Sieć Gigabit Ethernet. Karta sieciowa Gigabit Ethernet PCI Express Na podstawie materiałów firmy Telecom Transport

Wielu Rosjan poznało już uroki gigabitowego Ethernetu, a użytkownicy domowi w Federacji Rosyjskiej coraz częściej preferują superszybki dostęp do Internetu.

– Nie masz jeszcze Gigabit Ethernet? W takim razie idziemy do Ciebie! Podpowiemy Ci, jak prawidłowo zbudować sieć domową z szybkością gigabitową, jaki router wybrać, jaką maksymalną prędkość można osiągnąć przy odpowiednim sprzęcie i ile będzie Cię to kosztować.

Jeszcze kilka lat temu technologia Gigabit Ethernet była wykorzystywana wyłącznie przez operatorów telekomunikacyjnych i duże firmy: w sieciach korporacyjnych, sieciach lokalnych, do przesyłania ruchu na duże odległości itp. Abonenci domowi nawet nie myśleli o uzyskaniu takich prędkości. Jednak w latach 2012–2013, dzięki ulepszeniom oprogramowania i sprzętu, a także powszechnemu wykorzystaniu technologii internetowych, prędkości gigabitowe stały się bardziej dostępne i realistyczne dla użytkowników prywatnych. Dziś niemal każdy mieszkaniec metropolii ma możliwość zbudowania w domu sieci obsługującej Gigabit Ethernet.

Wielu zapyta: „Po co w ogóle mieć w domu Internet o prędkości około 1 Gbit/s? Czy megabitowy Internet naprawdę nie wystarczy do surfowania po stronach internetowych, pobierania filmów i spędzania czasu w sieciach społecznościowych?

Odpowiemy szczegółowo.

Jak użytkownik domowy może korzystać z Gigabit Ethernet

Rosyjscy internauci, a także konsumenci Internet domowy na całym świecie są niezwykle aktywnymi użytkownikami ruchu. Wielkość ruchu konsumowanego na świecie rośnie z każdym miesiącem (nawet nie rok). Jeszcze kilka lat temu zadowalaliśmy się prędkością 1 Mbit/s, a jeszcze wcześniej byliśmy gotowi ściągać film przez całą noc, aby obejrzeć go później. Obecnie niewiele osób w ogóle pobiera filmy, większość ogląda je bezpośrednio w Internecie. Ponadto tysiące użytkowników pragnie jakości HD i są skłonni za nią zapłacić. Oraz do oglądania i pobierania filmów w wysoka jakość potrzebuję szybkiego nielimitowany internet.

także w Ostatnio Telewizja torrentowa zyskuje na popularności, umożliwiając oglądanie telewizji przez Internet, całkowicie za darmo. Niektórzy użytkownicy zaczęli już rezygnować z telewizji kablowej i satelitarnej, inni wykorzystują telewizję torrentową jako nową ciekawą usługę i liczą na jej szybką popularyzację. Ale w każdym razie telewizja torrentowa wymaga szybkiego Internetu, a nawet nieograniczonego, w przeciwnym razie to przedsięwzięcie będzie kosztować więcej niż zwykły kabel.

Bardzo ważnym segmentem konsumentów szerokopasmowego Internetu są gracze grający online. Obecnie istnieje wiele gier online, dla których młodzi ludzie (i nie tylko) modernizują swoje komputery i płacą za nieograniczony Internet z dużymi prędkościami połączenia. Ponadto na koniec 2013 roku planowana jest premiera nowej kultowej gry Survarium od twórców S.T.A.L.K.E.R. To będzie gra online z darmowymi kontami. Biorąc pod uwagę, ilu Rosjan grało w legendarnego S.T.A.L.K.E.R., dostawcy Internetu powinni przygotować się na nowy napływ abonentów skłonnych płacić za szybszy i droższy dostęp do Internetu. Użytkownicy mogą rozpocząć przygotowania już teraz – a gigabitowy Internet może być pierwszym krokiem w tych przygotowaniach.

Krótko mówiąc, znajdź zastosowanie Gigabit Ethernet w sieć domowa To bardzo proste, jeśli jesteś osobą zaawansowaną IT i maksymalnie wykorzystujesz nowoczesne technologie.

Prawdziwa prędkość Gigabit Ethernet – gdzie jest haczyk?

Wyrażenie „Gigabitowy Internet” brzmi mocno, ale czy naprawdę uzyskasz minimum 1 Gb/s? Tak naprawdę taką prędkość osiąga się tylko w idealnych warunkach, nie da się jej uzyskać w domu, nawet jeśli zainstalujesz sprzęt obsługujący Gigabit Ethernet, skonfigurujesz wszystko tak, jak powinno i zamówisz pakiet gigabitowy u swojego dostawcy. Otrzymasz oczywiście prędkość 1000 razy większą niż przy 1 Mbit/s, bo takie same ograniczenia obowiązują w przypadku Internetu megabitowego. Ale obliczmy, jaka będzie prędkość Twojego dostępu do Internetu.

Obliczymy za pomocą zwykłej arytmetyki, zgodnie z podejściem „standardowym”. Dodatkowo dla uproszczenia zaokrąglimy w górę: 1 kilobit = 1000 bitów, a nie 1024 bity. W tym przypadku 1 gigabit jest równy 1000 megabitom. Ale na dysku twardym informacje nie są przechowywane w bitach, ale w bajtach - większych jednostkach. Jak wszyscy wiedzą, 1 bajt = 8 bitów. Dla wygody zwykle bierze się pod uwagę ilość informacji i szybkość jej przesyłania różne jednostki, co często powoduje, że użytkownik oczekuje czegoś więcej, niż jest to w rzeczywistości.

Zatem prędkość przesyłania rzeczywistych plików będzie 8 razy mniejsza niż podaje dostawca usług internetowych, ponieważ bity zliczają dostawcy usług internetowych i programy testujące prędkość. Nasz 1 Gb/s (1 000 000 000 b/s) zamienia się w 125 000 000 bajtów (podzielonych przez 8). Okazuje się, że 1 Gbit/s = 125 MB/s.

Problem jednak w tym, że użytkownik domowy z uwagi na różne, nie zawsze od niego zależne okoliczności, tak naprawdę otrzymuje jedynie około 30% z idealnych 125 MB/s. Oznacza to, że mamy już około 37 MB/s. To wszystko, co pozostało z 1 Gbit/s. Ale jeśli spojrzymy na tę liczbę w porównaniu z 1 Mbit/s, nadal otrzymamy 1000 razy szybszy Internet.

Sprzęt sieci domowej dla Gigabit Ethernet

Dziś całkiem możliwe jest stworzenie warunków dla sieci Gigabit Ethernet w domu. Co więcej, jeśli masz nowoczesny komputer, nie będziesz potrzebować bardzo dużego ponownego wyposażenia i nie będzie to kosztować tak dużo, jak mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka. Najważniejszą rzeczą do zrobienia jest upewnienie się, że wszystkie główne urządzenia obsługują Gigabit Ethernet. Przecież jeśli choć jeden z nich nie jest przystosowany do takich prędkości, to ostatecznie uzyskamy maksymalnie 100 Mbit/s.

