Специфікації фізичного середовища

Засоби забезпечення збільшеного діаметра мережі.

Для розширення максимального діаметра мережі Gigabit Ethernet у напівдуплексному режимі до 200 м розробники технології застосували досить природні методи, що ґрунтуються на відомому співвідношенні часу передачі кадру мінімальної довжини і часом подвійного обороту.

Мінімальний розмір кадру був збільшений (без врахування преамбули) з 64 до 512 байт чи до 4096 bt. Відповідно, час подвійного обороту тепер також можна було збільшити до 4095 bt, що робить допустимим діаметр мережі близько 200 м при використанні одного повторювача. При подвійній затримці сигналу в 10 bt/m оптоволоконні кабелі довжиною 100 м вносять вклад в час подвійного обороту по 1000 bt, і якщо повторювач і мережні адаптери будуть вносити такі ж затримки, як у технології Fast Ethernet, то затримка повторювача в 1000 bt і пари мережних адаптерів у 1000 bt дадуть у сумі час подвійного обороту 4000 bt, що задовольняє умові розпізнавання колізій. Для збільшення довжини кадру до необхідної в новій технології величини мережний адаптер повинен доповнити поле даних до довжини 448 байт так званим розширенням (extention), що представляє собою поле, заповнене забороненими символами коду 8В/10В, котрі неможливо прийняти за коди даних.

Для зменшення накладних витрат при використанні занадто довгих кадрів для передачі коротких квитанцій розробники стандарту дозволили кінцевим вузлам передавати кілька кадрів підряд, без передачі середовища іншим станціям. Такий режим одержав назву Burst Mode — монопольний пакетний режим. Станція може передати підряд кілька кадрів із загальною довжиною не більш 65536 біт чи 8192 байт. Якщо станції потрібно передати кілька невеликих кадрів, то вона може не доповнювати їх до розміру в 512 байт, а передавати підряд до межі в 8192 байт (у цю межу входять усі байти кадру, у тому числі преамбула, заголовок, дані і контрольна сума). Межа 8192 байт називається BurstLength. Якщо станція почала передавати кадр і межа BurstLength була досягнута у середині кадру, то кадр дозволяється передати до кінця.

Збільшення «сполученого» кадру до 8192 байт трохи затримує доступ до поділюваного середовища інших станцій, але при швидкості 1000 Мбіт/с ця затримка не настільки істотна.

У стандарті 802.3z визначені наступні типи фізичного середовища (див.рис.2):

одномодовий волоконно-оптичний кабель;

багатомодовий волоконно-оптичний кабель 62,5/125;

багатомодовий волоконно-оптичнкий кабель 50/125;

подвійний коаксіал з опором хвиль в 75 0м.

Рис. 9.2. Типи фізичного середовища

Багатомодовий кабель

Для передачі даних по традиційному для комп'ютерних мереж багатомодовому волоконно-оптичному кабелю стандарт визначає застосування випромінювачів, що працюють на двох довжинах хвиль: 1300 і 850 нм. Застосування світлодіодів з довжиною хвилі 850 нм пояснюється тим, що вони набагато дешевші, ніж світлодіоди, що працюють на хвилі 1300 нм, хоча при цьому максимальна довжина кабелю зменшується, так як загасання багатомодового оптоволокна на хвилі 850 м більш ніж у два рази вище, ніж на хвилі 1300 нм. Однак можливість здешевлення надзвичайно важлива для такої в цілому дорогої технології, як Gigabit Ethernet.

Для багатомодового оптоволокна стандарт 802.3z визначив специфікації 1000Base-SX і 1000Base-LX.

У першому випадку використовується довжина хвилі 850 нм (S означає Short Wavelength, коротка хвиля), а в другому — 1300 нм (L-від Long Wavelength, довга хвиля).

Для специфікації 1000Base-SX гранична довжина оптоволоконного сегмента для кабелю 62,5/125 складає 220 м, а для кабелю 50/125 — 500 м. Очевидно, що ці максимальні значення можуть досягатися тільки для повнодуплексної передачі даних, так як час подвійного обороту сигналу на двох відрізках 220 м дорівнює 4400 bt, що перевершує межу 4095 bt навіть без врахування повторювача і мережних адаптерів. Для напівдуплексної передачі максимальні значення сегментів оптоволоконного кабелю завжди повинні бути менше 100 м. Приведені відстані в 220 і 500 м розраховані для гіршого по стандарту випадку смуги пропускання багатомодового кабелю, що знаходиться в межах від 160 до 500 МГц/км. Зазвичай кабелі мають значно кращі характеристики, що знаходяться між 600 і 1000 МГц/км. У цьому випадку можна збільшити довжину кабелю приблизно до 800 м.

Одномодовий кабель

Для специфікації 1000Base-LX в якості джерела випромінювання завжди застосовується напівпровідниковий лазер з довжиною хвилі 1300 нм.

Основна область застосування стандарту l000Base-LX — це одномодове оптоволокно. Максимальна довжина кабелю для одномодового волокна дорівнює 5000 м.

Специфікація 1000Base-LX може працювати і на багатомодовому кабелі. У цьому випадку гранична відстань буде невелика — 550 м. Це зв'язано з особливостями поширення когерентного світла в широкому каналі багатомодового кабелю. Для приєднання лазерного трансівера до багатомодовому кабелю необхідно використовувати спеціальний адаптер.

Твінаксіальный кабель

В якості середовища передачі даних використовується високоякісний твінаксіальний кабель (Twinax) із опором хвиль 150 Ом (2х75 Ом). Дані посилаються одночасно по парі провідників, кожний з яких оточений що екранованою оплеткою. При цьому отримується режим напівдуплексної передачі. Для забезпечення повнодуплексної передачі необхідні ще дві пари коаксіальних провідників. Почав випускатися спеціальний кабель, що містить чотири коаксіальних провідники — так званий Quad-кабель. Він зовні нагадує кабель категорії 5 і має близький до нього зовнішній діаметр і гнучкість. Максимальна довжина твінаксіального сегмента складає всього 25 метрів, тому це рішення підходить для устаткування, розташованого в одній кімнаті.

Таблиця 1. Порівняльна характеристика стандартів фізичного середовища.