Gigabit Ethernet
Gigabit Ethernet es una tecnología basada en el estándar Ethernet. Gigabit Ethernet y Mass Ethernet son totalmente compatibles con Fast Ethernet y utilizan todas las especificaciones técnicas especificadas por el estándar Ethernet original, incluido el protocolo CSMA/CD, tramas Ethernet, dúplex completo, control de flujo y objetos de gestión IEEE definidos en el estándar 802.3. Como componente de Ethernet, Gigabit Ethernet también admite tecnología de gestión de tráfico, lo que garantiza la calidad del servicio en Ethernet. Estas tecnologías incluyen prioridad de capa 2 IEEE 802.1P, bits de codificación QoS de prioridad de capa 3, servicios especiales y acuerdo de reserva de recursos (RSVP). .
Gigabit Ethernet también utiliza compatibilidad con VLAN IEEE 802.1Q, filtrado de capa 4 y conmutación Gigabit de capa 3. Gigabit Ethernet se diseñó originalmente como una tecnología de conmutación que utilizaba fibra óptica como enlace ascendente para conexiones entre edificios. Después de eso, Gigabit Ethernet se usó ampliamente en conexiones de servidores y redes troncales. Debido a la introducción del estándar IEEE 802.3ab (estándar Gigabit Ethernet que utiliza pares trenzados sin blindaje de categoría 5 y superiores), Gigabit Ethernet puede ser aplicable a cualquier tamaño grande, mediano o pequeño. empresas e instituciones.
En la actualidad, Gigabit Ethernet se ha convertido en una tecnología de red convencional. Grandes empresas, desde decenas de miles de personas hasta pequeñas y medianas empresas con docenas de personas, utilizarán la tecnología Gigabit Ethernet como la tecnología de red de alta velocidad preferida al construir LAN empresariales. La tecnología Gigabit Ethernet incluso está reemplazando a la tecnología ATM y convirtiéndose en la fuerza principal en la construcción de redes del área metropolitana.
Las principales características de Gigabit Ethernet incluyen las siguientes.
1． Gigabit Ethernet proporciona una ruta de migración perfecta, protegiendo completamente las inversiones en la infraestructura de red existente. Gigabit Ethernet conservará los formatos de trama IEEE 802.3 y Ethernet y las especificaciones de objetos administrados 802.3, lo que permitirá a las empresas actualizar al rendimiento gigabit mientras conservan el cableado, los sistemas operativos, los protocolos y las aplicaciones de escritorio y las estrategias y herramientas de administración de redes existentes.
2. Gigabit Ethernet proporciona una ruta óptima en comparación con las soluciones de red troncal originales, como Fast Ethernet, FDDI y ATM. Al menos por ahora, parece ser una forma confiable y económica de mejorar la conexión troncal entre conmutadores y la conexión entre conmutadores y servidores. Los diseñadores de redes pueden crear una infraestructura de alta velocidad que utilice de forma eficiente aplicaciones de misión crítica y copias de seguridad de archivos de alta velocidad. Los administradores de redes brindarán a los usuarios un acceso más rápido a Internet, intranets, redes de área metropolitana y redes de área amplia.
3． El grupo de trabajo IEEE 802.3 estableció los grupos de trabajo Gigabit Ethernet 802.3z y 802.3ab, cuya misión es desarrollar estándares Gigabit Ethernet que satisfagan diferentes necesidades. El estándar admite 1000 Mbps full-duplex y half-duplex, y las operaciones correspondientes adoptan el formato de trama Ethernet IEEE 802.3 y el método de control de acceso a medios CSMA/CD. Gigabit Ethernet también es compatible con versiones anteriores de 10BaseT y 100BaseT. Además, el estándar IEEE admitirá fibra multimodo para una distancia máxima de 550 metros, fibra monomodo para una distancia máxima de 70 kilómetros y cable de eje de cobre para una distancia máxima de 100 metros. Gigabit Ethernet llena el vacío del estándar 802.3 Ethernet/Fast Ethernet.
Construcción de Gigabit Ethernet
La red Gigabit Ethernet está compuesta por conmutadores Gigabit, tarjetas de red Gigabit, sistemas de cableado integrados, etc. El conmutador Gigabit forma la columna vertebral de la red. La tarjeta de red Gigabit se instala en el servidor y se conecta al conmutador a través del sistema de cableado. También se pueden conectar muchos conmutadores de 100 M debajo del conmutador Gigabit. Este es el llamado "cambio de 100 M al escritorio". En algunas aplicaciones de producción de gráficos profesionales y vídeo bajo demanda, también se puede utilizar "Gigabit a escritorio" y se utiliza un conmutador Gigabit para conectarse a una estación de trabajo con una tarjeta de red Gigabit, lo que satisface la demanda de un gran ancho de banda en aplicaciones especiales.