Jeśli chcesz osiągnąć prędkości gigabitowe, będziesz potrzebować następującego sprzętu obsługującego 1 Gb/s:

• router obsługujący Gigabit Ethernet;
• karta sieciowa (karta Ethernet, karta sieciowa);
• Kontroler sieci;
• koncentrator/przełącznik;
• dysk twardy;
• kable muszą mieć przepustowość 1 Gb/s.

Każde z wymienionych urządzeń jest ważnym ogniwem w sieci i od każdego z nich zależy ostateczna prędkość przesyłania danych. Przyjrzyjmy się więc bliżej każdemu z nich.

Router Wifi. Potrzebujesz routera gigabitowego, tj. z obsługą Gigabit Ethernetu. Routery te są nieco droższe niż routery megabitowe, ponieważ są przeznaczone do wyższych prędkości. Zasadniczo na rynku jest wystarczająco dużo ofert pod markami Asus, TP-LINK, D-Link itp. Ale oprzyj swój wybór nie tylko na liście funkcji, cech i wyglądu. Koniecznie zajrzyj na fora (co najmniej 5) z recenzjami prawdziwych konsumentów, aby mieć pewność, że router będzie działał długo i niezawodnie.

Karta LAN. Urządzenie to może być zintegrowane z płytą główną lub oddzielne. Karta sieciowa dla sieci gigabitowej musi obsługiwać Gigabit Ethernet. Jeśli Twój komputer ma więcej niż 2-3 lata, najprawdopodobniej karta sieciowa jest przestarzała i nie obsługuje tak dużych prędkości. Jeśli niedawno kupiłeś komputer, jest całkiem możliwe, że nie będziesz musiał aktualizować karty sieciowej. W każdym razie sprawdź specyfikacje swojej konkretnej karty sieciowej pod kątem zgodności z siecią Gigabit Ethernet.

Kontroler sieci. Jeśli budujesz sieć domową, ważne jest, aby każdy komputer w tej sieci miał kontroler gigabitowy. W przeciwnym razie tylko te komputery, które je posiadają, uzyskają wystarczające prędkości. Podobnie jak karta sieciowa, kontroler sieciowy może być oddzielony lub zintegrowany z płytą główną. Zazwyczaj nowoczesne komputery PC są wyposażone w kontrolery obsługujące domyślnie prędkość 1 Gbit/s. Możliwe więc, że nie będziesz musiał niczego modyfikować w przypadku Gigabit Ethernet.

Koncentrator/przełącznik. To jeden z najdroższych elementów sieci domowej. Często jest już w routerze. Ale sprawdź, czy obsługuje prędkości gigabitowe. Ważny! Przełącznik jest bardziej wydajny niż koncentrator, ponieważ kieruje dane tylko do jednego określonego portu, podczas gdy koncentrator kieruje dane do wszystkich jednocześnie. Używając przełącznika, możesz znacznie zaoszczędzić zasoby, nie marnując ich na niepotrzebne porty.

dysk twardy. Niektórym może się to wydawać dziwne, ale dysk twardy poważnie wpływa na szybkość dostępu do Internetu. Faktem jest, że to dysk twardy wysyła dane do kontrolera sieci, a szybkość przesyłania i odbierania danych zależy od jakości ich połączenia. Pożądane jest, aby kontroler miał interfejs PCI Express (PCIe), a nie PCI. Dysk twardy powinien mieć złącze SATA, a nie złącze IDE, ponieważ to drugie obsługuje zbyt niskie prędkości.

Kabel internetowy. Oczywiście kabel jest ważną częścią domowej sieci gigabitowej. Można wybrać skrętkę dwużyłową Cat 5 i Cat 5e (używaną do układania linie telefoniczne I sieci lokalne– wystarczą do Gigabit Ethernet) lub dopłać trochę i weź kabel Cat 6 (specjalnie zaprojektowany dla Gigabit Ethernet i Fast Ethernet). Długość skrętki nie powinna przekraczać 100 m, w przeciwnym razie sygnał zacznie zanikać i nie będzie można osiągnąć wymaganej prędkości połączenia internetowego. Dodatkowo umieszczając kable w mieszkaniu należy pamiętać, że nie zaleca się układania ich obok przewodów zasilających (więcej o powodach znajdziesz w artykule).

Ostatnim ważnym czynnikiem przy organizacji domowej sieci Gigabit Ethernet jest oprogramowanie. System operacyjny na komputerze musi być nowszy. Jeśli jest to Windows, to nie wcześniej niż Windows 2000 (i nawet wtedy będziesz musiał zagłębić się w ustawienia). Wersje XP, Vista, Windows 7 domyślnie obsługują gigabitowy Internet, więc nie powinno być problemów. W przypadku innych systemów operacyjnych może być konieczna dodatkowa konfiguracja.

Top 5 najlepszych domowych routerów Wi-Fi,
obsługujący Gigabit Ethernet, 2013

1. ASUSRT-N66U– doskonały model, mocny i niezawodny. Działa jednocześnie w dwóch zakresach częstotliwości - 2,4 i 5 GHz. Jesteśmy zadowoleni z dużej prędkości przesyłu danych – deklarowana jest 900 Mbit/s. Idealny do budowy domowej sieci Gigabit Ethernet. Ale musisz go ponownie sflashować, aby poprawić wydajność i pozbyć się szeregu problemów pojawiających się w przypadku natywnego oprogramowania układowego. Jednak większość routerów wymaga flashowania natychmiast lub wkrótce po zakupie. Koszt to około 4,5-5 tysięcy rubli.

2. D-Link DIR-825 - nie jest to zły wybór. To router 2-pasmowy, dość „napchany”. Częstotliwości robocze: 2,4 i 5 GHz; Możliwe jest jednoczesne korzystanie z obu. Router ten charakteryzuje się najlepszym stosunkiem ceny do jakości na rynku. Wśród zalet jest szeroki kanał Dystrybucja Wi-Fi(może obsłużyć do 50 abonentów). Z punktu widzenia użytkowników najbardziej zauważalną wadą jest jasny wyświetlacz LED urządzenia, ale to raczej kwestia gustu niż jakości urządzenia. Jeśli chodzi o oprogramowanie, możesz pozostawić oryginalne, ale w celu poprawy wydajności zaleca się jego ponowne flashowanie. Cena routera: około 3 tysiące rubli.

3. TP-LINK TL-WDR4300 – bardzo szybki router, idealny do sieci domowych. Producent twierdzi, że maksymalna prędkość przesyłania danych wynosi 750 Mbit/s. Jedną z istotnych przewag tego modelu nad wieloma innymi jest możliwość jednoczesnego wykorzystania dwóch pasm częstotliwości: 2,4 i 5 GHz. Dzięki temu użytkownicy mogą łączyć się z Internetem jednocześnie z telefonów, smartfonów, a także z laptopa, komputera PC czy tabletu. Kolejną zaletą tego modelu jest to, że jest wyposażony w dość mocne anteny, które pozwalają na dystrybucję Internetu przez Wi-Fi na odległość ponad 200 m. Ale aby to wszystko działało normalnie, lepiej zmienić oprogramowanie z fabryki. Dzięki szeregowi manipulacji z oprogramowaniem urządzenie będzie działać znacznie lepiej. Cena modelu: około 3 tysiące rubli.

