Таблица 7.13. Рабочие параметры Ethernet-сетей со скоростью передачи данных 10 Гбит/с
Подуровни уровней 1 и 2 модели OSI практически полностью совпадают с аналогичными спецификациями для стандарта 802.3 с небольшими дополнениями для обеспечения передачи данных на расстояния до 40км по оптическим каналам и совместимости с сетями SONET/SDH.
Нет необходимости в использовании алгоритма доступа CSMA/CD, поскольку все соединения оптического кабеля дуплексные.
В технологии 10GbE используется тот же формат фрейма, что обеспечивает совместимость всех технологий: устаревших версий, Fast Ethernet, Gigabit и 10 Гбит/с Ethernet без преобразования протоколов и фреймов.Время передачи бита равно 0,1 нс. Остальные временные характеристики вычисляются соответственно.
Технология предоставляет возможности для создания гибких, эффективных, надежных и относительно недорогих соединений между локальными сетями. Эта среда обеспечивает возможность передавать данные в локальных, региональных и распределенных сетях, используя единый транспортный метод второго уровня.
Базовым стандартом, описывающим метод доступа CSMA/CD, является IEEE 802.3. Дополнение к этому стандарту под названием 802.3ае описывает семейство технологий 10GBASE-, включая следующие:
10GBASE-SR предназначен для коротких расстояний и использует существующие многомодовые оптические кабели. Рассчитан на расстояния от 26 до 82 метров;
10GBASE-LX4 использует мультиплексирование со спектральным уплотнением сигнала (WavelengthDivision Multiplexing — WDM). Рассчитан на расстояния от 240 до 300метров при использовании существующего многомодового оптического кабеля, и до 10км при использовании одномодового оптического кабеля;
10GBASE-LR и 10GBASE-ER рассчитаны на расстояния от 10 до 40 километров при использовании одномодового оптоволокна;
10GBASE-SW, 10GBASE-LW и 10GBASE-EW разработаны для использования с оборудованием OC192/STM SONET/SDH для распределенных сетей.
В табл. 7.15 перечислены различные реализации 10-гигабитовой технологии Ethernet. Спецификации R и W описываются соответствующими записями (например. 10GBASE-E описывается как 10GBASE-ER. так и 10GBASE-EW).
Комитет IEEE 802.3ае совместно с Альянсом 10 Gb Ethernet (10 GEA) работают над стандартизацией перечисленных выше технологий. Среди членов комитета ведутся дискуссии о возможности создания стандартов для технологии Ethernet со скоростью передачи информации 40, 80 и даже 100 Гбит/с и даже 160 Гбит/с.
Поскольку в качестве передающей среды используется оптический кабель, вероятность возникновения ошибок при передаче данных по сети стала намного меньше по сравнению с оригинальными версиями технологии Ethernet. В сети с меньшей вероятностью возникновения ошибок вполне логичным будет передавать данные, используя пакеты большей длины (так называемые Jumbo фреймы). Jumbo-фреймом называется любой Ethernet-фрейм, содержащий более 1500 байтов данных. Рекомендуемый максимальный размер для Jumbo фрейма составляет около 9000 байтов. В настоящий момент Jumbo-фреймы не являются частью нового стандарта IEEE 802.3ae. Однако вполне вероятно, что отдельные производители Ethernet оборудования встроят возможность использования Jumbo-фреймов при построении Ethernet-сетей на основе их оборудования. Такое действие может подтолкнуть комитет IEEE 802.3 к ратификации использования фреймов большего размера в будущих много гигабитовых стандартах. В табл. 7.13 перечислены рабочие параметры сетей 10гигабитовой технологии Ethernet.
Параметр Значение
Время передачи одного бита 0,1 нс
Канальный интервал 5 ---
Интервал между фреймами 96 битов
Максимальное число коллизионных попыток ---
Интервал ожидания при коллизии ---
Размер jamпакета коллизии ---
Максимальный размер фрейма без метки 1518 октетов
Максимальный размер фрейма 512 битов (64 октета)
Расширенный интервал между фреймами6 104 бита
________________________________
5 В десятигигабитовой технологии Ethernet не предусмотрен полудуплексный режим работы, поэтому параметры, которые связаны с канальным интервалом и коллизиями, не определены.
