Gigabitni eternet
U računarskim mrežama Gigabitni eternet (engl. Gigabit Ethernet) predstavlja standard, odnsno varijantu eterneta, koja je definisana 1998. godine IEEE 802.3-2005 standardom za rad na brzini prenosa informacija od 1 Gb/s. Podrazumevani režima rada je u potpunom dupleksu, dok je moguć rad i u polu dupleksu pri povezivanju razvodnika.
Arhitektura slojeva[uredi | uredi izvor]
Na slici je prikazan IEEE 802.3 standard za arhitekturu eterneta brzine protoka od 10/100/1000 Mb/s. Mogu se videti komponente fizičkog sloja za 1000BASE-LX i 1000BASE-SX eternet sisteme. Eternet je sledio princip slojevitog dizajna.
Eternet fizički sloj[uredi | uredi izvor]
U arhitekturi eterneta, donji sloj je fizički medijum koji predstavlja optički fiber ili bakarni kabl za povezivanje eternet komutatora i mrežnih interfejsa. Interfejsi koji zavise od vrste medijuma (engl. Medium-dependent interface -MDI) zahtevaju konektore odgovarajućeg tipa i dimenzija da bi se povezali sa eternet prijemnicima i predajnicima za odgovarajući medijum.
Signalizacija i kodiranje[uredi | uredi izvor]
Oba standardizovana dizajna koriste novi sistem kodiranja 8B10B, 1000BASE-X PCS. Mančester kodiranje pri brzini prenosa od 1 Gb/s može se postići samo uz signal od 2Gboda, što je teško, a u pogledu iskorišćenja propusnog opsega i rasipno. Zbog toga je za optičke kanale uveden nov način kodiranja (8B10B). Svaka 8-bitna reč u optičkom vlaknu kodira se sa 10 bitova. Pošto za svaki ulazni bajt postoji 1024 mogućih kodnih dekteta, imamo izvesnu slobodu da između njih izaberemo one koje su dozvoljene. Ovaj izbor se vrši po sledećim pravilima:
- Nijedna kodna reč ne sme da ima više od 4 identična bita u nizu
- Nijedna kodna reč ne sme da ima više od 6 jedinica, niti više od 6 nula.
Navedena pravila su uvedena da bi se u toku bitova održali jasni prelazi pomoću kojih primalac održava korak sa pošiljaocenm a i da bi se broj nula i jedinica na vlaknu što više uravnotežio. Pored ovoga, nekim ulaznim bajtovima dodeljene su po dve moguće kodne reči, pa u slučaju kodiranja program bira onu koja pomaže ujednačavanju nula i jedinica u dotadašnjem prenosu[1].
Gigabitni interfejs nezavisan od medijuma[uredi | uredi izvor]
Razvoj gigabitnog eterneta doveo je do razvoja novog spojnog interfejsa nazvanog gigabitni interfejs nezavisan od medijuma (engl. Gigabit Media Independent Interface - GMII). Usled povećanja brzine kod gigabitnog eterenta, eksterno povezivanje interfejsa nije tehnički održivo. Iz ovih razloga GMII ne podržava odvojene konektore za povezivanje primopredajnika ili primopredajnog kabla. GMII omogućava standardno povezivanje integrisanih kola na ploči, koristi se za povezivanje matične ploče sa interfejsom na mrežnoj kartici (u ovom slučaju nemoguće je povezati eksterni primopredajnik na gigabitni eternet sistem). Za razliku od AUI, kod 10Base-F sistema konekcija je najčešće bila izvedena preko eksternog primopredajnika povezanog na mrežnu karticu preko 15-pinskog AUI kabla ili kod 100BASE-F sistema preko 40-pinskog MII kabla. Jedina razlika je u 40-pinskom MII konektorskom interfejsu sa dometom od 0,5 m koji je definisan za 100 Mb/s eternet, dok je GMII čisto logički interfejs bez definisane fizičke implementacije. GMII konvertuje različite ulazne signale primljene preko različitih medijuma putem ugrađenog gigabit eternet primopredajnika u standardizovane digitalne signale. Ovi signale dalje proselđuju eternet kontroleru koji radi na MAC sloju i odgovoran je za formiranje eternet frejmova pri slanju i sastavljanju pri prijemu. Dok MII koristi četiri kanala za komunikaciju, GMII koristi interfejs širne jednog bajta, obezbeđujući osam kanala za komunikaciju između eternet primopredajnog modula i kontrolera, prenoseći na taj način duplo više informacija. GMII omogućava eternet kontroleru da lakše obrađuje podatke pri gigabitnim brzinama. Dizajniran je da podrži samo rad pri brzini od 1000 Mb/s, dok se za rad sa 10/100 Mb/s koristi MII interfejs. Primopredajni čipovi se proizvode da istovremeno podrže i MII i GMII na istom eternet portu[2].