4. Zyxela Keenetic’a Giga to dobry router z kilkoma przydatne funkcje. Jego główną wadą jest to, że router działa tylko w jednym zakresie częstotliwości – 2,4 GHz. Ale jednocześnie prędkość jest wystarczająca do oglądania telewizji IP, korzystania z sieci torrent (jest wbudowany klient torrent) i innych „żarłocznych” usług. Zyxel Keenetic Giga wyposażony jest w potężne anteny, co pozwala na tworzenie Sieci Wi-Fi(nawiasem mówiąc, urządzenie obsługuje wszystko Standardy Wi-Fi) z dużym asortymentem. Router jest dość łatwy w konfiguracji, ale oprogramowanie sprzętowe, podobnie jak w przypadku większości routerów, będzie musiało zostać zmienione. Kolejnym plusem jest to, że urządzenie jest stosunkowo niedrogie - od 3 do 4 tysięcy rubli.

5. TP-LINK TL-WR1043ND – dość mocny i tani router gigabitowy. To prawda, że ​​ma kilka wad. Po pierwsze, działa tylko w paśmie 2,4 GHz, co nie jest zbyt wygodne. Po drugie, jest bardziej odpowiedni dla doświadczonych użytkowników, ponieważ natywne oprogramowanie, jak w wielu przypadkach, nie jest zbyt dobre, a flashowanie tego modelu może być trudne. Ale wszystko to jest więcej niż rekompensowane niezawodnością i mocą tego routera. Maksymalna prędkość przesyłania danych wynosi 300 Mbit/s. Urządzenie zarabia pieniądze, ponieważ cena modelu to tylko 2 tysiące rubli.

Zanim, jak to mówią, mleko wyschło na ustach nowo narodzonego standardu Fast Ethernet, komitet 802 rozpoczął prace nad Nowa wersja(1995). Niemal natychmiast nazwano ją siecią gigabitową Ethernet, a w 1998 roku nowy standard został już ratyfikowany przez IEEE pod oficjalną nazwą 802.3z. Twórcy podkreślili zatem, że jest to najnowsze osiągnięcie w linii 802.3 (chyba że ktoś pilnie wymyśli nazwę standardów, powiedzmy 802.3. Kiedyś Bernard Shaw zaproponował rozszerzenie alfabetu angielskiego i włączenie do niego w w szczególności litery „s”, ale nie była przekonująca.).

Główne warunki wstępne utworzenia standardu 802.3z były takie same, jak w przypadku utworzenia standardu 802.3u – zwiększenie prędkości 10-krotnie przy jednoczesnym zachowaniu kompatybilności wstecznej ze starszymi sieciami Ethernet. W szczególności Gigabit Ethernet miał zapewniać usługę datagramów bez potwierdzenia zarówno dla transmisji jednokierunkowej, jak i multiemisji. Jednocześnie konieczne było zachowanie 48-bitowego schematu adresowania i formatu ramki bez zmian, uwzględniając dolne i górne ograniczenia jej rozmiaru. Nowy standard spełnił wszystkie te wymagania.

Sieci Gigabit Ethernet budowane są na zasadzie punkt-punkt, nie wykorzystują kanału mono, jak w pierwotnym Ethernecie 10-Mbit, który swoją drogą nazywa się teraz klasycznym Ethernetem. Najprostsza sieć gigabitowa, pokazana na schemacie a, składa się z dwóch komputerów bezpośrednio połączonych ze sobą. W bardziej ogólnym przypadku mamy jednak do czynienia z przełącznikiem lub koncentratorem, do którego podłączonych jest wiele komputerów, istnieje także możliwość zainstalowania dodatkowych przełączników lub koncentratorów (schemat „b”). Ale w każdym razie do jednego kabla Gigabit Ethernet zawsze podłączone są dwa urządzenia, nie więcej, nie mniej.

Gigabit Ethernet może pracować w dwóch trybach: full duplex i half duplex. „Normalny” jest uważany za pełny dupleks i ruch może płynąć jednocześnie w obu kierunkach. Tryb ten stosowany jest w przypadku podłączenia centralnego wyłącznika komputery peryferyjne lub przełączniki. W tej konfiguracji sygnały na wszystkich liniach są buforowane, dzięki czemu abonenci mogą przesyłać dane kiedy tylko chcą. Nadawca nie słucha kanału, bo nie ma z kim konkurować. Na linii łączącej komputer z przełącznikiem komputer jest jedynym potencjalnym nadawcą; transfer nastąpi pomyślnie nawet jeśli w tym samym czasie nastąpi transfer od strony centrali (linia w trybie full duplex). Ponieważ w tym przypadku nie ma konkurencji, nie stosuje się protokołu CSMA/CD, dlatego o maksymalnej długości kabla decyduje wyłącznie moc sygnału i nie pojawiają się tutaj kwestie czasu propagacji impulsu szumu. Przełączniki mogą działać przy mieszanych prędkościach; Co więcej, automatycznie wybierają optymalną prędkość. Plug and play jest obsługiwany w taki sam sposób, jak w Fast Ethernet.

Praca w trybie półdupleksu jest stosowana, gdy komputery są podłączone nie do przełącznika, ale do koncentratora. Koncentrator nie buforuje przychodzących ramek. Zamiast tego łączy elektrycznie wszystkie linie, symulując łącze mono w zwykłej sieci Ethernet. W tym trybie możliwe są kolizje, dlatego używany jest CSMA/CD. Ponieważ minimalny rozmiar ramki (tj. 64 bajty) może być przesyłany 100 razy szybciej niż w klasycznej sieci Ethernet, maksymalną długość segmentu należy odpowiednio zmniejszyć 100-krotnie. Wynosi 25 m – właśnie w tej odległości pomiędzy stacjami impuls szumu ma gwarancję dotarcia do nadawcy przed zakończeniem transmisji. Gdyby kabel miał długość 2500 m, to nadawca 64-bajtowej ramki z szybkością 1 Gbit/s miałby dużo czasu na zrobienie nawet wtedy, gdy jego ramka przebyła tylko jedną dziesiątą drogi w jedną stronę, nie mówiąc już o tym, że że sygnał musi i również wrócić.

Komisja ds. rozwoju standardu 802.3z słusznie zauważyła, że ​​25 m to niedopuszczalnie krótka długość i wprowadziła dwie nowe funkcje, które umożliwiły zwiększenie promienia segmentów. Pierwsze nazywa się rozszerzeniem multimediów. Rozszerzenie to polega po prostu na tym, że sprzęt wstawia własne pole dopełniające, rozciągając normalną ramkę do 512 bajtów. Ponieważ to pole jest dodawane przez nadawcę i usuwane przez odbiorcę oprogramowanie nie ma z nim nic wspólnego. Oczywiście wydanie 512 bajtów na przesłanie 46 bajtów jest nieco marnotrawstwem pod względem wydajności przepustowości. Sprawność takiej przekładni wynosi tylko 9%.

