Мережа Gigabit Ethernet

Мережа Gigabit Ethernet – це природний, еволюційний шлях розвитку концепції, закладеної в стандартній мережі Ethernet. Безумовно, вона успадковує й всі недоліки своїх прямих попередників, наприклад, негарантований час доступу до мережі. Однак величезна пропускна здатність приводить до того, що завантажити мережу до тих рівнів, коли цей фактор стає визначальним, досить важко. Зате збереження наступності дозволяє досить просто з’єднувати сегменти Ethernet, Fast Ethernet й Gigabit Ethernet у мережу, і, саме головне, переходити до нових швидкостей поступово, уводячи гігабітні сегменти тільки на самих напружених ділянках мережі. До того ж далеко не скрізь така висока пропускна здатність дійсно необхідна.

У мережі Gigabit Ethernet зберігається метод доступу CSMA/CD, використовуються ті ж формати пакетів (кадрів) і ті ж їхні розміри. Не потрібно ніякого перетворення протоколів у місцях з’єднання із сегментами Ethernet й Fast Ethernet. Єдине, що потрібно, – це узгодження швидкостей обміну, тому головною областю застосування Gigabit Ethernet стане в першу чергу з’єднання концентраторів Ethernet й Fast Ethernet між собою.

З появою швидкодіючихих серверів і поширенням персональних комп’ютерів класу “high-end” переваги Gigabit Ethernet стають усе більш явними. Так, 64-розрядна системна магістраль PCI, уже фактичний стандарт, цілком досягає необхідної для такої мережі швидкості передачі даних.

Роботи зі створення мережі Gigabit Ethernet ведуться з 1995 року. В 1998 році прийнятий стандарт, що одержав найменування IEEE 802.3z (1000BASE-SX, 1000BASE-LX й 1000BASE-CX). Розробкою займається спеціально створений альянс (Gigabit Ethernet Alliance), у який, зокрема, входить така відома компанія, що займається мережними апаратурами, як 3Com. В 1999 році прийнятий стандарт IEEE 802.3ab (1000BASE-T).

Номенклатура сегментів мережі Gigabit Ethernet у цей час містить у собі наступні типи:

• 1000BASE-SX – сегмент на мультимодовому оптоволоконому кабелі з довжиною хвилі світлового сигналу 850 нм (довжиною до 500 метрів). Використовуються лазерні передавачі.
• 1000BASE-LX – сегмент на мультимодовому (довжиною до 500 метрів) і одномодовому (довжиною до 2000 метрів) оптоволоконому кабелі з довжиною хвилі світлового сигналу 1300 нм. Використовуються лазерні передавачі.
• 1000BASE-CX – сегмент на екранованій крученій парі (довжиною до 25 метрів).
• 1000BASE-T (стандарт IEEE 802.3ab) – сегмент на зчетвереній неекранованій крученій парі категорії 5 (довжиною до 100 метрів). Використовується 5-рівневе кодування (PAM-5), причому в повнодуплексному режимі передача ведеться по кожній парі у двох напрямках.

Спеціально для мережі Gigabit Ethernet запропонований метод кодування переданої інформації 8У/10У, побудований по тому ж принципі, що й код 4У/5У мережі FDDI (крім 1000BASE-T). Таким чином, восьми бітам інформації, яку потрібно передати, ставиться у відповідність 10 біт, переданих по мережі. Цей код дозволяє зберегти самосинхронізацію, легко виявляти несучу (факт передачі), але не вимагає подвоєння смуги пропущення, як у випадку манчестерського коду.

Для збільшення 512-бітного інтервалу мережі Ethernet, що відповідає мінімальній довжині пакета, (51,2 мкс у мережі Ethernet й 5,12 мкс у мережі Fast Ethernet), розроблені спеціальні методи. Зокрема, мінімальна довжина пакета збільшена до 512 байт (4096 біт). У противному випадку часовий інтервал 0,512 мкс надмірно обмежував би граничну довжину мережі Gigabit Ethernet. Всі пакети з довжиною менше 512 байт розширюються до 512 байт. Поле розширення вставляється в пакет після поля контрольної суми. Це вимагає додаткової обробки пакетів, але зате максимально припустимий розмір мережі стає в 8 разів більше, ніж без прийняття таких мір.

Крім того, в Gigabit Ethernet передбачена можливість блокового режиму передачі пакетів (frame bursting). При цьому абонент, що одержав право передавати й, що має для передачі кілька пакетів, може передати не один, а кілька пакетів, послідовно, причому адресованих різним абонентам-одержувачам. Додаткові передані пакети можуть бути тільки короткими, а сумарна довжина всіх пакетів блоку не повинна перевищувати 8192 байта. Таке рішення дозволяє знизити кількість захватів мережі й зменшити число колізій. При використанні блокового режиму розширюється до 512 байт тільки перший пакет блоку для того, щоб перевірити, немає чи в мережі колізій. Інші пакети до 512 байт можуть не розширюватися.

Передача в мережі Gigabit Ethernet виробляється як у напівдуплексному режимі (зі збереженням методу доступу CSMA/CD), так й у більше швидкому повнодуплексному режимі (аналогічно попередньої мережі Fast Ethernet). Очікується, що повнодуплексний режим, що не накладає обмежень на довжину мережі (крім обмежень у зв’язку із загасанням сигналу в кабелі) і забезпечуючий відсутність конфліктів, стане в майбутньому основним для Gigabit Ethernet.

Мережа Gigabit Ethernet, насамперед, знаходить застосування в мережах, що поєднує комп’ютери великих підприємств, які розташовуються в декількох будинках. Вона дозволяє за допомогою відповідних комутаторів, що перетворюють швидкості передачі, забезпечити канали зв’язку з високою пропускною здатністю між окремими частинами складної мережі або лінії зв’язку комутаторів з швидкодіючими серверами.

Імовірно, у ряді випадків Gigabit Ethernet буде витісняти оптоволокону мережу FDDI, що у цей час всі частіше використовується для об’єднання в мережу декількох локальних мереж, у тому числі, і Ethernet. Правда, FDDI може зв’язувати абонентів, що перебувають набагато далі друг від друга, але по швидкості передачі інформації Gigabit Ethernet істотно перевершує FDDI.