9. Отличительные особенности разновидностей технологии Ethernet (от 10 Мбит до 100Гбит/с).

Fast Ethernet. Классический 10–мегабитный Ethernet устраивал большинство пользователей на протяжении примерно 15 лет. Однако в начале 1990-х гг. начала ощущаться его недостаточная пропускная способность. Назрела необходимость в разработке «нового» Ethernet, т. е. технологии, которая была бы такой же эффективной по соотношению цена/качество при производительности 100 Мбит/с. В конце концов это привело к появлению двух новых технологий – Fast Ethernet и l00VG-AnyLAN. В центре дискуссий была проблема сохранения случайного метода доступа CSMA/CD.

Предложение Fast Ethernet Alliance сохраняло этот метод и тем самым обеспечивало преемственность и согласованность сетей 10 и 100 Мбит/с.

Коалиция HP, AT&T и IBM (которая имела поддержку значительно меньшего числа производителей) предложила совершенно новый метод доступа, названный Demand Priority – приоритетный доступ по требованию. Все отличия технологии Fast Ethernet от Ethernet сосредоточены на физическом уровне. Коаксиальный кабель, давший миру первую сеть Ethernet, в число разрешенных сред передачи для новой технологии Fast Ethernet не попал. Отказ от коаксиального кабеля привел к тому, что сети Fast Ethernet всегда имеют иерархическую древовидную структуру, построенную на концентраторах, как и сети 10Base-T/10Base-F.

Основным отличием конфигураций сетей Fast Ethernet является сокращение диаметра сети примерно до 200 м, что объясняется уменьшением времени передачи кадра минимальной длины в 10 раз за счет увеличения скорости передачив 10 раз.

Межкадровый интервал (IPG) в сети Fast Ethernet равен 0,96 мкс, а битовый интервал – 10 нс. Все временные параметры алгоритма доступа (интервал отсрочки, время передачи кадра минимальной длины и т. п.), измеренные в битовых интервалах, остались прежними. Соответственно, формат кадров технологии Fast Ethernet почти не отличается от формата кадров технологий 10-мегабитного Ethernet.

Отличие проявляется в использовании перед началом кадра комбинации символов Start Delimiter (пара символов J (11000) и К (10001) кода 4В/5В, (применяемого в 100Base-FX/TX), а после завершения кадра символа Т (End Delimiter)

Gigabit Ethernet. Довольно быстро после появления на рынке продуктов Fast Ethernet стала ощущаться недостаточность скорости 100 Мбит/с. Основная идея разработчиков стандарта Gigabit Ethernet состояла в максимальном сохранении идей классической технологии Ethernet при достижении битовой скорости в 1000 Мбит/с даже в ущерб актуальным в последнее время функциям предоставления услуг с гарантируемым качеством (по скорости и своевременности), функциям использования обходных путей и функциям автоматического тестирования оборудования.

Заметного ущерба качеству услуг, правда, не ожидалось, поскольку при небольшом коэффициенте загрузки магистрали 1000 Мбит/с очереди в коммутаторах Gigabit Ethernet небольшие, а время буферизации и коммутации на такой скорости составляет единицы – доли микросекунд.

Избыточные связи и тестирование оборудования не будут поддерживаться технологией Gigabit Ethernet из-за того, что с этими задачами хорошо справляются протоколы более высоких уровней

Технология Gigabit Ethernet имеет общие свойства с технологиями Ethernet и Fast Ethernet, а именно:

• сохраняются все форматы кадров Ethernet;

• по-прежнему существует 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) и даже коаксиал.

Разработчикам технологии Gigabit Ethernet пришлось внести изменения не только в физический уровень, как это было в случае Fast Ethernet, но и в уровень MAC. При этом были решены следующие задачи.

Первая задача – обеспечение приемлемого диаметра сети для полудуплексного режима работы. Для расширения максимального диаметра сети Gigabit Ethernet в полудуплексном режиме до 200 м разработчики технологии предложили увеличить минимальный размер кадра (без учета преамбулы) с 64 до 512 байт или до 4096 бит, что делает допустимым диаметр сети около 200 м при использовании одного повторителя. 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.

Вторая задача – достижение битовой скорости 1000 Мбит/с на основных типах кабелей. Стандарт 802.3z установил для оптической и коаксиальной среды передачи следующие спецификации физического уровня Gigabit Ethernet (см. рис. 2.2, г):

• 1000Base-SX – для многомодового оптоволокна на длине волны 850 нм (S означает Short Wavelength – короткая волна) с максимальной длиной сегмента в дуплексном режиме для кабеля 62,5/125 – 220 м, а для кабеля 50/125 – 500 м (в полудуплексном режиме – до 100 м).

• 1000Base-LX – для одномодового оптоволокна на длине волны 1300 нм (L означает Long Wavelength – длинная волна) с максимальной длиной сегмента в дуплексном режиме 5000 м (для многомодового кабеля – 550 м).

• 1000Base-CX – для двойного коаксиала (твинаксиального кабеля – Twinax) с волновым сопротивлением 150 Ом (2•75 Ом).

Третья задача – поддержка кабеля на витой паре.

Однако использование более длинных кадров и режима Burst Mode позволяет сохранить прежнюю эффективность, правда, за счет увеличения относительной задержки. Как уже отмечалось, на скорости 1000 Мбит/с в абсолютных единицах времени некоторый прирост относительных задержек, как правило, практически неощутим.