Drugą właściwością pozwalającą na zwiększenie dopuszczalnej długości segmentu jest transmisja ramek pakietowych. Oznacza to, że nadawca może wysłać nie pojedynczą ramkę, ale pakiet łączący wiele ramek na raz. Jeżeli całkowita długość pakietu jest mniejsza niż 512 bajtów, wówczas podobnie jak w poprzednim przypadku wykonywane jest sprzętowe wypełnianie fikcyjnymi danymi. Jeśli na przesłanie jest wystarczająca liczba ramek, aby wypełnić tak duży pakiet, system jest bardzo wydajny. Ten schemat jest oczywiście lepszy od ekspansji medialnej. Metody te umożliwiły zwiększenie maksymalnej długości segmentu do 200 m, co prawdopodobnie jest już całkiem akceptowalne dla organizacji.

Trudno sobie wyobrazić organizację, która włożyłaby wiele wysiłku i pieniędzy w instalację kart dla wysokowydajnej sieci Gigabit Ethernet, a następnie połączyła komputery z koncentratorami symulującymi działanie klasycznego Ethernetu ze wszystkimi jego kolizjami i innymi problemami. Koncentratory są oczywiście tańsze niż przełączniki, ale karty interfejsu Gigabit Ethernet są nadal stosunkowo drogie, więc oszczędzanie na zakupie koncentratora zamiast przełącznika nie jest tego warte. Ponadto znacznie zmniejsza to wydajność i staje się całkowicie jasne, dlaczego wydali pieniądze na płyty gigabitowe. Jednak wsteczna kompatybilność jest czymś świętym przemysł komputerowy dlatego mimo wszystko 802.3z zapewnia taką możliwość.

Gigabit Ethernet obsługuje zarówno kable miedziane, jak i światłowodowe. Praca z szybkością 1 Gb/s oznacza, że ​​źródło światła musi włączać się i wyłączać mniej więcej raz na nanosekundę. Diody LED po prostu nie mogą działać tak szybko, dlatego potrzebne są lasery. Norma przewiduje dwie długości fal roboczych: 0,85 µm (fale krótkie) i 1,3 µm (fale długie). Lasery o grubości 0,85 mikrona są tańsze, ale nie współpracują z kablami jednomodowymi.

Oficjalnie dopuszczalne są trzy średnice włókien: 10, 50 i 62,5 mikrona. Pierwszy przeznaczony jest do transmisji jednomodowej, dwa pozostałe do transmisji wielomodowej. Nie wszystkie z sześciu kombinacji są dozwolone, a maksymalna długość segmentu zależy od wybranej kombinacji. Liczby podane w tabeli są najlepszym przypadkiem. W szczególności pięciokilometrowy kabel można stosować wyłącznie z laserem zaprojektowanym na długość fali 1,3 mikrona i współpracującym ze światłowodem jednomodowym o średnicy 10 mikrometrów. Ta opcja jest najwyraźniej najlepsza w przypadku autostrad na różnego rodzaju kampusach i terenach przemysłowych. Oczekuje się, że będzie najpopularniejszy, mimo że najdroższy.

1000Base-CX wykorzystuje krótki ekranowany kabel miedziany. Problem w tym, że jest on wypierany przez konkurencję zarówno od góry (1000Base-LX), jak i od dołu (1000Base-T). Wątpliwe jest zatem, czy zyska ona powszechną akceptację społeczną.

Wreszcie inną opcją kabla jest wiązka czterech nieekranowanych skrętek. Ponieważ takie okablowanie istnieje prawie wszędzie, wygląda na to, że będzie to najpopularniejszy gigabitowy Ethernet.

Nowy standard wykorzystuje nowe zasady kodowania sygnałów przesyłanych światłowodem. Kod Manchester przy szybkości transmisji danych 1 Gbit/s wymagałby szybkości sygnału 2 Gbodów. Jest to zbyt skomplikowane i zajmuje zbyt dużo pasma. Zamiast kodowania Manchester stosuje się schemat o nazwie 8V/10V. Jak można się domyślić z nazwy, każdy bajt, składający się z 8 bitów, jest kodowany do transmisji przez światłowód za pomocą dziesięciu bitów. Ponieważ dla każdego przychodzącego bajtu możliwych jest 1024 wynikowych słów kodowych, Ta metoda daje pewną swobodę w wyborze słów kodowych. Pod uwagę brane są następujące zasady:

Żadne słowo kodowe nie powinno mieć więcej niż czterech identycznych bitów w rzędzie;

Żadne słowo kodowe nie powinno zawierać więcej niż sześć zer lub sześć jedynek.

Dlaczego te szczególne zasady?

Po pierwsze, zapewniają wystarczającą liczbę zmian stanu w strumieniu danych, aby odbiornik był zsynchronizowany z nadajnikiem.

Po drugie, próbują w przybliżeniu wyrównać liczbę zer i jedynek. Ponadto z wieloma przychodzącymi bajtami są powiązane dwa możliwe słowa kodowe. Kiedy koder ma do wyboru słowa kodowe, prawdopodobnie wybierze takie, które jest równe liczbie zer i jedynek.

Zrównoważona liczba zer i jedynek ma takie znaczenie, ponieważ konieczne jest utrzymanie składowej stałej sygnału na jak najniższym poziomie. Wtedy będzie mógł przejść przez konwertery bez zmian. Osobom zajmującym się informatyką nie podoba się to, że urządzenia konwertujące dyktują pewne zasady kodowania sygnałów, ale życie jest życiem.

Gigabit Ethernet, zbudowany w oparciu o 1000Base-T, wykorzystuje inny schemat kodowania, ponieważ w przypadku kabla miedzianego trudno jest zmienić stan sygnału w ciągu 1 ns. Wykorzystuje 4 skrętki kategorii 5, co umożliwia równoległą transmisję 4 znaków. Każdy znak jest kodowany w jednym z pięciu poziomów napięcia. Zatem jeden sygnał może oznaczać 00, 01,10 lub 11. Istnieje również specjalna wartość napięcia roboczego. Na każdą skrętkę przypadają 2 bity danych, zatem w jednym przedziale czasu system przesyła 8 bitów na 4 skrętkach. Częstotliwość zegara równej 125 MHz, co pozwala na pracę z szybkością 1 Gbit/s. Do celów specjalnych dodano piąty poziom napięcia - kadrowanie i sterowanie.

1 Gbps to całkiem sporo. Przykładowo, jeśli odbiornik będzie czymś rozproszony na 1 ms i zapomni lub nie będzie miał czasu zwolnić bufora, oznacza to, że „prześpi” około 1953 klatek. Może zaistnieć inna sytuacja: jeden komputer wysyła dane przez sieć gigabitową, a drugi odbiera je poprzez klasyczny Ethernet. Ten pierwszy prawdopodobnie szybko przytłoczy drugi danymi. Przede wszystkim schowek się zapełni. Na tej podstawie podjęto decyzję o wprowadzeniu do systemu kontroli przepływu (tak też było w przypadku szybkiego Ethernetu, chociaż te systemy są zupełnie inne).