Gigabitni primopredajni moduli[uredi | uredi izvor]
Iako je IEEE 802.3z organizacija napravila veoma strogu specifikaciju PMD-a, on i dalje ima značajnog udela u ukupnoj ceni gigabitnog eterneta. Cena optičkih primopredajnika može da poraste u svičerima (komutatorima) i ruterima (usmerivačima) koji sadrže veliki broj portova. Na sreću, dobro osmišljeni dizajn slojeva eterneta omogućava da optički primopredajni moduli budu odvojeni od ostatka sistema. IEEE 802.3z standard ne specificira izloženi interfejs između PMA-a i PMD-a. Ipak, proizvođači primopredajnika su oformili MSA konzorcijum koji definiše optičke primopredajne module (kao što su PMD-ovi) sa standardnim električnim interfejsom i standardnim dimenzijama.
Kako nema izloženog interfejsa za signalizaciju GMII, tako isto ne postoje eksterni primopredajnici. Mada, primopredajnici mogu biti u vidu modula povezanih preko gigabitnog interfejs konektora (engl. Gigabit interface converter - GBIC). GBIC je prvobitno razvijen za sistem sa optičkim kanalom (Fibre Channel) gde je opisan kao serijski primopredajni modul. Proizvođači gigabit eternet opreme su prilagodili ovaj sistem i definisali ga kao primopredajnik, pa se fraza gigabit eternet primopredajnici često odnosi na GBIC. GBIC je modul koji se može umetnuti na gigabitni port na komutatoru ili u mrežnoj kartici pri čemu je moguća jednostavna zamena. Proizvođači su isto uspeli da naprave GBIC modul za eternet na upredenim paricama (1000BASE-CX sistem). Fiber optički GBIC moduli omogućavaju da određeni port bude korišćen kako za 1000 BASE-SX, tako i za 1000BASE-LX sistem. Sa prednje strane modula povezuju se SC konektori koji povezuju optičke kablove, dok sa zadnje strane GBIC ima 20-pinski konektor za vezu sa elektronikom na gigabitnom portu[3]. Najčešće viđeni gigabit eternet MSA PMD moduli su GBIC i SFP. SFP moduli su mnogo manji po veličini i postali su najpopularniji gigabitni PMD-ovi. U cilju poboljšanja gustine pakovanja sistema, SFP moduli za povezivanje koriste LC konektor kompaktne forme koji nije specificiran IEEE standardom. Oba modula, GBIC i SFP, su lako zamenljiva tako da ruter/prekidač ne mora da bude sa ugrađenim skupim optičkim modulima pri svojoj proizvodnji. Umesto toga, optički primopredajnici mogu biti umetnuti kada neki port treba da se poveže. U prilog tome, ne morate unapred da razmišljate koji tip optičkog PMD-a treba upotrebiti u trenutku kupovanja nekog dela eternet opreme.
Interfejsi zavisni od medijuma[uredi | uredi izvor]
Standard preporučuje za primenu potpun-dupleksni SC fiber optički konektor, za oba 1000BASE-SX i 1000BASE-LX fiber optička kabla. Mada, ništa ne sprečava proizvođače da se odluče za neki drugi fiber optički konektor. Npr. mogu se naći proizvodi koji koriste MT-RJ konektore kod 1000BASE-SX sistema. MT-RJ ulazni konektor kod porta komutatora ili kartice omogućava konekciju fibera i RJ45 konektora (iste veličine), dok optički konektor u ovom slučaju zauzima polovinu prostora. Trenutno najkorišćeniji su LC optički konektori.
Gigabitni eternet sistemi[uredi | uredi izvor]
Postoje četiri različita standarda na fizičkog sloja gigabitnog eterneta:
- Sistemi 1000BASE-X, su optički eternet sistemi, standardom IEEE 802.3z definisani su:
- 1000BASE-SX - za prenos signala preko multimodnog optičkog vlakna i
- 1000BASE-LX - za prenos signala preko monomodnog optičkog vlakna
- Sistemi 1000BASE-T ili 1000BASE-CX, su gigabitni etenet sistemi na neoklopljenim upredenim bakarnim paricama.
Po gorenavedenom standardu 1000BASE-CX je definisana za prenos signala bakarnim kablom. Ovi standardi koriste 8B/10B šemu kodiranja, što sa sobom nosi 25% viška saobraćaja, pa je potrebno za brzinu prenosa od 1000 Mb/s ostvariti prenos od 1250 Mb/s.
Standard IEEE 802.3ab definiše široko korišćeni 1000BASE-T tip interfejsa koji koristi drugačiju šemu kodiranja kako bi se zadržao protok simbola što je moguće nižim, omogućujući time prenos upredenim paricama.
