1000-Мегабітні версії Ethernet. (Gigabit Ethernet)

Часові параметри 1000-мегабітних версій мереж Ethernet:

Параметр	Значення
Біт-тайм (Bit Time)	1 нсек
Слот-тайм (Slot Time)	4096 біт-таймів
Міжкадровий проміжок (Interframe Spacing)	96 біт-таймів
Кількість спроб передачі (Collision Attempt Limit)	16
Кількість спроб збільшення часу очікування (Collision Backoff Limit)	10
Розмір кадру-заглушки (Collision Jam Size)	32 біти
Максимальний розмір кадру	1518 байт
Мінімальний розмір кадру	512 біт (64 байти)
Максимальний розмір пакету (Burst Limit)	65536 біт

Формат кадру мереж Gigabit Ethernet нічим не відрізняється від попередніх, повільніших версій. Основні відмінності полягають у реалізації фізичного рівня.

У зв’язку із зростанням швидкості передачі одного біта критичним стає питання синхронізації. Крім того, зросла частота передачі даних, що робить сигнал більш сприйнятливим до шумів. Для підвищення надійності передачі інформації кодування також відбувається у два етапи.

1000Base-T (IEEE 802.3ab) – забезпечує передачу інформації на швидкості 1 Гб/с через виту пару категорії 5 і вище. Це дозволяє використовувати в якості середовища передачі даних існуючі структуровані кабельні системи, враховуючи, що максимальна довжина сегменту незмінна – 100 м. Для передачі інформації на швидкості 1 Гб/с використовуються всі 4 пари, при чому кожна з них забезпечує 250 Мб/с за рахунок повнодуплексного режиму роботи. Дані на передаючій станції розділяються на 4 паралельних потоки, кодуються, передаються, і збираються приймачем у єдиний потік.

Рис. 1.6.9. Передача інформації витою парою у технології 1000Base-T

Технологія 1000Base-T використовує лінійну схему кодування 4D-PAM5. При цьому у ненавантаженому кабелі присутні 9 рівнів напруги, а при передачі даних – 17. При такій кількості станів та впливі зовнішніх шумів сигнал більше нагадує аналоговий, ніж цифровий. Як аналогова, дана система є більш сприйнятливою до шумів.

1000Base-Cx – технологія дозволяє передавати інформацію на швидкості 1000 Мб/с через екрановану виту пару. Максимальна довжина сегменту при цьому не повинна перевищувати 25 м. В якості схеми лінійного кодування використовується 8В/10В.

1000Base-Sx – технологія для передачі інформації через багатомодове оптоволокно, використовуючи джерело випромінювання, яке працює на довжині хвилі 850 нм. При використанні 62,5-мікронного кабеля максимальна довжина сегмента складає 220 м, а при використанні 50-мікронного вона зростає до 550 м. При цьому передбачається повнодуплексний режим роботи; при роботі в напівдуплексі довжина сегменту має становити менше 100 м.

1000Base-Lx – специфікація для передачі інформації через багато- або одномодове оптоволокно із джерелом випромінювання на довжині хвилі 1310 нм. При цьому довжини сегментів розподілені таким чином:

• багатомодовий кабель 62,5мк та 50 мк – 550 м;

• одномодовий кабель 10 мк – 5 км.

Для обох специфікацій максимальна довжина сегменту залежить ще і від смуги пропускання кабелю.

Середовище	Смуга пропускання, МГц/км	Довжина сегменту, м
1000Base-Sx
Багатомодовий, 62,5 мк	160	220
Багатомодовий, 62,5 мк	200	275
Багатомодовий, 50 мк	400	550
Багатомодовий, 50 мк	500	550
1000Base-Lx
Багатомодовий, 62,5 мк	500	550
Багатомодовий, 50 мк	400	550
Багатомодовий, 50 мк	500	550
Одномодовий, 10 мк	Не визначено	5000

Дані параметри є теоретичними і розраховані на найгірші пропускні здатності багатомодового оптоволокна. Реальні кабелі володіють смугами пропускання від 600 до 1000 МГц/км, тому їх довжини можна збільшувати до 800 м.

Оптоволоконні специфікації Gigabit Ethernet використовують логічне кодування 8В/10В та лінійну схему NRZ. Використання таких спрощених схем можливе завдяки передачі інформації безперешкодно на великих швидкостях.

