Загальна характеристика стандарту

Лекція 11 Високошвидкісна технологія Gigabit Ethernet

Достатньо швидко після появи на ринку продуктів Fast Ethernet мережеві інтегратори і адміністратори відчули певні обмеження при побудові корпоративних мереж. У багатьох випадках сервери, підключені по 100-мегабитному каналу, перенавантажували магістралі мереж, що працюють також на швидкості 100 Мбіт/с - магістралі FDDI і Fast Ethernet. Відчувалася потреба в наступному рівні ієрархії швидкостей. У 1995 році вищий рівень швидкості могли надати тільки комутатори АТМ, а за відсутності у той час зручних засобів міграції цієї технології в локальні мережі (хоча специфікація LAN Emulation - LANE була прийнята на початку 1995 року, практична її реалізація була попереду) упроваджувати їх в локальну мережу майже ніхто не вирішувався. Крім того, технологія АТМ відрізнялася дуже високим рівнем вартості.

Тому логічним виглядав наступний крок, зроблений IEEE, - через 5 місяців після остаточного ухвалення стандарту Fast Ethernet в червні 1995 року дослідницькій групі по вивченню високошвидкісних технологій IEEE було наказано зайнятися розглядом можливості вироблення стандарту Ethernet з ще вищою бітовою швидкістю.

Літом 1996 року було оголошено про створення групи 802.3z для розробки протоколу, максимально подібного Ethernet, але з бітовою швидкістю 1000 Мбіт/с. Як і у разі Fast Ethernet, повідомлення було сприйняте прихильниками Ethernet з великим ентузіазмом.

Основною причиною ентузіазму була перспектива такого ж плавного перекладу магістралей мереж на Gigabit Ethernet, подібно до того, як були переведені на Fast Ethernet переобтяжені сегменти Ethernet, розташовані на нижніх рівнях ієрархії мережі. До того ж досвід передачі даних на гигабитных швидкостях вже був, як в територіальних мережах (технологія SDH), так і в локальних - технологія Fibre Channel, яка використовується в основному для підключення високошвидкісної периферії до великих комп'ютерів і передає дані по волоконно-оптичному кабелю з швидкістю, близькою до гигабитной, за допомогою надмірної коди 8В/10В.

У утворений для узгодження зусиль в цій області Gigabit Ethernet Alliance із самого початку увійшли такі флагмани галузі, як Bay Networks, Cisco Systems і 3Com. За рік свого існування кількість учасників Gigabit Ethernet Alliance істотно виросла і налічує зараз більше 100. Як перший варіант фізичного рівня був прийнятий рівень технології Fiber Channel, з її кодом 8В/10В (як і у разі Fast Ethernet, коли для прискорення робіт був прийнятий відпрацьований фізичний рівень FDDI).

Перша версія стандарту була розглянута в січні 1997 року, а остаточно стандарт 802.3z був прийнятий 29 червня 1998 року на засіданні комітету IEEE 802.3. Роботи по реалізації Gigabit Ethernet на витій парі категорії 5 були передані спеціальному комітету 802.Заb, який вже розглянув декілька варіантів проекту цього стандарту, причому з липня 1998 року проект придбав достатньо стабільний характер.

Не чекаючи ухвалення стандарту, деякі компанії випустили перше устаткування Gigabit Ethernet на оптоволоконному кабелі вже до літа 1997 року.

Основна ідея розробників стандарту Gigabit Ethernet полягає в максимальному збереженні ідей класичної технології Ethernet досягши бітової швидкості в 1000 Мбіт/с.

Оскільки при розробці нової технології природно чекати деяких технічних новинок, що йдуть в загальному руслі розвитку мережевих технологій, то важливо відзначити, що Gigabit Ethernet, так само як і його менш швидкісні побратими, на рівні протоколу не підтримуватиме:

- якість обслуговування;

- надмірні зв'язки;

- тестування працездатності вузлів і устаткування (у останньому випадку - за винятком тестування зв'язку порт - порт, як це робиться для Ethernet 10Base-T і 10Base-F і Fast Ethernet).

Все три названі властивості вважаються вельми перспективними і корисними в сучасних мережах, а особливо в мережах найближчого майбутнього. Чому ж автори Gigabit Ethernet відмовляються від них?

З приводу якості обслуговування коротко можна відповісти так: «сила є - розуму не треба». Якщо магістраль мережі працюватиме з швидкістю в 20 000 разів що перевищує середню швидкість мережевої активності клієнтського комп'ютера і в 100 разів що перевищує середню мережеву активність сервера з мережевим адаптером 100 Мбіт/с, то про затримки пакетах на магістралі у багатьох випадках можна не піклуватися взагалі. При невеликому коефіцієнті завантаження магістралі 1000 Мбіт/с черги в комутаторах Gigabit Ethernet будуть невеликими, а час буферизації і комутації на такій швидкості складає одиниці і навіть долі мікросекунд.

