Коммутация пакетов Технология Fast ethernet Технология Gigabit ethernet Технология FDDI Технология виртуальных сетей Структура глобальной сети Информационные сети

Основные принципы технологии АТМ Технология мобильных сетей Организация физических и логических каналов в стандарте GSM Схема взаимодействия локальных, городских и глобальных вычислительных сетей Удаленный доступ


Учебник по информационным технологиям. Информационные сети

Технология Gigabit Ethernet

Основная идея разработчиков стандарта 802.3z Gigabit Ethernet состоит в максимальном сохранении идей классической технологии Ethernet при достижении битовой скорости в 1000 Мбит/с.

Gigabit Ethernet, также как и его менее скоростные предшественники, на уровне протокола не поддерживает:

 качество обслуживания;

 избыточные связи;

  тестирование работоспособности узлов и оборудования (в последнем случае - за исключением тестирования связи порт-порт, как это делается в Ethernet 10Base-T и 10Base-F и Fast Ethernet).

В технологии Gigabit Ethernet по сравнению с технологиями Ethernet и Fast Ethernet:

 • сохраняются все форматы кадров Ethernet; Физическая структура терминального комплекса и сетей. Терминальный комплекс Состоит из мультиплексора, модемов (М), каналов связи и терминалов

 • сохраняется 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 коаксиальный кабель.

На рис. 67 показана структура уровней Gigabit Ethernet. Как и в стандарте Fast Ethernet, в Gigabit Ethernet не существует универсальной схемы кодирования сигнала, которая была бы идеальной для всех физических интерфейсов - так, с одной стороны, для стандартов 1000Base-LX/SX/CX используется кодирование 8В/10В, а с другой стороны, для стандарта 1000Base-T используется специальный расширенный линейный код ТХ/Т2. Функцию кодирования выполняет подуровень кодирования PCS, размещенный ниже средонезависимого интерфейса GМII (Gigabit Media Independent Interface).

Интерфейс GMII. Он обеспечивает взаимодействие между уровнем MAC и физическим уровнем, является расширением интерфейса МII и может поддерживать скорости 10, 100 и 1000 Мбит/с; имеет отдельные 8-разрядные приемник и передатчик и может поддерживать полудуплексный и дуплексный режимы. Кроме этого, GMII интерфейс имеет одну сигнальную цепь, обеспечивающую синхронизацию, две сигнальных цепи состояния линии: первая указывает наличие несущей, а вторая - отсутствие коллизий, а также несколько других сигнальных цепей и питание. Трансиверный модуль, охватывающий физический уровень и обеспечивающий один из физических средозависимых интерфейсов, может подключаться, например, к коммутатору Gigabit Ethernet посредством GMII интерфейса.

Рнс. 67. Структура уровней стандарта Gigabit Ethernet

Подуровень физического кодирования PCS. При подключении интерфейсов группы 1000Base-X подуровень PCS использует блочное избыточное кодирование 8В/10В. В подуровне PCS каждые 8 входных битов, предназначенных для передачи на удаленный узел, преобразовываются в 10-битные символы. Кроме этого, в выходном последовательном потоке присутствуют специальные контрольные 10-битные символы, используемые, например, для расширения носителя (дополняют кадр Gigabit Ethernet до его минимального размера 512 байт).

При подключении интерфейса 1000Base-T подуровень PCS осуществляет специальное помехоустойчивое кодирование для обеспечения передачи по витой паре UTP Cat.5 на расстояние до 100 м – это линейный код ТХ/Т2, разработанный компанией Level One Communications.

Два сигнала состояния линии - наличие несущей и отсутствие коллизий - генерируются этим подуровнем.

Подуровни РМА и PMD. Физический уровень Gigabit Ethernet использует несколько интерфейсов, включая традиционную витую пару категории 5, а также многомодовое и одномодовое волокна.

Подуровень РМА преобразует параллельный поток символов от PCS в последовательный поток, и выполняет обратное преобразование (распараллеливание) входящего последовательного потока от PMD. Подуровень PMD определяет оптические/электрические характеристики физических сигналов для разных сред. Всего определены 4 типа физических интерфейсов среды (рис. 68), которые отражены в спецификациях стандарта 802.3z (1000Base-X) и 802.3 ab (1000Base-T).

Рис. 68. Физические интерфейсы стандарта Gigabit Ethernet

1000Base-X основывается на стандарте физического уровня Fibre Channel - технологии взаимодействия рабочих станций, суперкомпьютеров, устройств хранения и периферийных узлов. Fibre Channel имеет 4-уровневую архитектуру. Два нижних уровня FC-0 (интерфейсы и среда) и FC-1 (кодирование/декодирование) перенесены в Gigabit Ethernet. Поскольку Fibre Channel является проверенной технологией, то это значительно сократило время на разработку оригинального стандарта Gigabit Ethernet.

