Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

В компьютерных сетей , Gigabit Ethernet ( GbE или 1 GigE ) представляет собой термин , применяемый к передающей сети Ethernet кадров со скоростью в один гигабит в секунду (1 миллиард бит в секунду). Самый популярный вариант 1000BASE-T определяется стандартом IEEE 802.3ab . Он начал использоваться в 1999 году и заменил Fast Ethernet в проводных локальных сетях благодаря значительному увеличению скорости по сравнению с Fast Ethernet, а также использованию широко доступных, экономичных и аналогичных предыдущим стандартам кабелей и оборудования.

История [ править ]

Ethernet был результатом исследований, проведенных в Xerox PARC в начале 1970-х годов, а затем превратился в широко применяемый протокол физического и канального уровня . Fast Ethernet увеличил скорость с 10 до 100 мегабит в секунду (Мбит / с). Следующей итерацией стал Gigabit Ethernet, увеличивший скорость до 1000 Мбит / с.

  • Первоначальный стандарт для Gigabit Ethernet был разработан IEEE в июне 1998 года как IEEE 802.3z и требовал оптического волокна . Стандарт 802.3z обычно обозначается как 1000BASE-X, где -X обозначает -CX, -SX, -LX или (нестандартный) -ZX. (Историю появления символа "X" см. § Номенклатура Fast Ethernet .)
  • Стандарт IEEE 802.3ab , ратифицированный в 1999 г., определяет передачу Gigabit Ethernet по неэкранированной витой паре (UTP) категорий 5, 5e или 6 и стал известен как 1000BASE-T. С ратификацией 802.3ab Gigabit Ethernet стал технологией настольных компьютеров, поскольку организации могли использовать существующую инфраструктуру медных кабелей.
  • IEEE 802.3ah , ратифицированный в 2004 году, добавил еще два стандарта гигабитного волокна: 1000BASE-LX10 (который уже широко применялся как расширение для конкретных поставщиков) и 1000BASE-BX10. Он был частью более крупной группы протоколов, известной как Ethernet на первой миле .

Первоначально Gigabit Ethernet был развернут в магистральных сетях с высокой пропускной способностью (например, в кампусной сети с высокой пропускной способностью). В 2000 году Power Mac G4 и PowerBook G4 от Apple были первыми массовыми персональными компьютерами, поддерживающими соединение 1000BASE-T. [1] Это быстро стало встроенной функцией во многих других компьютерах.

Полудуплексные гигабитные каналы, подключенные через концентраторы повторителей, были частью спецификации IEEE [2], но спецификация больше не обновляется, и используется исключительно полнодуплексная работа с коммутаторами .

Разновидности [ править ]

Сетевая карта с поддержкой 1000BASE-T производства Intel , которая подключается к компьютеру через PCI-X

Существует пять стандартов физического уровня для Gigabit Ethernet, использующих оптическое волокно (1000BASE-X), кабель витой пары (1000BASE-T) или экранированный симметричный медный кабель (1000BASE-CX).

Стандарт IEEE 802.3z включает 1000BASE-SX для передачи по многомодовому волокну , 1000BASE-LX для передачи по одномодовому волокну и почти устаревший 1000BASE-CX для передачи по экранированному симметричному медному кабелю. Эти стандарты используют кодирование 8b / 10b , которое увеличивает линейную скорость на 25%, с 1000 Мбит / с до 1250 Мбит / с, чтобы гарантировать сбалансированный сигнал постоянного тока и обеспечить восстановление тактовой частоты. Затем символы отправляются с использованием NRZ .

Оптоволоконные трансиверы чаще всего реализуются как заменяемые пользователем модули в форме SFP или GBIC на старых устройствах.

IEEE 802.3ab, который определяет широко используемый тип интерфейса 1000BASE-T, использует другую схему кодирования, чтобы поддерживать как можно более низкую скорость передачи символов, позволяя передачу по витой паре.

IEEE 802.3ap определяет работу Ethernet через электрические объединительные платы с разной скоростью.

Позднее к Ethernet в Первой миле добавлены 1000BASE-LX10 и -BX10.

Медь [ править ]

1000BASE-T [ править ]

Supermicro AOC-SGP-I2 двухпортовый сетевой адаптер Gigabit Ethernet , карта PCI Express × 4

1000BASE-T (также известный как IEEE 802.3ab) - это стандарт для Gigabit Ethernet по медной проводке.