Antes de construir una red, ya sea Gigabit o 100M, debemos partir de la realidad y la aplicación, y considerar qué funciones debe tener la red. Diferentes aplicaciones tienen diferentes necesidades y casi no existen redes con un solo servicio. Sin embargo, entre varias empresas, las productivas deben tener la máxima prioridad. Si la voz se transmite a través de la red, también es necesario priorizar los servicios de voz. Si la demanda de prioridad empresarial es alta, la red debe tener garantías de QoS. Una red de este tipo debe ser inteligente. El puerto del conmutador debe poder identificar qué tipo de negocio está pasando y luego poner en cola diferentes servicios y asignar diferentes anchos de banda a diferentes servicios. Sólo de esta manera se puede garantizar el funcionamiento de los servicios clave. El servicio de datos en sí es inteligente y se puede transmitir sin importar el ancho de banda que se requiera, solo depende del tiempo. Pero la voz o el video son diferentes si el ancho de banda es pequeño, no podrá escuchar con claridad de inmediato. o la imagen temblará. Esto es un problema. No está permitido. Entonces la QoS es muy importante. Para redes puramente de datos, la demanda de QoS es muy baja. Al planificar la red, primero debe comprender qué funciones son necesarias y cuáles pueden ignorarse. Por ejemplo, la multidifusión es actualmente una de las actuaciones más importantes. Si es necesario transmitir imágenes en la red y la red no tiene las características de multidifusión, el desperdicio de ancho de banda de la red será muy grave, o incluso imposible de lograr. en absoluto.
Estándar internacional Gigabit Ethernet
En enero de 1997, se adoptó el primer borrador de IEEE 802.3z;
En junio de 1997, se aprobó el borrador V3. y se formularon los detalles técnicos finales;
En junio de 1998, se aprobó formalmente el estándar IEEE 802.3z
En junio de 1999, el estándar IEEE 802.3ab (es decir, 1000Base -T) , el par trenzado se puede utilizar en Gigabit Ethernet.
El estándar Gigabit Ethernet se dirige principalmente a tres tipos de medios de transmisión: fibra láser de onda larga sobre fibra multimodo (llamada 1000BaseLX), láser de onda corta sobre fibra multimodo (llamada 1000BaseSX); ); medios 1000BaseCX, que se pueden transmitir en cables de cobre blindados balanceados de 150 ohmios. El estándar 1000BaseT modelado por el comité IEEE 802.3z permite que la distancia de transmisión de Gigabit Ethernet sobre pares trenzados UTP de Categoría 5, Categoría 5a y Categoría 6 se extienda a 100 metros, lo que permite que la mayoría del cableado en edificios utilice cables trenzados UTP de Categoría 5. El par de cables protege la inversión previa de los usuarios en Ethernet y Fast Ethernet. Para los administradores de redes, no es necesario recibir nueva capacitación. Con el conocimiento de las redes Ethernet que ya dominan, pueden administrar y mantener completamente Gigabit Ethernet.
La estandarización de Gigabit Ethernet incluye tres módulos principales: codificación/decodificación, transceptor y medios de red. Diferentes transceptores corresponden a diferentes tipos de medios de red. Cuando 1000BASE-LX se basa en el estándar de cable óptico monomodo de 1300 nm, utiliza el método de codificación y decodificación 8B/10B y la distancia máxima de transmisión es de 5000 metros. 1000BASE-SX se basa en óptica FibreChannel de 780 nm, utiliza métodos de codificación y decodificación 8B/10B y utiliza cables ópticos multimodo de 50 micrones o 62,5 micrones. La distancia máxima de transmisión es de 300 metros a 500 metros. El conector de fibra óptica tipo SC utilizado para conectar la fibra óptica es el mismo modelo que el conector utilizado por Fast Ethernet 100BASE FX. 1000BASE-CX es un estándar basado en cable de cobre que utiliza métodos de codificación y decodificación 8B/10B y tiene una distancia de transmisión máxima de 25 metros. 1000BASE-T se basa en medios de transmisión de par trenzado sin blindaje, utilizando el método de codificación y decodificación PHY de cobre de la capa física de cobre 1000BASE-T, y la distancia de transmisión es de 100 metros. 1000BASE-T utiliza los 4 pares de pares trenzados en transmisión y funciona en modo full-duplex. Este diseño utiliza codificación PAM-5 (modulación de amplificación de pulso de 5 niveles) para transmitir 250 Mbps en cada par de cables.
