Технология Gigabit Ethernet использует все основные отличительные параметры своих предшественников. К этим параметрам относятся:
· формат кадра;
· метод доступа к среде передачи данных;
· механизмы контроля потока.
В тоже время из-за повышения битовой скорости передачи данных до 1-го Гбит/с. Gigabit Ethernet предъявляет существенно более высокие требования к качеству каналов связи. Например, если для сетей Ethernet было характерным разнообразие поддерживаемых средств передачи данных, то в сетях Gigabit Ethernet этот выбор стал значительно уже.
Спецификация Gigabit Ethernet изначально предусматривала три среды передачи. Одномодовый и многомодовый оптоволоконные кабели с длинноволновыми лазерами для длинных магистралей. Для многомодового кабеля 550 м, а для одномодового от 5 до 40 км. Экранированный медный кабель для соединения оборудования в серверных помещениях (1000Base-CX). В связи с распространенностью и удобством использования витой пары была создана отдельная рабочая группа по разработке стандарта 1000Base-T – это четырех парная витая пара с категорией 5Е или 6.
При разработке стандарта для оптоволоконных сред передачи сетей Gigabit Ethernet за основу был принят стандарт ANSI X3T11 Fibre Chanel. Спецификация Fibre Chanel определяет скорость передачи данных равной 1,064 Гбод/с. Для достижения скорости в 1 Гбит/с эта скорость была увеличена до 1,25 Гбод/с, что с учетом схемы кодирования 8B/10B дает скорость передачи данных равную 1 Гбит/с.
Первоначальная дата принятия стандарта Gigabit Ethernet была перенесена на более низкий срок из-за обнаружения проблемы дифференциальной задержки, которая проявляется при определенных комбинациях излучателя и многомодового оптоволокна низкого качества. Эта проблема не свойственна менее скоростным технологиям. Эффект дифференциальной задержки заключается в том, что один излучаемый световой импульс проходит по нескольким путям, называемых модами в многомодовом оптоволоконном кабеле. Эти моды могут иметь разную длину и соответственно разную задержку. В результате отдельный импульс может разделиться на несколько импульсов, а несколько последовательных импульсов наложиться друг на друга, в результате чего исходные данные восстановить будет не возможное. Предложенное решение этой проблемы заключается в том, что световой сигнал источника предварительно формируется специальным образом, для равномерного распределения по диаметру волокна.
Одним из ключевых вопросов при разработке данного стандарта явилось определение максимального диаметра сети. Сохранение минимального размера кадра при разработке стандарта Fast Ethernet привело к уменьшению диаметра сети с 2-х километров до 200 метров. Аналогичный перенос всех отличительных черт сетей Ethernet на сети Gigabit Ethernet, а именно:
· минимальный размер кадра;
· время обнаружения коллизий;
· используемый метод доступа.
Этот перенос привел к сокращению диаметра сети до 20 метров. Поэтому для сохранения прежнего диаметра сети равного200 метров было увеличено время обнаружения коллизий. Предложенное решение было названо расширением несущей, а заключается оно в том, что если сетевое оборудование Gigabit Ethernet передает кадр длиной менее 512 байт, то вслед за ним передаются биты расширения несущей, которые информационной нагрузке не несут, а нужны только для увеличения времени обнаружения коллизий. Если за время передачи данных и битов расширения несущей отправитель зафиксирует коллизию, то он реагирует традиционным для сетей Ethernet образом, т.е. прекращает передачу и отправляет в сеть сигнал об обнаружении коллизий. Однако, если при таком способе решений все узлы сети передают кадры минимальной длины, то реальное повышение пропускной способности в сравнении с сетями Fast Ethernet составит всего 25%, т.е. 125 Мбит/с. С учетом того, что средняя длина кадра составляет от 200 до 500 байт, реальная пропускная способность сети Gigabit Ethernet составит всего на всего 30-40% от номинальной.
Для дальнейшего повышения эффективности сетей Gigabit Ethernet используется метод пакетной передачи кадров. В соответствии с этим методом короткие кадры накапливаются и передаются вместе. Компанией AMD было проведено исследование, которое показало, что при полной нагрузке сети в полудуплексной топологии с коллизиями сеть Gigabit Ethernet позволяет достичь пропускной способности 720 Мбит/с. Такие изменения (новшества) необходимы только для полудуплексного режима, т.к. при полнодуплексной передаче этот метод доступа не используется. Одним из способов обойти ограничения накладываемые расширением несущей является использование так называемых буферных распределителей. Все порты буферного распределителя работают в полнодуплексном режиме, как и обычный повторитель в сети Ethernet буферный распределитель передает поступившие кадры на все свои порты. В тоже время буферный распределитель способен принимать кадры на нескольких портах одновременно. При этом поступившие кадры помещаются в буфер. Использование буферных распределителей позволяет достичь в выделяемом сегменте Gigabit Ethernet пропускной способности близкой к номинальной.
Лекция № 15 (28 ноября 2008)
В технике связи наряду с единицами измерения системы СИ широкое применение получили специальные единицы для измерения и определения отношения двух одноименных величин в логарифмическом масштабе , называемые единицами передачи. В единицах передачи выражаются уровни сигналов и помех, затухания, усиления и некоторые другие величины.
Единицы передачи определяют отношение двух одноименных величин в системе десятичных логарифмов и выражаются в dB (децибелах):
Уровнем называется выраженное в единицах передачи отношение мощностей, напряжений или токов в какой-либо точке цепи к аналогичной величине, принятой в качестве исходной за начало отсчета. Соответственно различают уровни мощности, напряжения и тока.
Так как оценка условий передачи сигналов и влияния помех в устройствах связи определяется по их мощности, то поскольку для определения мощности необходимо разорвать цепь, измеряют как правило напряжение, поэтому наиболее часто используются понятия уровня мощности и уровня напряжения.
Связь между ними определяется следующими отношениями:
R – модуль полного сопротивления, на котором определяется мощность. Например, в некоторой точке R0 (активное напряжение, принятое за начало отсчета). Для оценки мощности напряжения и силы тока сигналов и помех используется понятие абсолютного уровня.
Абсолютный уровень мощности определяется относительно величины 1мВ*А для полной и 1 мВт для активной мощностей, а абсолютные уровни напряжения и тока являются величинами производными от уровня мощности. Абсолютно нулевой уровень напряжения и тока определяется на нагрузке с абсолютным сопротивлением R0=600 Ом:
Относительный уровень определяет соотношение между мощностью периодического сигнала в некоторой точке канала связи и мощностью в его начале. Относительный уровень определяется разностью абсолютного уровня в данной точке канала и в его начале.
Поскольку уровень мощности сигналов, особенно речевых, изменяется во времени используется также понятие измерения уровня в котором назначается значение абсолютного уровня синусоидального сигнала в данной точке канала связи при подключении к его входу генератора синусоидального сигнала с выходным сопротивлением 600 Ом и ЭДС = 2*0.775.
Остаточным затуханием канала связи называется разность между суммой затуханий и суммой усилений, вносимых всеми его элементами:
В случае, если сумма усилений преобладает, то остаточное затухание называется остаточным усилением.