Каждый сегмент сети 1000BASE-T рекомендуется иметь максимальную длину 100 метров (330 футов) [3] [a] и должен использовать кабель категории 5 или выше (включая Cat 5e и Cat 6 ).

Автосогласование - это требование для использования 1000BASE-T [4] в соответствии с Разделом 28D.5. Расширения, необходимые для Раздела 40 (1000BASE-T) . [5] По крайней мере, должен быть согласован источник синхронизации, поскольку одна конечная точка должна быть ведущей, а другая конечная точка должна быть ведомой.

В отличие от 10BASE-T и 100BASE-TX , 1000BASE-T использует четыре полосы по всем четырем парам кабелей для одновременной передачи в обоих направлениях за счет использования эхоподавления с адаптивной коррекцией, называемой гибридными схемами [6] (это похоже на телефонную связь). гибридная ) и пятиуровневая амплитудно - импульсная модуляция (ПАМ-5). Скорость передачи символов идентична 100BASE-TX (125  мегабод ), а помехоустойчивость пятиуровневой сигнализации также идентична помехоустойчивости трехуровневой сигнализации в 100BASE-TX, поскольку 1000BASE-T использует четырехмерную решетку. кодированная модуляция (TCM) для достижения 6  дБ выигрыш от кодирования по четырем парам.

Поскольку согласование происходит только на двух парах, если два гигабитных устройства соединены кабелем только с двумя парами, устройства успешно выберут «гигабит» в качестве наивысшего общего знаменателя (HCD), но соединение никогда не появится. Большинство гигабитных физических устройств имеют специальный регистр для диагностики этого поведения. Некоторые драйверы предлагают вариант «Ethernet @ Wirespeed», когда эта ситуация приводит к более медленному, но работоспособному соединению. [7]

Данные передаются по четырем медным парам по восемь бит за раз. Сначала восемь битов данных расширяются в четыре трехбитовых символа посредством нетривиальной процедуры скремблирования, основанной на регистре сдвига с линейной обратной связью ; это похоже на то, что сделано в 100BASE-T2 , но использует другие параметры. Затем трехбитовые символы отображаются на уровни напряжения, которые непрерывно меняются во время передачи. Пример сопоставления выглядит следующим образом:

Автоматическая конфигурация MDI / MDI-X указана как дополнительная функция в стандарте 1000BASE-T [8], что означает, что прямые кабели часто работают между интерфейсами с поддержкой гигабита. Эта функция устраняет необходимость в перекрестных кабелях , делая устаревшими порты восходящего / обычного каналов и переключатели ручного выбора, которые можно найти на многих старых концентраторах и коммутаторах, и значительно снижает количество ошибок при установке.

Чтобы расширить и максимально использовать существующие кабели Cat-5e и Cat-6, дополнительные стандарты следующего поколения 2.5GBASE-T и 5GBASE-T будут работать со скоростью 2,5 и 5,0 Гбит / с соответственно на существующей медной инфраструктуре, предназначенной для использовать с 1000BASE-T. [9] Он основан на 10GBASE-T, но использует более низкие частоты передачи сигналов.

1000BASE-T1 [ править ]

IEEE 802.3 стандартизовал 1000BASE-T1 в IEEE Std 802.3bp-2016. [10] Он определяет Gigabit Ethernet по одной витой паре для автомобильных и промышленных приложений. Он включает характеристики кабеля для досягаемости 15 метров (тип A) или 40 метров (тип B). Передача осуществляется с использованием PAM-3 со скоростью 750 МБод.

1000BASE-TX [ править ]

Ассоциация телекоммуникационной промышленности (TIA) создала и продвигала стандарт, аналогичный 1000BASE-T, который было проще реализовать, назвав его 1000BASE-TX (TIA / EIA-854). [11] Упрощенная конструкция теоретически снизила бы стоимость необходимой электроники за счет использования только четырех однонаправленных пар (две пары TX и две пары RX) вместо четырех двунаправленных пар. Однако это решение было коммерческим провалом, [ править ] вероятно , из - за требуемой категории 6 кабелей и быстро падающей стоимости продукции 1000BASE-T.