10-гігабітні версії Ethernet. (IEEE 802.3ae)

Часові параметри 10-гігабітних версій мереж Ethernet:

Параметр	Значення
Біт-тайм (Bit Time)	0,1 нсек
Слот-тайм (Slot Time)	Не визначено*
Міжкадровий проміжок (Interframe Spacing)	96 біт-таймів
Кількість спроб передачі (Collision Attempt Limit)	Не визначено*
Кількість спроб збільшення часу очікування (Collision Backoff Limit)	Не визначено*
Розмір кадру-заглушки (Collision Jam Size)	Не визначено*
Максимальний розмір кадру	1518 байт
Мінімальний розмір кадру	512 біт (64 байти)
Максимальний розмір пакету (Burst Limit)	Не визначено*

* в даних версіях Ethernet не використовується напівдуплексний режим роботи, тому параметри слот-тайму та обробки колізій не застосовуються.

Формат кадру мереж Gigabit Ethernet нічим не відрізняється від попередніх версій, завдяки чому вони всі сумісні між собою.

10Gb Ethernet вже не розглядається як виключно технологія локальних мереж. Розширення максимальної довжини сегменту до 40 км і сумісність із синхронними оптичними мережами (SONET, Synchronous Optical Network) та відповідність стандартам синхронної цифрової ієрархії (SDH, Synchronous Digital Hierarchy) робить цю технологію цілком прийнятною для використання у глобальних мережах.

10Gb Ethernet підтримує наступні специфікації фізичного рівня:

• 10GBase-SR – призначений для передачі інформації на короткі відстані через існуючі кабельні системи на основі багатомодового оптоволоконного кабелю.

• 10GBase-LX4 – використовує спектральне ущільнення (WDM, Wave Division Multiplexing); працює на середніх відстанях при передачі через багатомодове оптоволокно та на великих – через одномодове.

• 10GBase-LR, 10GBase-ER – підтримують передачу інформацїі на відстань до 40 км при передачі через одномодове оптоволокно.

• 10GBase-SW, 10GBase-LW, 10GBase-EW – відомі під загальною назвою 10GBase-W; призначені для роботи з ОС-192 синхронними транспортними модулями (STM, Synchronous Transport Module) мереж SONET/SDH.

Передача інформації у 10Гб технологіях покладається на чітке часове узгодження біт, що дозволяє відділити дані від шумів на фізичному рівня. Для цього використовується синхронізація та двохетапне кодування.

Незважаючи на використання в якості середовища передачі даних лише оптоволокна, деякі із специфікацій розраховані на роботу на порівняно малих відстанях. Також через відсутність напівдуплексного режиму роботи не використовуються повторювачі.

Специфікація	Довжина хвилі	Середовище	Смуга пропускання, МГц/км	Максимальна відстань, м
10GBase-LX4	1310 нм	62,5 мк багатомод.	500	300
10GBase-LX4	1310 нм	50 мк багатомод.	400	240
10GBase-LX4	1310 нм	50 мк багатомод.	500	300
10GBase-LX4	1310 нм	10 мк одномод.	Не визначено	10000
10GBase-S	850 нм	62,5 мк багатомод.	160	26
10GBase-S	850 нм	62,5мк багатомод.	200	33
10GBase-S	850 нм	50 мк багатомод.	400	66
10GBase-S	850 нм	50 мк багатомод.	500	82
10GBase-S	850 нм	50 мк багатомод.	2000	300
10GBase-L	1310 нм	10 мк одномод.	Не визначено	10000
10GBase-E	1550 нм	10 мк одномод.	Не визначено	40000

Безпровідні мережі передачі даних 26

На сегодняшний день существует множество беспроводных сетевых технологий, поэтому крайне важно не запутаться в обозначениях и технических характеристиках каждой из них. Например, преемником эпохального IEEE 802.11b выступил IEEE 802.11 b+, различия между которыми заключаются в удвоенной максимальной скорости обмена данными (22 Мбит/с у 802.11b+ против 11 Мбит/с у 802.11b) и большем количестве типов модуляции у IEEE 802.11 b+.

