Gigabit Ethernet на витой паре категории 5

Как известно, каждая пара кабеля категории 5 имеет гарантированную полосу пропускания до 100 МГц. Для передачи по такому кабелю данных со скоростью 1000 Мбит/с было решено организовать параллельную передачу одновременно по всем 4 парам кабеля (так же, как и в технологии lOQVG-AnyLAN).

Это сразу уменьшило скорость передачи данных по каждой паре до 250 Мбит/с, Однако и для такой скорости необходимо было придумать метод кодирования, который имел бы спектр не выше 100 МГц. Кроме того, одновременное использование четырех пар на первый взгляд лишает сеть возможности распознавания коллизий.

На оба эти вопроса комитет 802.3ab нашел ответы.

Для кодирования данных был применен код РАМ5, использующий 5 уровней потенциала: -2, -1, 0, +1, +2. Поэтому за один такт по одной паре передается 2,322 бит информации. Следовательно, тактовую частоту вместо 250 МГц можно снизить до 125 МГц. При этом если использовать не все коды, а передавать 8 бит за такт (по 4 парам), то выдерживается требуемая скорость передачи в 1000 Мбит/с и еще остается запас неиспользуемых кодов, так как код РАМ5 содержит 54 = 625 комбинаций, а если передавать за один такт по всем четырем парам 8 бит данных, то для этого требуется всего 28 = 256 комбинаций. Оставшиеся комбинации приемник использует для контроля принимаемой информации и выделения правильных комбинаций на фоне шума. Код РАМ5 на тактовой частоте 125 МГц укладывается в полосу 100 МГц кабеля категории 5.

Для распознавания коллизий и организации полнодуплексного режима разработчики спецификации 802.3ab применили технику, используемую при организации дуплексного режима на одной паре проводов в современных модемах и аппаратуре передачи данных абонентских окончаний ISDN. Вместо передачи по разным парам проводов или разнесения сигналов двух одновременно работающих навстречу друг другу передатчиков по диапазону частот оба передатчика работают навстречу друг другу по каждой из 4 пар в одном и том же диапазоне частот, так как используют один и тот же потенциальный код РАМ5 (рисунок 26), Схема гибридной развязки Н позволяет приемнику и передатчику одного и того же узла использовать одновременно витую пару и для приема и для передачи (так же, как и в трансиверах Ethernet на коаксиале).

Для отделения принимаемого сигнала от своего собственного приемник вычитает из результирующего сигнала известный ему свой сигнал. Естественно, что это не простая операция и для ее выполнения используются специальные цифровые сигнальные процессоры — DSP (Digital Signal Processor). Такая техника уже прошла проверку практикой, но в модемах и сетях ISDN она применялась совсем на других скоростях.

При полудуплексном режиме работы получение встречного потока данных считается коллизией, а для полнодуплексного режима работы — нормальной ситуацией,

Ввиду того что работы по стандартизации спецификации Gigabit Ethernet на неэкранированной витой паре категории 5 подходят к концу, многие производители и потребители надеются на положительный исход этой работы, так как в этом случае для поддержки технологии Gigabit Ethernet не нужно будет заменять уже установленную проводку категории 5 на оптоволокно или проводку категорий 6 или 7,

Основная область применения протокола Gigabit Ethernet — магистрали локальных (LAN) и городских (MAN) сетей, Наиболее часто используемый режим — полнодуплексный, обеспечивающий максимальные пропускную способность и расстояние между узлами.

Рисунок 26 - Двунаправленная передача по четырем парам UTP категории 5

Во время написания второй редакции данной книги проводились интенсивные работы над версией стандарта Ethernet, работающего на скорости 10 Гбит/с, так называемого стандарта 10GE. Этот протокол предназначается для создания магистралей крупных локальных и городских сетей, а также магистралей глобальных сетей. Стандарт lOGE был принят комитетом IEEE 802 в июне 2002 года.

Литература

Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. Учебник для вузов./В.Г Олифер, Н.А. Олифер. – СПб.: Питер, 2003. – 864 с.

[1] Здесь п далее префикс Ох показывает, что число представлено в шестнадцатеричном формате, так, 0x6 означает шестнадцатеричпое число 6, 0xF0 — шестнадцатеричное число FO.