1000BASE-CX [ править ]

802.3z-1998 CL39 стандартизованный 1000BASE-CX является исходным стандартом для соединений Gigabit Ethernet с максимальным расстоянием 25 метров с использованием сбалансированной экранированной витой пары и разъема DE-9 или 8P8C (с распиновкой, отличной от 1000BASE-T). Малая длина сегмента обусловлена ​​очень высокой скоростью передачи сигнала. Хотя он по-прежнему используется для определенных приложений, где кабели выполняются ИТ-специалистами, например, IBM BladeCenter использует 1000BASE-CX для соединений Ethernet между блейд-серверами и модулями коммутатора, 1000BASE-T заменил его для общего использования медной проводки. .[12]

1000BASE-KX [ править ]

802.3ap-2007 Стандарт CL70 1000BASE-KX является частью стандарта IEEE 802.3ap для работы Ethernet через электрические объединительные платы. Этот стандарт определяет от одной до четырех полос на объединительной плате, одну дифференциальную пару RX и одну TX на полосу при полосе пропускания канала от 100 Мбит до 10 Гбит в секунду (от 100BASE-KX до 10GBASE-KX4). Вариант 1000BASE-KX использует скорость передачи электрических (не оптических) сигналов 1,25 ГБд .


Волоконная оптика [ править ]

1000BASE-X используется в промышленности для обозначения передачи Gigabit Ethernet по оптоволокну, где варианты включают 1000BASE-SX, 1000BASE-LX, 1000BASE-LX10, 1000BASE-BX10 или нестандартные реализации -EX и -ZX. Включены медные варианты, использующие тот же линейный код 8b / 10b .

1000BASE-SX [ править ]

1000BASE-SX представляет собой оптическое волокно , стандарт Gigabit Ethernet для работы над многомодового волокна , используя 770 до 860 в нанометр , ближней инфракрасной области (NIR) света длиной волны .

Стандарт определяет максимальную длину 220 метров для многомодового волокна 62,5 мкм / 160  МГц × км , 275 м для 62,5 мкм / 200 МГц × км, 500 м для 50 мкм / 400 МГц × км и 550 м для 50 мкм. / 500 МГц × км многомодовое волокно. [23] [24] На практике, с хорошим качеством волокна, оптики и оконечной нагрузки, 1000BASE-SX обычно работает на значительно больших расстояниях. [ необходима цитата ]

Этот стандарт очень популярен для соединений внутри зданий в больших офисных зданиях, совместных площадках и нейтральных к операторам Интернет-коммутаторах.

Характеристики оптической мощности интерфейса SX: Минимальная выходная мощность = -9,5  дБмВт . Минимальная чувствительность приема = −17 дБмВт.

1000BASE-LSX [ править ]

1000BASE-LSX - нестандартный, но общепринятый [25] термин для обозначения передачи Gigabit Ethernet. Он очень похож на 1000BASE-SX, но обеспечивает более длинные расстояния до 2 км по паре многомодовых волокон за счет более качественной оптики, чем SX, работающий на лазерах с длиной волны 1310 нм. Его легко спутать с 1000BASE-SX или 1000BASE-LX, потому что использование -LX, -LX10 и -SX неоднозначно между поставщиками. Дальность действия достигается с помощью лазерного передатчика Fabry Perot .

1000BASE-LX [ править ]

1000BASE-LX - это стандарт оптического волокна Gigabit Ethernet, указанный в IEEE 802.3, пункт 38, который использует длинноволновый лазер (1270–1355 нм) и максимальную среднеквадратичную спектральную ширину 4 нм.

1000BASE-LX предназначен для работы на расстоянии до 5 км через одномодовое волокно 10 мкм.

1000BASE-LX также может работать по всем распространенным типам многомодового волокна с максимальной длиной сегмента 550 м. Для линий связи более 300 м может потребоваться специальный патч-корд для кондиционирования пуска. [26] Это запускает лазер с точным смещением от центра волокна, что приводит к его распространению по диаметру сердцевины волокна, уменьшая эффект, известный как дифференциальная задержка мод, который возникает, когда лазер подключается только к небольшому количеству волокон. доступные режимы в многомодовом волокне.