Aby zaimplementować kontrolę przepływu, jedna ze stron wysyła ramkę usługi wskazującą, że druga strona musi na chwilę przerwać. Ramki usługowe są w rzeczywistości zwykłymi ramkami Ethernet, których typ jest zapisany jako 0x8808. Pierwsze dwa bajty pola danych to bajty poleceń, a kolejne w razie potrzeby zawierają parametry poleceń. Do sterowania przepływem wykorzystywane są ramki typu PAUSE, a czas trwania przerwy podawany jest jako parametr w jednostkach minimalnego czasu transmisji ramki. W przypadku Gigabit Ethernet jednostka ta wynosi 512 ns, a przerwy mogą trwać do 33,6 ms.

Gigabit Ethernet został ustandaryzowany i komitetowi 802 znudziło się. Następnie IEEE zaprosiło go do rozpoczęcia pracy nad 10-Gigabit Ethernet. Rozpoczęły się długie próby znalezienia jakiejś litery po z w alfabecie angielskim. Kiedy stało się oczywiste, że taka litera nie istnieje w naturze, zdecydowano się porzucić stare podejście i przejść na indeksy dwuliterowe. Tak pojawił się standard 802.3ae w 2002 roku. Najwyraźniej nadejście 100-Gigabit Ethernet również jest tuż za rogiem.

Postanowiłem trochę zmodernizować swój komputer, a ponieważ potrzebowałem 2 kart sieciowych, a nie było wystarczającej liczby gniazd, potrzebowałem karty sieciowej w gnieździe PCI-E. Miałem wystarczająco dużo czasu, więc zdecydowałem się kupić go na Aliexpress.

Znalazłem, całkowicie zadowolony z opisu, a także ceny. Sprawdzając sprzedawcę, okazało się, że poziom ryzyka jest bliski zeru. Zamówione, paczka dotarła 20 dni po wysłaniu przez sprzedawcę. Nawiasem mówiąc, sprzedawca ma obecnie zniżkę lub wyprzedaż, ale karta kosztuje 3,63.

Ponieważ jednak nie bardzo ufam chińskim producentom, najpierw dokładnie przyjrzałem się płytce. Intuicja mnie nie oszukała, główny mikroukład został przylutowany nie tylko z przesunięciem, ale w trzech miejscach (oznaczonych strzałkami) znajdowały się także pałeczki lutownicze.

Nie bardzo próbowałem dociec za co odpowiadają te piny, ale połączenia z układem pamięci i pinami zasilającymi, czyli utknęły w nóżkach. płyta jest gwarantowana co najmniej na czas nieokreślony, maksymalnie zostałbym bez nowego komputera.

I oczywiście zabawne oznaczenie szybkości łącza w hercach.

Bez włożenia go do komputera napisałem do sprzedawcy, że otrzymałem przesyłkę, ale nie działa, mikroukład jest słabo wlutowany. Na co odpowiedział, że mówią o wysłaniu filmu. Co on tam miał zobaczyć, nie rozumiem. Powiedziałem mu, że spróbuję zrobić zdjęcie, ale wszystko było tak małe, że było mało prawdopodobne, że cokolwiek zobaczy. Wysłałem wiadomość.

Nie czekając na odpowiedź, wziąłem lutownicę, wyjąłem smar, sprawdziłem kartę - zadziałało.

Karta została zidentyfikowana jako kontroler rodziny Realtek PCIe GBE, ale ponieważ już to zrobiłem Sterowniki Realteka, wtedy karta zaczęła działać od razu, nie było potrzeby instalowania niczego dodatkowego.
Pisze o tym menadżer sprzętu -
PCI\VEN_10EC&DEV_8168&SUBSYS_816810EC&REV_02\4&293AFCC&1&00E0

Testowałem prędkość kopiowania, choć wszystko sprowadzało się do prędkości portu routera (ze zdziwieniem stwierdziłem, że nie mam czym przetestować karty przy gigabitowej prędkości), póki co nie ma co testować gigabitu, a szczerze mówiąc , nie widzę jeszcze pilnej potrzeby, 100 megabitów wystarczy, ale 100 megabitów PCI-E jeszcze nie widziałem, więc pozwólmy temu żyć. Co więcej, raczej nie kupię go u nas za te pieniądze.

W rezultacie napisałem do sprzedawcy, że chip został przelutowany, karta działa, potwierdzam odbiór, ale jestem bardzo niezadowolony. Jakość wykonania jest bardzo słaba. W rezultacie sprzedawca zaoferował zwrot pieniędzy w wysokości 3 dolarów, zgodziłem się, w zasadzie nie miałem żadnych szczególnych skarg do sprzedawcy, skontaktowałem się natychmiast i bez problemów.

Ale nie o to chodzi, morał z tej mikrorecenzji jest taki, że na wszelki wypadek, zanim włożysz nowy sprzęt do komputera, nie bądź zbyt leniwy, aby go dokładnie sprawdzić, aby nie pozostać bez w ogóle komputer.

Ogólnie dostawa jest doskonała, karta jest najbardziej banalna, cena jest rozsądna, dostawa jest szybka, ale jakość jest dość słaba.

Prawdopodobnie w ten sposób zmontowali moją sieć

Teraz dużo mówi się o tym, że czas masowo przejść na prędkości gigabitowe przy łączeniu użytkowników końcowych sieci lokalnych i ponownie pojawia się pytanie o zasadność i postępowość rozwiązań „światłowód do miejsca pracy”, „ światłowód do domu” itp. W związku z tym ten artykuł, który opisuje standardy nie tylko dla miedzi, ale głównie dla interfejsy światłowodowe GigE będzie całkiem odpowiednie i na czasie.

Architektura Gigabit Ethernet

Rysunek 1 przedstawia strukturę warstw Gigabit Ethernet. Podobnie jak w standardzie Fast Ethernet, tak i w Gigabit Ethernet nie ma uniwersalnego schematu kodowania sygnału, który byłby idealny dla wszystkich interfejsów fizycznych - zatem z jednej strony stosowane jest kodowanie 8B/10B dla standardów 1000Base-LX/SX/CX, z drugiej strony standard 1000Base-T wykorzystuje specjalny rozszerzony kod linii TX/T2. Funkcja kodowania realizowana jest przez podwarstwę kodującą PCS umieszczoną poniżej niezależnego od medium interfejsu GMII.