1000BASE-X[uredi | uredi izvor]
1000BASE-X je naziv koji se koristi u industriji kako bi se označio gigabitni eternet, u koji su uključeni sistemi 1000BASE-CX, 1000BASE-SX i 1000BASE-LX, kao i nestandardizovane -LH/-ZX/-BX10 implementacije.
1000BASE-CX[uredi | uredi izvor]
1000BASE-CX je inicijalni standard za gigabitne eternet veze preko bakarnih kablova koji je imao maksimalnu podržanu udaljenost od 25m koristeći oklopljene upredene parice. Ovaj standard se još uvek koristi za specifične primene, na primer IBM BladeCenter koristi ovaj sistem kao eternet vezu između blade servera i komutatora. Sistem 1000BASE-T je naslednik ovog sistema u smislu postizanja gigabitne brzine prenosa preko bakarnih kablova.
1000BASE-SX[uredi | uredi izvor]
1000BASE-SX je fiber-optički eternet gigabitni standard koji prenosi informacije u takozvanom prvom optičkom prozoru preko multimodnih vlakana, u opsegu talasnih dužina od 770 do 860 nm (bliska infracrvena oblast). Ovim standardom je specificirana dužina kablova od 220m (62.5/125 µm fiber-optičko vlakno malog modalnog propusnog opsega) do 550m (50/100 µm vlakno većeg modalnog propusnog opsega). Ovaj standard ima veliku primenu za povezivanje stanica unutar zgrade kod većih poslovnih zgrada, kao i okosnice među mrežama. Specifikacije isto tako nalažu da se koriste laseri minimalne snage od -9.5 dBm kao i foto-detektori osetljivosti do -17 dBm.
1000BASE-LX[uredi | uredi izvor]
1000BASE-LX standard je gigabitni optički eternet specificiran IEEE 802.3 standardom u klauzuli 38. Ova tehnologija koristi laser za rad u opsegu talasnig dužina u takozvanom drugom optičkom prozoru (1270 do 1355 nm), sa maksimalnom RMS spektralnom širinom od 4nm. Standard 1000BASE-LX je predviđen za rad na udaljenostima do 5km preko 10 mikrometarskog monomodnog vlakna. Mnogi proizvođači garantuju rad ovog sistema i na dosta većim udaljenostima do 10 pa i 20km, uz uslov da je njihova oprema postavljena na oba kraja[4]. 1000BASE-LX isto tako može da radi i preko multimodnog vlakna uz maskimalnu dužinu segmenta od 550m.
1000BASE-T[uredi | uredi izvor]
1000BASE-T (poznat još kao IEEE 802.3ab) je standard za gigabitni eternet koji koristi bakarno kabliranje. Svaki 1000BASE-T segment može da ima maksimalnu dužinu do 100m koristeći kabl kategorije 5 ili više. Ovaj sistem za svoj rad zahteva sva četiri para upredenih parica za prenos signala (dva para za dolazeći i dva za odlazeći saobraćaj), isto tako manje je tolerantan na slabo instaliranu opremu. Prema standardu uređaji moraju imati podržan takozvani Autonegotiation mehanizam (mehanizam automatskog pregovaranja o stanju na linku)[5].
1000BASE-TX[uredi | uredi izvor]
Udruženje telekomunikacionih industrija (engl. The Telecommunications Industry Association - TIA) napravila je i promovisala verziju 1000BASE-T sistema koji je jednostavniji za primenu, nazvala ga je 1000BASE-ТX i definisala ga standardom (TIA/EIA-854). Ovaj pojednostavljen dizajn bi u teoriji smanjio cenu potrebne elektronika time što bi za prenos signala koristio samo po dve upredene parice u svakom smeru. Iako ovaj sistem zahteva nešto skuplje kablove kategorije 6, njihova cena razvojem tehnologije sve više pada. Mnogi 1000BASE-T se pogrešno referišu kao 1000BASE-TX, usled neznanja, 1000BASE-TX sistem je drugačiji standart (TIA, a ne IEEE standard).
Vidi još[uredi | uredi izvor]
Reference[uredi | uredi izvor]
- ^ Endru Tanenbaum: Računarske mreže, prevod četvrtog izdanja, Mikro knjiga 2005.
- ^ Charles E. Spurgeon: Ethernet - Definitive Guide, O'Reilly (2000)
- ^ Optical Fiber Telecommunications - Volume VB, Systems and Networks, Academic Press 2008.
section 9 - Cedric F. Lam and Winston I. Way: Optical Ethernet: Protocols, management, and 1–100G technologies - ^ Cisco Transceiver Modules - Data Sheets, Pristupljeno 7. 6. 2009
- ^ „Auto-Negotiation; 802.3-2002” (PDF). IEEE Standards Interpretations. IEEE. Pristupljeno 5. 11. 2007.