1000BASE-LX10 [ править ]

Стандарт 1000BASE-LX10 был стандартизирован через шесть лет после первых версий гигабитного волокна как часть Ethernet в группе задач «Первая миля ». Он практически идентичен 1000BASE-LX, но обеспечивает более длинные расстояния до 10 км по паре одномодовых волокон за счет более качественной оптики. До того, как он был стандартизован, 1000BASE-LX10 по существу уже широко использовался многими поставщиками в качестве проприетарного расширения под названием 1000BASE-LX / LH или 1000BASE-LH. [27]

1000BASE-EX [ править ]

1000BASE-EX - нестандартный, но принятый в отрасли термин [28] для обозначения передачи Gigabit Ethernet. Он очень похож на 1000BASE-LX10, но обеспечивает более длинные расстояния до 40 км по паре одномодовых волокон благодаря более качественной оптике, чем LX10, работающий на лазерах с длиной волны 1310 нм. Иногда его называют LH (Long Haul), и его легко спутать с 1000BASE-LX10 или 1000BASE-ZX, потому что использование -LX (10), -LH, -EX и -ZX неоднозначно между поставщиками. 1000BASE-ZX - очень похожий нестандартный вариант с большим радиусом действия, в котором используется оптика с длиной волны 1550 нм.

1000BASE-BX10 [ править ]

1000BASE-BX10 способен преодолевать расстояние до 10 км по одной нити одномодового волокна с разной длиной волны в каждом направлении. Терминалы на каждой стороне волокна не равны, так как тот, который передает нисходящий поток (от центра сети к внешнему), использует длину волны 1490 нм, а тот, который передает восходящий поток, использует длину волны 1310 нм. Это достигается с помощью пассивной разделительной призмы внутри каждого трансивера.

Другая нестандартная одножильная оптика повышенной мощности, обычно известная как «BiDi» (двунаправленная), использует пары длин волн в диапазоне 1490/1550 нм и способна достигать расстояний 20, 40 и 80 км или более. в зависимости от стоимости модуля, потерь в оптоволоконном тракте, стыков, разъемов и патч-панелей Оптика BiDi с очень большим радиусом действия может использовать пары длин волн 1510/1590 нм.

1000BASE-ZX [ править ]

1000BASE-ZX - это нестандартный, но многовендорный термин [29] для обозначения передачи Gigabit Ethernet с использованием длины волны 1550 нм для достижения расстояний не менее 70 километров (43 миль) по одномодовому оптоволокну. Некоторые поставщики указывают расстояние до 120 километров (75 миль) по одномодовому оптоволокну, иногда называемому 1000BASE-EZX. Дальность действия свыше 80 км в значительной степени зависит от потерь на трассе используемого волокна, в частности от показателя затухания в дБ на км, количества и качества разъемов / коммутационных панелей и стыков, расположенных между приемопередатчиками. [30]

1000BASE ‑ CWDM [ править ]

1000BASE-CWDM - нестандартный, но принятый в отрасли термин [20] [21] для обозначения передачи Gigabit Ethernet. Он очень похож на 1000BASE-LX10, но обеспечивает более длинные расстояния до 40–120 км и до 18 параллельных каналов по паре одномодовых волокон за счет более качественной оптики, чем LX10, и использования CWDM, работающего на 1270–1610 нм. лазеры с длиной волны.

Чтобы использовать CWDM, вам потребуется модуль Mux / Demux на обоих концах оптоволоконного канала, CWDM MUX / DEMUX с соответствующими длинами волн и SFP с соответствующими длинами волн. [21] Также возможно DWDM в серии для увеличения количества каналов.

Большинство использует длины волн: 1270 нм, 1290 нм, 1310 нм, 1330 нм, 1350 нм, 1370 нм, 1390 нм, 1410 нм, 1430 нм, 1450 нм, 1470 нм, 1490 нм, 1510 нм, 1530 нм, 1550 нм, 1570 нм, 1590 нм и 1610 нм

CWDM дешевле в использовании, чем DWDM, примерно на 1 / 5–1 / 3 стоимости. [31] [32] CWDM примерно в 5-10 раз дороже, чем традиционные трансиверы -LX / -LZ при наличии волокна.

