Спецификации физической среды GigabitEthernet

С ростом производительности компьютеров и масштаба сетей скорость передачи FastEthernet перестала удовлетворять требованиям к пропускной способности сети. В 1998 году был принят стандарт 802.3zGigabitEthernet, который позволяет передавать данные со скоростью 1000 Мбит/спри максимальном сохранении основных идей Ethernet. При этом по-прежнему остаются неизменными форматы кадров Ethernet и уровень LLC.

Для увеличения времени передачи кадра его минимальную длину пришлось увеличить до 512 байт или 4096 битовых интервалов. При этом время передачи кадра минимальной длины Tmin составляет 4096/10⁹=4 мкс. Расстояние, пройденное сигналом за это время, составляет примерно 1200 м. С учетом двойного прохождения сигнала и использования одного повторителя максимальный диаметр сети GigabitEthernet составляет 200 м. Для сокращения накладных расходов при передаче коротких сообщений в кадрах минимальной длины 512 байт узлам разрешается передавать несколько кадров подряд, общей длиной до 8192 байт.

Стандарт 802.3z опускает использование многомодового и одномодового оптоволоконного кабеля, двойного коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом, а так же медного кабеля витая пара 5 категории с полосой пропускания 100 МГц.

Многомодовый оптоволоконный кабель

Существует спецификация 1000Base-SX, рассчитанная на использование оптических излучателей с длинной волны 850 нм и спецификация 1000Base-LX, рассчитанная на использование более дорогих излучателей с длинной волны 1300 нм. В первом случае максимальная длина кабеля составляет 220 м, а во втором 550 м. Очевидно, что эти значения могут быть достигнуты только в полнодуплексном режиме работы.В полудуплексном режиме длина кабеля не может превышать 100 м, что соответствует максимальному диаметру сети с использованием концентратора 200 м.

Одномодовый оптоволоконный кабель

При использовании в сети 1000Base-LXодномодового кабеля длина сегмента возрастает до 5000 м. Спецификация 1000BASE‑LX10, рассчитанная на использование излучателей с длиной волны 1310 нм позволяет увеличить длину сегмента сети до 10 км, А спецификация 1000BASE‑ZX – примерно до 70 км. Так же, как и в предыдущем случае, это реализуется только при полнодуплексном режиме работы.

Двойной коаксиальный кабель

Данный стандарт 1000BASE-CX использует двойной коаксиальный кабель (пару). При этом возможно использовать только полудуплексный режим работы. Максимальная длина сегмента составляет 25 метров.

Медный кабель витая пара

Использование в сетях GigabitEthernet«обычного» кабеля (витая пара категории 5) позволяет выпускать сетевые адаптеры PCI и даже оснащать адаптерами GigabitEthernet портативные компьютеры (ноутбуки).

Сетевойадаптер Gigabit Ethernet Intel PRO/1000 GT PCI

В спецификации 1000 Base- T для передачи данных со скоростью 1000 Мбит/с используются 4 пары проводов одновременно. Это позволяет снизить битовую скорость до 250 Мбит/с. Используемый метод потенциального кодирования PAM5 имеет пять возможных уровней сигнала. Таким образом, комбинация из четырех пар может принимать 5⁴=625 возможных значений. Если использовать только 256 из них, то появляется возможность передавать за один такт байт информации. Это позволяет уменьшить битовую скорость до 1000/8=125 Мбит/с. Кроме того, в данной спецификации применяется треллис-модуляция (решётчатая кодированная модуляция), что позволяет достичь энергетического выигрыша кодирования в 6 дБ и использовать кабель UTP категории 5e.

Для использования полнодуплексного режима оба передатчика работают одновременно в одном и том же диапазоне частот навстречу друг другу. При этом для отделения принимаемого сигнала от собственного приемник вычитает из сигнала, возникающего в кабеле известный ему собственный сигнал. Такой метод используется для полнодуплексной передачи в аналоговых модемах и сетях ISDN. Операция вычитания выполняется при помощи специальных сигнальных процессоров – DSP (DigitalSignalProcessor).

Ассоциация TelecommunicationsIndustryAssociation (TIA) занимается продвижением другой спецификации 1000 Base- TX, в которойиспользуется только две пары проводов, как и в 100Base-TX. Это позволяет сократить расходы на кабельную систему благодаря сокращению количества проводников, однако требует использования более дорогого кабеля «витая пара» не ниже 6 категории. Конкуренция между двумя стандартами привела к тому, что многие продукты 1000Base-T представляются на рынке как 1000Base-TX в силу того, что это название схоже с названием самой популярной технологии FastEthernet100Base-TX.