6 Расширение межфреймового интервала предусмотрено только для технологии 10GBASE-W.
В среде 10GbEthernet используются несколько вариантов комплексного кодирования, предшествующего кодированию сигнала в линии, такие, как 8В/10В и 64В/66В. Биты кодов затем преобразуются в сигналы линии.
Gigabit Ethernet является прямым потомком Ethernet и Fast Ethernet, хорошо зарекомендовавших себя за почти двадцатилетнюю историю, сохранив их надежность и перспективность использования. Наряду с предусмотренной обратной совместимостью с предыдущими решениями (кабельная структура остается неизменной) он обеспечивает теоретическую пропускную способность в 1000 Мбит/сек, что приблизительно равно 120 Мб в секунду. Стоит отметить, что такие возможности практически равны скорости 32-битной шины PCI 33 МГц. Именно поэтому гигабитные адаптеры выпускаются как для 32-битной PCI (33 и 66 МГц), так и для 64-битной шины.
Хотя высокие скорости внесли и свои нововведения, но именно в наследовании старых стандартов состоит огромное преимущество и популярность Gigabit Ethernet. Конечно, сейчас предложены и другие решения, такие как ATM и Fibre Channel, но здесь сразу теряется главное преимущество для конечного потребителя. Переход на другую технологию ведет за собой массовую переделку и переоборудование сетей предприятия, тогда как Gigabit Ethernet позволит плавно наращивать скорость и не изменять кабельное хозяйство. Такой подход и позволил Ethernet-технологии занять доминирующее место в области сетевых технологий и завоевать более 80 процентов мирового рынка передачи информации.
Структура построения сети Ethernet с плавным переходам на более высокие скорости передачи данных .
Несмотря на то что другие сетевые технологии по-прежнему используются, Ethernet является доминирующей технологией для подавляющего большинства новых сетей. На сегодня технология Ethernet является стандартом для вертикальной, горизонтальной структурированной кабельной сети и соединений внутри зданий. Фактически недавно разработанные версии Ethernet стирают границы между локальными, региональными и распределенными сетями с точки зрения географических расстояний, покрываемых единым участком сети.
В перспективе будут использоваться три разновидности сетевых сред передачи:
■ медный провод (со скоростью передачи данных до 1000 Мбит/с, возможно, больше);
■ беспроводные технологии (со скоростью передачи данных до 1000 Мбит/с, возможно, больше);
■ оптическое волокно (в настоящий момент скорость передачи данных составляет до 10 000 Мбит/с, в ближайшем будущем — больше).
В отличие от медного провода и беспроводной связи, где используемые для передачи сигналов частоты приближаются к практическому пределу, исключительно большая пропускная способность оптического кабеля в обозримой перспективе не будет ограничивающим фактором. В оптических системах ограничения скорости связаны только с технологией производства электронных компонентов — передатчиков и приемников. По этой причине будущие разработки в технологии Ethernet будут связаны, вероятно, с усовершенствованием лазерных источников света и одномодовых оптических кабелей.
На рис. 7.25 проиллюстрировано, как увеличился ареал использования технологии Ethernet.
Когда Ethernet была относительно "медленной" технологией, полудуплексный режим передачи не предполагал наличия функций качества обслуживания (Quality of Service — QoS), необходимых для передачи трафика определенного типа. В данном случае речь идет о таких технологиях, как IP-телефония и широковещательное видео.
Однако высокоскоростные технологии Ethernet, использующие дуплексный режим передачи и доминирующие на современном рынке, доказали, что они могут использоваться даже с очень требовательными к качеству услуг приложениями, что делает потенциальный круг приложений, используемых совместно с технологией Ethernet, еще шире. По иронии судьбы, возможность гарантировать сквозное качество услуг, способствовавшее в середине 1990-х годов продвижению технологии ATM на рынок настольных рабочих станций и распределенных сетей, сегодня является основной целью, к которой стремится технология Ethernet, сменив ATM.
Технологии Ethernet, которым уже около 30 лет, продолжают свое развитие и имеют прекрасные перспективы.