Ryż. 1. Struktura warstwowa standardu Gigabit Ethernet, interfejsu GII i transceivera Gigabit Ethernet

Interfejs GMII. GMII (Gigabit Media Independent Interface) zapewnia interakcję pomiędzy warstwą MAC a warstwą fizyczną. Interfejs GMII jest rozszerzeniem interfejsu MII i może obsługiwać prędkości 10, 100 i 1000 Mbps. Posiada oddzielny 8-bitowy odbiornik i nadajnik i może obsługiwać tryb półdupleksu i pełnego dupleksu. Dodatkowo interfejs GMII przenosi jeden sygnał zapewniający synchronizację (sygnał zegarowy) oraz dwa sygnały stanu linii - pierwszy (w stanie ON) sygnalizuje obecność nośnej, a drugi (w stanie ON) sygnalizuje brak kolizje - i kilka innych kanałów sygnałowych i żywności. Moduł nadawczo-odbiorczy obejmujący warstwę fizyczną i zapewniający jeden z interfejsów zależnych od nośnika fizycznego może łączyć się na przykład z przełącznikiem Gigabit Ethernet za pośrednictwem interfejsu GMII.

Podwarstwa kodowania fizycznego PCS. Podczas łączenia interfejsów grupy 1000Base-X podwarstwa PCS wykorzystuje kodowanie redundancji blokowej 8B10B, zapożyczone ze standardu ANSI X3T11 Fibre Channel. Podobnie jak w omawianym standardzie FDDI, tylko w oparciu o bardziej złożoną tablicę kodów, każde 8 bitów wejściowych przeznaczonych do transmisji do zdalnego węzła jest konwertowanych na 10-bitowe symbole (grupy kodów). Ponadto wyjściowy strumień szeregowy zawiera specjalne 10-bitowe znaki sterujące. Przykładem znaków kontrolnych są te używane do rozszerzania multimediów (dopełnianie ramki Gigabit Ethernet do jej minimalnego rozmiaru 512 bajtów). Podczas podłączania interfejsu 1000Base-T podwarstwa PCS wykonuje specjalne kodowanie odporne na zakłócenia, aby zapewnić transmisję po skrętce dwużyłowej UTP Cat.5 na odległość do 100 metrów - kod linii TX/T2 opracowany przez Level One Communications.

W tej podwarstwie generowane są dwa sygnały stanu linii, sygnał obecności nośnej i sygnał braku kolizji.

Podpoziomy PMA i PMD. Warstwa fizyczna Gigabit Ethernet wykorzystuje kilka interfejsów, w tym tradycyjną skrętkę dwużyłową kategorii 5, a także światłowód wielomodowy i jednomodowy. Podwarstwa PMA konwertuje równoległy strumień znaków z PCS na strumień szeregowy, a także wykonuje konwersję odwrotną (równoległość) przychodzącego strumienia szeregowego z PMD. Podwarstwa PMD określa właściwości optyczne/elektryczne sygnały fizyczne dla różnych środowisk. W sumie zdefiniowano 4 inny rodzaj fizyczny interfejs środowiska, który znajduje odzwierciedlenie w specyfikacji standardu 802.3z (1000Base-X) i 802.3ab (1000Base-T) (rys. 2).

Ryż. 2. Interfejsy fizyczne Gigabit Ethernet

Interfejs 1000Base-X

Interfejs 1000Base-X jest oparty na standardzie warstwy fizycznej Fibre Channel. Fibre Channel to technologia umożliwiająca łączenie stacji roboczych, superkomputerów, urządzeń pamięci masowej i węzłów peryferyjnych. Fibre Channel ma architekturę 4-warstwową. Dwie niższe warstwy FC-0 (interfejsy i media) oraz FC-1 (kodowanie/dekodowanie) zostały przeniesione do Gigabit Ethernet. Ponieważ Fibre Channel jest zatwierdzoną technologią, przeniesienie to znacznie skróciło czas opracowywania oryginalnego standardu Gigabit Ethernet.

Kod blokowy 8B/10B jest podobny do kodu 4B/5B przyjętego w standardzie FDDI. Jednak kod 4B/5B został odrzucony w Fibre Channel, ponieważ kod nie zapewnia salda DC. Brak równowagi może potencjalnie prowadzić do zależnego od danych nagrzewania się diod laserowych, ponieważ nadajnik może przesyłać więcej bitów „1” (emisja) niż bitów „0” (brak emisji), co może powodować dodatkowe błędy przy dużych szybkościach transmisji.

1000Base-X jest podzielony na trzy fizyczne interfejsy, których główne cechy podano poniżej:

Interfejs 1000Base-SX definiuje lasery o dopuszczalnej długości promieniowania w zakresie 770-860 nm, mocy promieniowania nadajnika w zakresie od -10 do 0 dBm, przy stosunku ON/OFF (sygnał/brak sygnału) wynoszącym co najmniej 9 dB. Czułość odbiornika -17 dBm, nasycenie odbiornika 0 dBm;

Interfejs 1000Base-LX definiuje lasery o dopuszczalnej długości promieniowania w zakresie 1270-1355 nm, mocy promieniowania nadajnika w zakresie -13,5 do -3 dBm, ze stosunkiem ON/OFF (jest sygnał/brak sygnału) wynoszącym co co najmniej 9 dB. Czułość odbiornika -19 dBm, nasycenie odbiornika -3 dBm;

Ekranowana skrętka dwużyłowa 1000Base-CX (STP „twinax”) na krótkich dystansach.

Dla porównania tabela 1 pokazuje główne cechy optycznych modułów nadawczo-odbiorczych produkowanych przez firmę Hewlett Packard dla standardowych interfejsów 1000Base-SX (model HFBR-5305, =850 nm) i 1000Base-LX (model HFCT-5305, =1300 nm).

Tabela 1. Dane techniczne Transceivery optyczne Gigabit Ethernet

Obsługiwane odległości dla standardów 1000Base-X przedstawiono w tabeli 2.

Tabela 2. Charakterystyka techniczna transceiverów optycznych Gigabit Ethernet

Podczas kodowania szybkości transmisji 8B/10B w linia optyczna wynosi 1250 punktów bazowych. Oznacza to, że szerokość pasma dopuszczalnej długości kabla musi przekraczać 625 MHz. Ze stołu 2 pokazuje, że kryterium to jest spełnione dla linii 2-6. Ze względu na dużą prędkość transmisji Gigabit Ethernet należy zachować ostrożność podczas budowania długich segmentów. Oczywiście preferowane jest światłowód jednomodowy. W tym przypadku właściwości transceiverów optycznych mogą być znacznie wyższe. Na przykład NBase produkuje przełączniki z portami Gigabit Ethernet, które zapewniają odległości do 40 km po światłowodzie jednomodowym bez przekaźników (przy użyciu laserów DFB o wąskim spektrum działania, działających na długości fali 1550 nm).

Cechy wykorzystania światłowodu wielomodowego

Na świecie jest ich ogromna ilość sieci korporacyjne w oparciu o kabel światłowodowy wielomodowy, zawierający włókna 62,5/125 i 50/125. Dlatego naturalnym jest, że już na etapie kształtowania się standardu Gigabit Ethernet pojawiło się zadanie zaadaptowania tej technologii do stosowania w istniejących systemach okablowania wielomodowego. Podczas badań mających na celu opracowanie specyfikacji 1000Base-SX i 1000Base-LX zidentyfikowano jedną bardzo interesującą anomalię związaną ze stosowaniem nadajników laserowych w połączeniu ze światłowodem wielomodowym.