Ну а якщо все ж таки магістраль завантажиться на достатню величину, то пріоритет чутливому до затримок або вимогливому до середньої швидкості трафіку можна надати за допомогою техніки пріоритетів в комутаторах - відповідні стандарти для комутаторів вже прийняті. Зате можна буде користуватися вельми простій (майже як Ethernet) технологією, принципи роботи якої відомі практично всім мережевим фахівцям.

Головна ідея розробників технології Gigabit Ethernet полягає в тому, що існує і існуватиме вельми багато мереж, в яких висока швидкість магістралі і можливість призначення пакетам пріоритетів в комутаторах будуть цілком достатня для забезпечення якості транспортного обслуговування всіх клієнтів мережі. І лише в тих окремих випадках, коли і магістраль достатньо завантажена, і вимоги до якості обслуговування дуже жорсткі, потрібно застосовувати технологію АТМ, яка дійсно за рахунок високої технічної складності дає гарантії якості обслуговування для всіх основних видів трафіку.

Надмірні зв'язки і тестування устаткування не підтримуватимуться технологією Gigabit Ethernet через те, що з цими завданнями добре справляються протоколи вищих рівнів, наприклад Spanning Tree, протоколи маршрутизації і тому подібне Тому розробники технології вирішили, що нижній рівень просто повинен швидко передавати дані, а складніші і більш завдання (наприклад, приоритезация трафіку), що рідко зустрічаються, повинні передаватися верхнім рівням.

Що ж загального є в технології Gigabit Ethernet в порівнянні з технологіями Ethernet і Fast Ethernet?

- Зберігаються всі формати кадрів Ethernet.

- Як і раніше існуватимуть напівдуплексна версія протоколу, що підтримує метод доступу CSMA/CD, і повнодуплексна версія, що працює з комутаторами. З приводу збереження напівдуплексної версії протоколу сумніву були ще у розробників Fast Ethernet, оскільки складно змусити працювати алгоритм CSMA/CD на високих швидкостях. Проте метод доступу залишився незмінним в технології Fast Ethernet, і його вирішили залишити в новій технології Gigabit Ethernet. Збереження недорогого рішення для середовищ, що розділяються, дозволить застосувати Gigabit Ethernet в невеликих робочих групах, що мають швидкі сервери і робочі станції.

- Підтримуються всі основні види кабелів, використовуваних в Ethernet і Fast Ethernet: волоконно-оптичний, витаючи пара категорії 5, коаксиал.

Проте розробникам технології Gigabit Ethernet для збереження приведених вище властивостей довелося внести зміни не тільки до фізичного рівня, як це було у разі Fast Ethernet, але і в рівень MAC.

Перед розробниками стандарту Gigabit Ethernet стояло дещо важко вирішуваних проблем. Одним з них було завдання забезпечення прийнятного діаметру мережі для напівдуплексного режиму роботи. У зв'язку з обмеженнями, що накладаються методом CSMA/CD на довжину кабелю, версія Gigabit Ethernet для середовища, що розділяється, допускала б довжину сегменту всього в 25 метрів при збереженні розміру кадрів і всіх параметрів методу CSMA/CD незмінними. Оскільки існує велика кількість застосувань, коли потрібно підвищити діаметр мережі хоч би до 200 метрів, необхідно було якимсь чином вирішити цю задачу за рахунок мінімальних змін в технології Fast Ethernet.

Іншим складним завданням було досягнення бітової швидкості 1000 Мбіт/с на основних типах кабелів. Навіть для оптоволокна досягнення такої швидкості представляє деякі проблеми, оскільки технологія Fibre Channel, фізичний рівень якої був узятий за основу для оптоволоконної версії Gigabit Ethernet, забезпечує швидкість передачі даних всього в 800 Мбіт/с (бітова швидкість на лінії рівна в цьому випадку приблизно 1000 Мбіт/с, але при методі кодування 8В/10В корисна бітова швидкість на 20% менше швидкості імпульсів на лінії).

І нарешті, найскладніше завдання - підтримка кабелю на витій парі. Таке завдання на перший погляд здається нерозв'язним - адже навіть для 100-мегабитных протоколів довелося використовувати достатньо складні методи кодування, щоб укласти спектр сигналу в смугу пропускання кабелю. Проте успіхи фахівців з кодування, що виявилися останнім часом в нових стандартах модемів, показали, що завдання має шанси на рішення. Щоб не гальмувати ухвалення основної версії стандарту Gigabit Ethernet, що використовує оптоволокно і коаксиал, був створений окремий комітет 802.3ab, який займається розробкою стандарту Gigabit Ethernet на витій парі категорії 5.

Всі ці завдання були успішно вирішені.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Фізичний рівень 100Base-FX - багатомодове оптоволокно, два волокна	\|	Специфікації фізичного середовища стандарту 802.3z

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.017 сек.