1000BASE ‑ DWDM [ править ]

1000BASE-DWDM - нестандартный, но принятый в отрасли термин [22] [21] для обозначения передачи Gigabit Ethernet. Он очень похож на 1000BASE-LX10, но обеспечивает более длинные расстояния до 40–120 км и до 64–160 параллельных каналов по паре одномодовых волокон за счет более качественной оптики, чем LX10, и использования DWDM, работающего на 1528- Лазеры с длиной волны 1565 нм.

Чаще всего используются каналы CH17-61 на длине волны 1528,77-1563-86 нм.

Для использования DWDM вам потребуется модуль Mux / Demux на обоих концах оптоволоконного канала, DWDM MUX / DEMUX с соответствующими длинами волн и SFP с соответствующими длинами волн. [21] можно также использовать CWDM последовательно для увеличения количества каналов. [ необходима цитата ]

1000BASE-RH x [ править ]

IEEE 802.3bv-2017 определяет стандартизацию Gigabit Ethernet по пластиковому оптоволокну (POF) со ступенчатым показателем преломления с использованием кодирования больших блоков -R 64b / 65b с красным светом (600–700 нм). 1000BASE-RHA предназначен для использования в домашних условиях и в быту (только для фиксации голого POF), 1000BASE-RHB для промышленного применения и 1000BASE-RHC для автомобильных приложений.

Оптическая совместимость [ править ]

Возможна оптическая совместимость с соответствующими интерфейсами 1000BASE-X Ethernet на одном и том же канале. [33] Некоторые типы оптики также могут иметь несоответствие длины волны. [34]

Чтобы иметь возможность взаимодействия, необходимо соответствие некоторым критериям: [35]

  • Кодировка строки
  • Длина волны [b]
  • Дуплексный режим
  • Количество СМИ
  • Тип и размер материала для печати

1000BASE-X Ethernet не имеет обратной совместимости с 100BASE-X и прямой совместимости с 10GBASE-X .

См. Также [ править ]

  • Список пропускной способности устройства
  • Подуровень физического кодирования

Заметки [ править ]

  1. ^ В ISO длина носит чисто информационный характер. Длина не является критерием "годен / не годен" при проверке соответствия стандартам серии EN 50173.
  2. ^ Некоторые типы оптики могут работать с несовпадением длины волны. [36]