Кроме того, параллельно с IEEE 802.11b существует IEEE 802.11а - более новый (с точки зрения продвижения на мировом рынке), но менее популярный стандарт. Основное отличие от 802.11b - более высокая (свыше 5 ГГц) рабочая частота и гораздо большая пиковая скорость обмена данными - 54 Мбит/с. Есть один интересный момент касательно IEEE 802.11а: здесь существует понятие минимальной скорости обмена, которая в данном случае составляет 6 Мбит/с.

Наиболее важный аспект заключается в том, что беспроводные сети стандартов IEEE 802.11a и 802.11b(b+) невидимы друг для друга и вполне могут сосуществовать параллельно. Другими словами, эти два стандарта беспроводных сетей не являются совместимыми. Стоит сказать, что частотный диапазон 802.11b (здесь подразумевается и 802.11b+) -2,4 ГГц - является достаточно загруженным, например, в районе этой же частоты работают даже микроволновые печи. Поэтому, если есть подозрения, что будет значительное зашумление диапазона стандарта IEEE 802.11b, то лучшим выбором в данном случае можно считать IEEE 802.11a. Иногда бывают и вовсе тупиковые ситуации: во Франции, например, диапазон 2,4 ГГц находится под контролем военных. С другой стороны, диапазон 5 ГГц также не везде доступен, например, в России оборудование стандарта IEEE 802.11а официально продаваться и эксплуатироваться не может (ввиду невозможности сертификации).

На сегодняшний день существует еще одно решение, которое во многих случаях может стать панацеей от всех бед - стандарт IEEE 802.11g. Здесь сочетаются скорость 802.11a (54 Мбит/с) и совместимость с сетями 802.11b(b+). Конечно же, максимальная скорость в 54 Мбит/с достигается только при работе с подобными устройствами - 802.11 д. Если же беспроводная сеть является смешанной, то есть в ней присутствуют и устройства совместимых стандартов (802.11b или 802.11b+), то максимальная скорость обмена данными будет ограничена пиковой скоростью обмена старых устройств.

С технической и маркетинговой точек зрения разработка IEEE 802.11g прошла очень грамотно - при инсталляции беспроводной сети с нуля существует реальная возможность работы клиентов, поддерживающих стандарты IEEE 802.11b и IEEE 802.11b+.

К сожалению, становится традицией то, что любое внедрение нового стандарта неизбежно сопровождается некоторой задержкой, то есть периодом обкатки. Вообще-то нельзя утверждать, что устройства с поддержкой 802.11g от одного производителя будут успешно работать с подобными продуктами от другого вендора. Может пройти некоторое время, требуемое для доработки драйверов, внутренних микропрограмм устройств, однако хочется надеяться, что все это преодолимо. Гибкость конфигурации

Все беспроводные сети поддерживают как режим инфраструктуры (подключение через точку доступа) так и режим "равный с равным" (без применения точки доступа). Можно добавлять новых пользователей и устанавливать новые узлы сети в любом месте. Беспроводные сети могут быть установлены для временного использования в помещениях, где нет инсталлированной кабельной сети или если прокладка сетевых кабелей затруднена.

Простота расширения сети

Беспроводные рабочие станции могут добавляться без ухудшения производительности сети. Перегрузки сети трафиком можно легко избежать добавлением точки доступа для сокращения времени отклика сети.

Беспроводной доступ в Интернет

К точке доступа можно подключить маршрутизатор. Данная схема привлекательна тем, что беспроводные пользователи могут разделять общий доступ в Интернет.

Безопасность

Беспроводные сети стандарта IEEE 802.11b обеспечивают необходимую безопасность, используя протоколы WEP, WEP+, WPA, Radius и т. д. Механизм шифрования данных основывается на алгоритме общего ключа.

Поддержка роуминга

Благодаря поддержке роуминга между точками доступа пользователи могут продолжать работать с ресурсами сети даже во время перемещения.

Огромный выбор устройств

Существуют несколько основных видов устройств: точки доступа, клиенты, каналообразующее оборудование, антенны. Клиент подключается к компьютеру по одному из стандартных интерфейсов: USB, PCMCIA или PCI. Друг с другом клиенты могут работать в режиме "равный с равным" напрямую, без использования дополнительных устройств, образуя аналог одноранговой проводной сети. Если требуется структурированная беспроводная сеть, используются точки доступа, насчитывающие множество разновидностей. Эти устройства позволяют взаимодействовать беспроводным устройствам с существующей локальной сетью, а также обеспечивают возможность выхода в другие виды сетей, например, Интернет.

27