La transmisión bidireccional requiere que los cuatro pares de puertos del transceptor utilicen líneas de campo magnético mixtas, porque no se pueden proporcionar líneas de campo magnético mixtas perfectas, por lo que los circuitos de transmisión y recepción no se pueden aislar completamente. Cualquier línea de envío y recepción producirá ecos en el dispositivo. Por lo tanto, la cancelación del eco es necesaria para lograr la tasa de error requerida (BER). 1000BASE-T no puede filtrar la banda de frecuencia concentrada por encima de 125 MHz, pero puede filtrar la banda de frecuencia después de 80 MHz utilizando tecnología de codificación y codificación de red. Para resolver las limitaciones de las líneas de Categoría 5 debido a la diafonía en el extremo cercano en un rango de frecuencia tan alto, se debe adoptar una solución adecuada para cancelar la diafonía.
El Gigabit Ethernet original utiliza componentes ópticos de canal de fibra óptica de 780 nm de alta velocidad para transmitir señales en fibras ópticas y utiliza métodos de codificación y decodificación 8B/10B para lograr la serialización y recuperación de señales ópticas. La tecnología Fibre Channel actualmente opera a una velocidad de datos de 1.063 Gbps, que aumentará a 1.250 Gbps en el futuro, llevando la velocidad de datos a 1.000 Mbps completos. Para distancias de conexión más largas, se utilizarán componentes ópticos de 1300 nm. Para adaptarse al desarrollo de la tecnología de silicio y la tecnología de procesamiento de señales digitales, se debe desarrollar una interfaz lógica independiente de los medios entre la capa MAC y la capa PHY para permitir que Gigabit Ethernet funcione en un sistema de cable de par trenzado sin blindaje. Esta interfaz lógica será aplicable al método de codificación del sistema de cable de par trenzado sin blindaje y es independiente del método de codificación Fibre Channel. El siguiente diagrama ilustra los componentes de Gigabit Ethernet.
Cómo actualizar a Gigabit Ethernet
No existen muchas condiciones para actualizar redes de 10M y 100M a Gigabit. Lo más importante son las condiciones integrales de cableado. Gigabit Ethernet se refiere al ancho de banda de la red troncal y el sistema de cableado de la red troncal debe cumplir con los requisitos de Gigabit Ethernet. Si la red original cubre varios edificios separados por cientos de metros a varios kilómetros, el cableado troncal original generalmente utiliza fibra óptica multimodo o monomodo, que puede cumplir con los requisitos de la red troncal Gigabit y no es necesario volver a tender. fibra óptica. Cuando la distancia entre edificios es inferior a 550 metros, generalmente el tendido de fibra óptica multimodo relativamente barata puede satisfacer las necesidades de Gigabit Ethernet.
Si la red original solo cubre un edificio y la distancia entre el nodo de red más lejano y el centro de la red no supera los 100 metros, se puede utilizar el sistema de cableado original de Categoría 5 o Categoría 5e. Si el sistema de cableado original no cumple con los estándares de Categoría 5, o se utiliza un sistema de cableado de bus en lugar de un sistema de cableado en estrella, las líneas de Categoría 5 deben redireccionarse.
Para actualizar a Gigabit Ethernet, primero debe actualizar el conmutador troncal de la red a Gigabit para aumentar el tráfico de datos que la red troncal puede soportar, acelerando así la red. Los conmutadores de 100M anteriores se utilizaban como conmutadores de rama y los concentradores anteriores se podían utilizar donde no había suficientes puntos de cableado. En la actualidad, existen muchos productos de conmutadores Gigabit que se pueden seleccionar según los requisitos de la red, el presupuesto y otras condiciones reales.
Los servidores de la red necesitan manejar una gran cantidad de datos. Si la red troncal se actualiza a Gigabit, pero la tarjeta de red del servidor todavía está en el nivel de 100 M, la tarjeta de red del servidor se convertirá en el cuello de botella. La red y se debe utilizar Gigabit. Una tarjeta de red puede eliminar este cuello de botella. La solución es agregar una tarjeta de red Gigabit al servidor original. Tenga en cuenta que debe dar prioridad a la compra de una tarjeta de red PCI Gigabit de 64 bits, cuyo rendimiento es superior al de las tarjetas de red PCI Gigabit normales. Las tarjetas de red Gigabit se pueden seleccionar según las condiciones reales, como los requisitos de la red y el presupuesto.
Cuando se actualiza la red troncal, las ramas de la red también deben actualizarse en consecuencia. Si la computadora del usuario original tiene instalada una tarjeta de red adaptable de 10M/100M, no necesita actualizar la tarjeta de red. Solo necesita conectar la tarjeta de red a un conmutador de 100M si originalmente usó una tarjeta de red de 10Mbps; Es necesario reemplazar la tarjeta de red con una tarjeta de red adaptable de 10M/100M para aumentar la velocidad de acceso de la estación de trabajo al servidor.