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Power Macintosh G4 (Gigabit Ethernet)» . apple-history.com . Проверено 5 ноября 2007 года .
  2. ^ Один повторитель на каждый домен коллизии определен в разделе 3 IEEE 802.3 2008: 41. Повторитель для сетей основной полосы пропускания 1000 Мбит / с
  3. ^ Баррера, Дэн. Интервью: Дэн Баррера из компании Ideal Networks о стандартах кабелей и процессах тестирования TIA 42 . Youtube . Событие происходит в 11:49 . Проверено 8 апреля 2020 года .
  4. ^ "Автосогласование; 802.3-2002" (PDF) . Интерпретации стандартов IEEE . IEEE . Проверено 5 ноября 2007 года .
  5. ^ IEEE. «Часть 3: Метод доступа множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA / CD) и спецификации физического уровня» . РАЗДЕЛ ВТОРОЙ: Этот раздел включает пункты с 21 по 33 и приложения с 22A по 33E . Проверено 18 февраля 2010 года .
  6. ^ IEEE. «1.4 Определения 1.4.187 гибрид» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 6 декабря 2010 года . Проверено 9 августа 2017 года .
  7. ^ "Часто задаваемые вопросы о сетевых адаптерах Broadcom Ethernet" . Проверено 25 апреля 2016 года .
  8. ^ Пункт 40.4.4 в IEEE 802.3-2008
  9. ^ «Что такое технология NBASE-T» .
  10. ^ «IEEE P802.3bp 1000BASE-T1 PHY Task Force» . IEEE 802.3. 29 июля 2016 . Проверено 6 октября, 2016 .
  11. ^ "TIA публикует новый стандарт TIA / EIA-854" . TAI. 25 июля 2001 года Архивировано из оригинального 27 сентября 2011 года.
  12. ^ "1000BaseCX" . Сетевая энциклопедия . Ciberforma Lda.
  13. ^ Чарльз Э. Сперджен (2014). Ethernet: Полное руководство (2-е изд.). O'Reilly Media. ISBN 978-1-4493-6184-6.
  14. ^ "Многомодовый трансивер SFP MT-RJ Gigabit Ethernet" (PDF) . Tyco Electronics. 1 ноября 2003 . Проверено 26 августа 2018 года .
  15. ^ "Техническое описание для серии SFP-1G" (PDF) . MOXA. 12 октября 2018 . Проверено 21 марта 2020 года .
  16. ^ "Техническое описание для серии SFP-1G" (PDF) . MOXA. 12 октября 2018 . Проверено 21 марта 2020 года .
  17. ^ "SFP1G-SX-31" . FS.com. 1 января 2019 . Проверено 21 марта 2020 года .
  18. ^ "Моделирование системы 1000BASE-RH PHY" (PDF) . Целевая группа IEEE 802.3bv. 8 сентября 2015 года . Проверено 25 августа 2018 года .
  19. ^ «Оптический Ethernet в автомобилестроении» (PDF) . Развитие знаний для POF SL (KDPOF). 3 июля 2017 . Проверено 25 августа 2018 года .
  20. ^ a b "Техническое описание CWDM SFP" . Cisco . 29 декабря 2005 . Проверено 22 марта 2020 года .
  21. ^ a b c d e f "Технология DWDM и обзор сети DWDM" . FS.com . FS.com. 28 ноября 2016 . Проверено 22 марта 2020 года .
  22. ^ a b «Лист данных DWDM-SFP» . Cisco . Cisco . Проверено 22 марта 2020 года .
  23. ^ «Стандарты среды передачи Ethernet и расстояния» . kb.wisc.edu . Проверено 1 февраля 2017 года .
  24. ^ IEEE 802.3 Таблица 38–2 - Рабочий диапазон для 1000BASE-SX по каждому типу оптического волокна.
  25. ^ "Техническое описание для серии SFP-1G" (PDF) . MOXA . Проверено 21 марта 2020 года .
  26. ^ «Замечание по установке коммутационного шнура для согласования режима» . Проверено 14 февраля 2009 года .
  27. ^ «Оптика Cisco SFP для приложений Gigabit Ethernet» . Cisco Systems . Проверено 1 июня 2010 года .
  28. ^ "FS SFP1G-EX-55" . ПС Германии . Проверено 30 марта 2020 года .
  29. ^ "FS SFP1G-ZX-55" . ПС Германии . Проверено 30 марта 2020 года .
  30. ^ "Приемопередатчик SFP 1,25 Гбит / с, 120 км" (PDF) . Менаранет.
  31. ^ «CWDM против DWDM В чем разница?» . Medium.com . 30 ноября 2017 года . Проверено 22 марта 2020 года .
  32. ^ «CWDM - рентабельная альтернатива для увеличения пропускной способности сети» . fs.com . 17 июня 2014 . Проверено 22 марта 2020 года .
  33. ^ "Cisco 100BASE-X SFP для портов Fast Ethernet SFP" (PDF) . cisco . cisco . Проверено 29 марта 2020 года .
  34. ^ «Все, что вы всегда хотели знать об оптических сетях, но боялись спросить» (PDF) . archive.nanog.org . Ричард Стинберген . Проверено 30 марта 2020 года .
  35. ^ «Несовместимость волокон? - Ars Technica OpenForum» . arstechnica.com . 6 июня 2006 . Проверено 29 марта 2020 года .[ самостоятельно опубликованный источник? ]
  36. ^ «Все, что вы всегда хотели знать об оптических сетях, но боялись спросить» (PDF) . archive.nanog.org . Ричард Стинберген . Проверено 30 марта 2020 года .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Норрис, Марк , Технологии и приложения Gigabit Ethernet , Artech House, 2002. ISBN 1-58053-505-4 

Внешние ссылки [ править ]

  • Получить IEEE 802.3
  • IEEE 802.3
  • IEEE и Gigabit Ethernet Alliance объявляют об официальной ратификации стандарта Gigabit Ethernet Over Copper - Объявление от IEEE 28 июня 1999 г.
  • IEEE P802.3ab 1000BASE-T Task Force (историческая информация)
  • IEEE 802.3 CSMA / CD (ETHERNET)
  • Техническая документация по 1000BASE-T от 10GEA
  • Автосогласование Gigabit Ethernet