Блочный код 8В/10В аналогичен коду 4В/5В, принятому в стандарте FDDI. Однако код 4В/5В не применяется в Fibre Channel, потому что он не обеспечивает баланса по постоянному току. При использовании кода 8В/10В полностью отсутствует дрейф постоянной составляющей. Отсутствие баланса потенциально может привести к нагреванию лазерных диодов, зависящему от передаваемых данных, что может быть причиной дополнительных ошибок при высоких скоростях передачи.

Спецификация 1000Base-X подразделяется на три физических интерфейса:

 • 1000Base-SX - определяет лазеры с допустимой длиной излучения в диапазоне 770...860 нм, с мощностью излучения передатчика от -10 до 0 дБм, при отношении ON/OFF (есть сигнал / нет сигнала) не менее 9 дБ. Чувствительность приемника составляет 17 дБм, его насыщение - 0 дБм;

 • 1000Base-LX - определяет лазеры с допустимой длиной излучения в диапазоне 1270... 1355 нм, с мощностью излучения передатчика от-13,5 до -3 дБм, при отношении ON/OFF не менее 9 дБ. Чувствительность приемника составляет 19 дБм, его насыщение -3 дБм;

 • 1000Base-CX - экранированная витая пара (STP «twinax») на короткие расстояния.

Поддерживаемые расстояния для стандартов 1000Base-X приведены в табл. 3.4.

При кодировании кодом 8В/10В битовая скорость в оптической линии составляет 1250 бит/с. Это означает, что полоса пропускания участка кабеля допустимой длины должна превышать 625 МГц. Из таблицы 3.4 следует, что этот критерий для строчек 2-6 выполняется. Из-за большой скорости передачи Gigabit Ethernet следует быть внимательным при построении протяженных сегментов. Безусловно, предпочтение отдается одномодовому волокну. При этом характеристики оптических приемопередатчиков могут быть значительно выше. Например, компания NBase выпускает коммутаторы с портами Gigabit Ethernet, обеспечивающими расстояния до 40 км по одномодовому волокну без ретрансляции (используются узкоспектральные DFB-лазеры, работающие на длине волны 1550нм).

* Все расстояния, за исключением последнего (25 м), предполагают использование дуплексного режима.

** Большее расстояние может обеспечивать оборудование некоторых производителей, оптические сегменты без промежуточных ретрансляторов/усилителей могут достигать 100 км.

*** Может потребоваться специальный переходной шнур.

Спецификации физического уровня. Для технологии Fast domen разработаны различные варианты физического уровня, отличающиеся не только типом кабеля и электрическими параметрами импульсов, как это сделано в технологии 10 Мбит/с domen, но и способом кодирования сигналов и количеством используемых в кабеле проводников. Поэтому физический уровень Fast domen имеет более сложную структуру, чем классический domen

Физический уровень 100Base-TX - двухпарная витая пара. Основные отличия этого уровня от спецификации PHY FX состоят в использовании метода MLT-3 для передачи сигналов 5-битовых порций кода 4В/5В по витой паре и наличии функции автопереговоров (Auto-negotiation) для выбора режима работы порта. Метод MLT-3 использует потенциальные сигналы двух полярностей для представления 5-битовых порций информации.

Технология Gigabitethernet для передачи по неэкранированной витой паре категории 5 на расстояния до 100 м использует все четыре пары медного кабеля. Скорость передачи по одной паре составляет 250 Мбит/с. Влияние ближних и дальних переходных помех от трех соседних витых пар на данную пару в четырехпарном кабеле требует разработки специальной скрэмблированной помехоустойчивой передачи, интеллектуального узла распознавания и восстановления сигнала на приеме.

Технология l00VG-AnyLAN В качестве альтернативы технологии Fast domen, фирмы AT&T и HP выдвинули проект новой технологии со скоростью передачи данных 100 Мбит/с - 100Base-VG. В этом проекте было предложено усовершенствовать метод доступа с учетом потребности мультимедийных приложений и при этом сохранить совместимость формата пакета с форматом пакета сетей 802.3. В сентябре 1993 г. по инициативе фирм IBM и HP был образован комитет IЕЕ 802.12, который занялся стандартизацией новой технологии.

Функции подуровней. Уровень MAC получает кадр от уровня LLC и добавляет к нему адрес узла-источника, дополняет поле данных байтами-заполнителями до минимально допустимого размера, если это требуется, а затем вычисляет контрольную сумму и помещает ее в соответствующее поле. После этого кадр передается на физический уровень.


Технология мобильных сетей