в полудуплексном режиме возникают проблемы, связанные с максимальной протяженностью сети и ее пропускной способностью. При передаче данных на скорости 1000 Мбит/с диаметр сети составляет около 20 м. Это ограничение возникает из-за временных требований метода доступа CSMA/CD. Для увеличения диаметра сети при работе в полудуплексном режиме используются методы:

● Carrier extension (расширение несущей): используется МАС-подуровнем для увеличения времени, в течении которого может быть распознана коллизия. Для этого физический уровень устройства-отправителя увеличивает размер передаваемого кадра путем добавления в его конец битов расширения. Физический уровень устройства-получателя удаляет эти биты. Из-за большого количества битов расширения эффективная пропускная способность сети получается чуть больше, чем у Fast Ethernet.

● Packet burst (пакетная передача): используется МАС-подуровнем для минимизации издержек, связанных с добавлением битов расширения. Этот метод позволяет МАС-подуровню отправлять последовательность кадров, не прерывая при этом контроль над средой передачи. Для разделения кадров внутри пакета МАС-подуровень устройства-отправителя использует биты расширения, чтобы другие устройства видели, что сеть занята и не пытались передать данные, пока не закончится пакет.

При работе в полнодуплексном режиме эти методы не нужны.

Физическая спецификация технологии Gigabit Ethernet включает следующие среды передачи данных:

● 1000BASE-T: используются четыре пары проводников кабеля на основе неэкранированной витой пары (UTP) категории 5, 5е; все четыре пары одновременно используются для полнодуплексной передачи; разъем 8P8C (RJ-45); кодирование выполняется с помощью 5-уровневого кода РАМ; сигнальная скорость каждой пары проводников составляет 125 Мбод. Поддерживает работу в полудуплексном (метод CSMA/CD) и полнодуплексном режимах. Максимальная длина сегмента - не более 100 м. Поддерживается функция автоматического определения полярности кабеля на основе витой пары, энергоэффективный Ethernet (ЕЕЕ). Функция автосогласования согласует три скорости передачи – 10,100 и 1000 Мбит/с, два режима работы – полнодуплексный и полудуплексный, возможность работы в режиме низкого энергопотребления (ЕЕЕ) и роли master – slave.

Следующие спецификации объединены под общим названием 1000BASE-X:

● 1000BASE-SX (Short Wavelength): используется два волокна многомодового волоконно-оптического кабеля 50/125 мкм и 62.5/125 мкм; передача и прием ведутся на длине волны 850 нм; кодирование 8B/10B; сигнальная скорость составляет 1250 Мбод. Поддерживает работу в полу- и полнодуплексном режимах. Длина сегмента - до 550 м (кабель 50/125 мкм), до 275 м (кабель 62.5/125 мкм). Поддерживается автосогласование режимов работы (полнодуплексный/ полудуплексный).

● 1000BASE-LX (Long Wavelength): используется два волокна многомодового волоконно-оптического кабеля 50/125 мкм и 62.5/125 мкм или одномодового оптического кабеля; передача и прием ведутся на длине волны 1300 нм; кодирование 8B/10B; сигнальная скорость составляет 1250 Мбод. Поддерживает работу в полу- и полнодуплексном режимах. Длина сегмента - до 550 м (многомодовый кабель), до 5000 м (одномодовый кабель). Поддерживается автосогласование режимов работы (полнодуплексный/полудуплексный).

● 1000BASE-CX: используется твинаксиальный кабель (высококачественный сбалансированный экранированный медный кабель 150 Ом) длиной до 25 м. Сигнальная скорость составляет 1250 Мбод. Используется разъем DE-9. Поддерживается автосогласование режимов работы (полнодуплексный/ полудуплексный).

Следующие спецификации используются для создания каналов связи «точка-точка» с расстоянием до 10 000 м (основное приложение – организация магистральных каналов):

● 1000BASE-LX10: используется два волокна одномодового или многомодового 50/125 мкм и 62.5/125 мкм волоконно-оптического кабеля; передача и прием ведутся на длине волны 1310 нм. Длина сегмента - до 550 м (многомодовый кабель), до 10 000 м (одномодовый кабель).

● 1000BASE-BX10: используется одно волокно одномодового волоконно-оптического кабеля для одновременной передачи и приема сигналов на разных длинах волн (интерфейс для сетей WDM); передача ведется на длине волны 1310 нм (восходящий поток), прием - на длине волны 1490 нм (нисходящий поток). Длина сегмента - до 10 000 м.

Следующие спецификации являются собственной разработкой производителей и не входят в стандарт:

● 1000BASE-ZX: используется два волокна одномодового волоконно-оптического кабеля; передача и прием ведутся на длине волны 1550 нм. Длина сегмента, обеспечиваемая оборудованием D-Link - до 80 000 м.

● 1000BASE-LH (Long Haul): используется два волокна одномодового волоконно-оптического кабеля. Длина сегмента - до 100 000 м.