Światłowód wielomodowy został zaprojektowany do współpracy z diodami elektroluminescencyjnymi (widmo emisji 30-50 ns). Niespójne promieniowanie z takich diod LED dociera do światłowodu na całej powierzchni rdzenia przenoszącego światło. W rezultacie we włóknie wzbudzona jest ogromna liczba grup modów. Propagujący sygnał dobrze nadaje się do opisu w kategoriach dyspersji międzymodowej. Efektywność wykorzystania takich diod LED jako nadajników w standardzie Gigabit Ethernet jest niska, ze względu na bardzo wysoką częstotliwość modulacji - przepływność w linii optycznej wynosi 1250 Mbodów, a czas trwania jednego impulsu 0,8 ns. Maksymalna prędkość przy dalszym wykorzystaniu diod LED do transmisji sygnału po włóknie wielomodowym wynosi 622,08 Mbit/s (STM-4, biorąc pod uwagę redundancję kodu 8B/10B, przepływność w linii optycznej wynosi 777,6 Mbodów) . Dlatego też Gigabit Ethernet stał się pierwszym standardem regulującym zastosowanie laserowych nadajników optycznych w połączeniu ze światłowodem wielomodowym. Obszar wejścia promieniowania do światłowodu z lasera jest znacznie mniejszy niż rozmiar rdzenia światłowodu wielomodowego. Fakt ten sam w sobie nie stanowi problemu. Jednocześnie w procesie technologicznym produkcji standardowych komercyjnych włókien wielomodowych dopuszcza się obecność pewnych defektów (odchyłek w dopuszczalnych granicach), które nie są krytyczne w tradycyjnym zastosowaniu światłowodu, najbardziej skoncentrowanych w pobliżu osi rdzenia światłowodu . Choć taki włókno wielomodowe w pełni spełnia wymagania normy, spójne światło z lasera wprowadzonego przez środek takiego światłowodu, przechodząc przez obszary o niejednorodności współczynnika załamania światła, jest w stanie rozszczepić się na niewielką liczbę modów, które następnie rozchodzą się wzdłuż światłowodu wzdłuż różnych ścieżek optycznych i z przy różnych prędkościach. Zjawisko to znane jest jako opóźnienie trybu różnicowego DMD. W rezultacie pojawia się przesunięcie fazowe pomiędzy modami, co prowadzi do niepożądanych zakłóceń po stronie odbiorczej i znacznego wzrostu liczby błędów (rys. 3a). Należy pamiętać, że efekt pojawia się tylko w przypadku jednoczesnego splotu kilku okoliczności: mniej skutecznego światłowodu, mniej skutecznego nadajnika laserowego (oczywiście spełniającego normę) i mniej udanego wprowadzenia promieniowania do światłowodu. Od strony fizycznej efekt DMD wynika z faktu, że energia ze źródła koherentnego jest rozprowadzana w niewielkiej liczbie modów, podczas gdy źródło niespójne wzbudza równomiernie ogromną liczbę modów. Badania pokazują, że efekt jest silniejszy przy zastosowaniu laserów o dużej długości fali (okno przezroczystości 1300 nm).

Ryc.3. Propagacja promieniowania spójnego we włóknie wielomodowym: a) Manifestacja efektu opóźnienia trybu różnicowego (DMD) przy osiowym wejściu promieniowania; b) Pozaosiowe wejście spójnego promieniowania do światłowodu wielomodowego.

W najgorszym przypadku ta anomalia może prowadzić do zmniejszenia maksymalnej długości segmentu w oparciu o wielomodowy FOC. Ponieważ norma musi zapewniać 100% gwarancję wydajności, maksymalną długość segmentu należy regulować, biorąc pod uwagę możliwe wystąpienie efektu DMD.

Interfejs 1000Base-LX. Aby zachować większą odległość i uniknąć nieprzewidywalności zachowania łącza Gigabit Ethernet spowodowanej anomalią, proponuje się wstrzykiwanie promieniowania do niecentralnej części rdzenia światłowodu wielomodowego. Ze względu na rozbieżność apertury promieniowanie jest równomiernie rozprowadzane w całym rdzeniu światłowodu, co znacznie osłabia efekt, chociaż maksymalna długość odcinka pozostaje wówczas ograniczona (tabela 2). Specjalnie opracowano adaptacyjne kable światłowodowe jednomodowe MCP (mode Conditioning Patch-cords), w których jedno ze złączy (czyli to, które ma być łączone ze światłowodem wielomodowym) jest lekko przesunięte w stosunku do osi rdzenia światłowodu . Kabel optyczny, w którym jedno złącze to Duplex SC z rdzeniem offsetowym, a drugie to zwykły Duplex SC, można nazwać następująco: MCP Duplex SC - Duplex SC. Oczywiście taki przewód nie nadaje się do stosowania w tradycyjnych sieciach np. Fast Ethernet, ze względu na duże straty wtrąceniowe na interfejsie z MCP Duplex SC. Przejściowy MCP może być kombinacją światłowodu jednomodowego i wielomodowego i zawierać w sobie element polaryzujący włókno-włókno. Następnie końcówkę jednomodową podłącza się do nadajnika laserowego. Jeśli chodzi o odbiornik, można do niego podłączyć standardowy patchcord wielomodowy. Zastosowanie adapterów MCP pozwala na wprowadzenie promieniowania do światłowodu wielomodowego przez obszar przesunięty o 10-15 µm od osi (rys. 3b). Tym samym możliwe jest wykorzystanie portów interfejsu 1000Base-LX ze światłowodami jednomodowymi, ponieważ promieniowanie wprowadzane tam będzie realizowane ściśle w środku rdzenia światłowodu.

Interfejs 1000Base-SX. Ponieważ interfejs 1000Base-SX jest standaryzowany wyłącznie do użytku ze światłowodami wielomodowymi, przesunięcie obszaru wejściowego promieniowania od osi środkowej światłowodu można wdrożyć w samym urządzeniu, eliminując w ten sposób potrzebę stosowania pasującego przewodu optycznego.

Interfejs 1000Base-T

1000Base-T to standardowy interfejs Gigabit Ethernet do transmisji za pomocą nieekranowanej skrętki dwużyłowej kategorii 5 i wyższej na odległości do 100 metrów. Do transmisji wykorzystywane są wszystkie cztery pary kabla miedzianego, prędkość transmisji na jednej parze wynosi 250 Mbit/s. Zakłada się, że standard zapewni transmisję dupleksową, a dane na każdej parze będą przesyłane jednocześnie w dwóch kierunkach jednocześnie – podwójny dupleks. 1000Base-T. Technicznie rzecz biorąc, realizacja transmisji duplex 1 Gbit/s po skrętce UTP kat. 5 okazała się dość trudna, znacznie trudniejsza niż w standardzie 100Base-TX. Wpływ bliskich i dalekich zakłóceń przejściowych z trzech sąsiednich skrętek na daną parę w kablu czteroparowym wymaga opracowania specjalnej, szyfrowanej transmisji odpornej na zakłócenia oraz inteligentnego modułu rozpoznawania i odtwarzania sygnału w odbiorze. Początkowo rozważano kilka metod kodowania jako kandydatów do zatwierdzenia w standardzie 1000Base-T, w tym: 5-poziomowe kodowanie amplitudy impulsów PAM-5; kwadraturowa modulacja amplitudy QAM-25 itp. Poniżej pokrótce pomysły na PAM-5, który ostatecznie został zatwierdzony jako standard.

Dlaczego kodowanie 5-poziomowe. Typowe kodowanie czteropoziomowe przetwarza przychodzące bity parami. W sumie dostępne są 4 różne kombinacje - 00, 01, 10, 11. Nadajnik może ustawić każdą parę bitów na własny poziom napięcia transmitowanego sygnału, co zmniejsza częstotliwość modulacji sygnału czteropoziomowego 2-krotnie, 125 MHz zamiast 250 MHz (rys. 4), a co za tym idzie częstotliwość promieniowania. Dodano piąty poziom, aby zapewnić redundancję kodu. Dzięki temu możliwa staje się korekta błędów podczas odbioru. Daje to dodatkowe 6 dB zapasu w stosunku sygnału do szumu.

Ryc.4. 4-poziomowy schemat kodowania PAM-4

Poziom MAC

Warstwa Gigabit Ethernet MAC wykorzystuje ten sam protokół transportowy CSMA/CD, co jej poprzednicy: Ethernet i Fast Ethernet. Główne ograniczenia dotyczące maksymalnej długości segmentu (lub domeny kolizyjnej) są określane przez ten protokół.

Standard IEEE 802.3 Ethernet przyjmuje minimalny rozmiar ramki wynoszący 64 bajty. Jest to wartość minimalnego rozmiaru ramki, która określa maksymalną dopuszczalną odległość między stacjami (średnicę domeny kolizyjnej). Czas, w którym stacja przesyła taką ramkę – czas kanału – wynosi 512 BT lub 51,2 μs. Maksymalna długość sieci Ethernet jest wyznaczana na podstawie warunku rozwiązania kolizji, czyli czasu, w którym sygnał dociera do zdalnego węzła i zwraca RDT, nie powinien przekraczać 512 BT (bez preambuły).

Przy przejściu z Ethernetu na Fast Ethernet prędkość transmisji wzrasta, a czas transmisji 64-bajtowej ramki odpowiednio się skraca – wynosi 512 BT, czyli 5,12 μs (w Fast Ethernet 1 BT = 0,01 μs). Aby móc wykryć wszystkie kolizje aż do końca transmisji ramki, tak jak poprzednio, musi być spełniony jeden z warunków:

Fast Ethernet zachował ten sam minimalny rozmiar ramki co Ethernet. Pozwoliło to zachować kompatybilność, ale spowodowało znaczne zmniejszenie średnicy domeny kolizyjnej.

Ponownie, ze względu na ciągłość, standard Gigabit Ethernet musi obsługiwać te same minimalne i maksymalne rozmiary ramek, które są przyjęte w sieciach Ethernet i Fast Ethernet. Jednak wraz ze wzrostem prędkości transmisji czas transmisji pakietu o tej samej długości odpowiednio się zmniejsza. Utrzymanie tej samej minimalnej długości ramy doprowadziłoby do zmniejszenia średnicy sieci do maksymalnie 20 metrów, co mogłoby być mało przydatne. Dlatego też opracowując standard Gigabit Ethernet zdecydowano się na wydłużenie czasu kanału. W Gigabit Ethernet jest to 4096 BT i jest 8 razy szybszy niż Ethernet i Fast Ethernet. Aby jednak zachować zgodność ze standardami Ethernet i Fast Ethernet, nie zwiększono minimalnego rozmiaru ramki, lecz dodano do ramki dodatkowe pole, zwane „rozszerzeniem nośnika”.

przedłużenie przewoźnika

Znaki w dodatkowym polu zazwyczaj nie niosą żadnej informacji serwisowej, ale wypełniają kanał i powiększają „okno kolizyjne”. Dzięki temu kolizję zarejestrują wszystkie stacje o większej średnicy domeny kolizyjnej.

Jeśli stacja chce transmitować krótką (poniżej 512 bajtów) ramkę, to pole to jest dodawane przed transmisją – rozszerzenie nośnika uzupełniające ramkę do 512 bajtów. Pole sumy kontrolnej jest obliczane tylko dla oryginalnej ramki i nie jest propagowane do pola rozszerzenia. Po odebraniu ramki pole rozszerzenia jest odrzucane. Dlatego warstwa LLC nawet nie wie o obecności pola rozszerzenia. Jeśli rozmiar ramki jest równy lub większy niż 512 bajtów, wówczas nie ma pola rozszerzenia multimediów. Rysunek 5 przedstawia format ramki Gigabit Ethernet podczas korzystania z rozszerzenia nośnika.

Ryc.5. Ramka Gigabit Ethernet z polem rozszerzenia mediów.

Rozrywanie pakietów

Ekspansja mediów jest najbardziej naturalnym rozwiązaniem, które pozwoliło zachować kompatybilność ze standardem Fast Ethernet i tę samą średnicę domeny kolizyjnej. Ale spowodowało to niepotrzebne marnowanie przepustowości. Podczas transmisji krótkiej ramki można zmarnować do 448 bajtów (512-64). Na etapie rozwoju standardu Gigabit Ethernet firma Nbase Communications przedstawiła propozycję modernizacji standardu. To uaktualnienie, zwane przeciążeniem pakietów, pozwala na bardziej efektywne wykorzystanie pola rozszerzeń. Jeśli stacja/przełącznik ma kilka małych ramek do wysłania, wówczas pierwsza ramka jest dopełniana polem rozszerzenia nośnika do 512 bajtów i wysyłana. Pozostałe ramki przesyłane są później z minimalnym odstępem międzyramkowym wynoszącym 96 bitów, z jednym istotnym wyjątkiem – odstęp międzyramkowy jest wypełniany symbolami rozszerzenia (rys. 6a). Dzięki temu medium nie milczy pomiędzy wysyłaniem krótkich oryginalnych klatek, a żadne inne urządzenie w sieci nie może zakłócać transmisji. Taki układ ramek może mieć miejsce do momentu, gdy łączna liczba przesłanych bajtów przekroczy 1518. Przeciążenie pakietów zmniejsza prawdopodobieństwo kolizji, gdyż przeciążona ramka może doświadczyć kolizji dopiero na etapie transmisji swojej pierwszej oryginalnej ramki, łącznie z rozszerzeniem nośnika, co z pewnością zwiększa wydajność sieci, szczególnie przy dużych obciążeniach (rys. 6-b).

Ryc.6. Przeciążenie pakietów: a) transmisja ramki; b) zachowanie przepustowości.

Na podstawie materiałów firmy Telecom Transport