Высокоскоростная технология Gigabit Ethernet

История и основные характеристики

После появления технологии Fast Ethernet обнаружились ограничения при построении корпоративных сетей. Серверы, подключенные по 100-мегабитному каналу, перегружали магистрали FDDI и Fast Ethernet, работающие также на ско­рости 100 Мбит/с. Назрела необходимость создания следующего уровня иерархии скоростей. В 1995 году более высокий уровень скоро­сти могли предоставить только коммутаторы ATM, но внедрять их в локальную сеть никто не решался. Технология ATM отличалась очень высоким уровнем стоимости.

Поэтому ис­следовательской группе по изучению высокоскоростных технологий IEEE было поручено заняться рассмотрением возможности выработки стандарта Ethernet с еще более высокой битовой скоростью.

В 1996 году было объявлено о создании группы 802.3z для разработки про­токола, максимально подобного Ethernet, но с битовой скоростью 1000 Мбит/с.

В образованную группу Gigabit Ethernet Alliance вошли Bay Networks, Cisco Systems и 3Com. За годы своего существования количество участников Gigabit Ethernet Alliance выросло и насчитывает сейчас более 100. В качестве первого варианта физического уровня был принят уровень технологии Fiber Channel, с ее кодом 8В/10В. В случае Fast Ethernet для ускорения работ тоже был принят отра­ботанный физический уровень FDDI.

Первая версия стандарта была рассмотрена в 1997 году, а окончательно стандарт 802.3z был принят в 1998 году на заседании комитета IEEE 802.3. Работы по реализации Gigabit Ethernet на витой паре категории 5 были переданы специальному комитету 802.3ab. Окончательно стандарт 802.3ab был принят в 1999 году.

Основная идея разработчиков стандарта Gigabit Ethernet состоит в максимальном сохранении идей классической технологии Ethernet при достижении битовой скорос­ти в 1000 Мбит/с.

Что же общего в технологии Gigabit Ethernet по сравнению с технологиями Ethernet и Fast Ethernet?

Ø Сохраняются все форматы кадров Ethernet.

Ø По-прежнему будут существовать полудуплексная версия протокола, поддер­живающая метод доступа CSMA/CD, и полнодуплексная версия, работающая с коммутаторами.

Ø Поддерживаются все основные виды кабелей, используемых в Ethernet и Fast Ethernet: волоконно-оптический, витая пара категории 5, коаксиальный кабель.

Разработчикам для сохранения этих свойств пришлось внести изменения не только в физический уро­вень, как в случае Fast Ethernet, но и в уровень MAC.

Перед разработчиками стандарта стояло несколько проблем. Одна из них – обеспечить приемлемый диаметр сети для полудуплексного режима работы. В связи с ограничениями, накладывае­мыми методом CSMA/CD на длину кабеля, версия Gigabit Ethernet допускала бы длину сегмента всего в 25 метров при сохранении размера кадров и всех параметров метода CSMA/CD. Необходимо было увеличить диаметр сети хотя бы до 200 м за счет минимальных изменений в технологии Fast Ethernet.

Другой сложнейшей задачей было достижение битовой скорости 1000 Мбит/с на основных типах кабелей. Даже для оптоволокна достижение такой скорости представляет трудности, так как физический уровень технологии Fibre Channel обеспечивает скорость передачи данных всего в 800 Мбит/с. Битовая скорость на линии равна в этом случае примерно 1000 Мбит/с, но при методе кодирования 8В/10В полезная битовая скорость на 25 % меньше скорости импульсов на линии.

Но самая сложная задача – поддержка кабеля на витой паре. Такая задача на первый взгляд кажется неразрешимой — ведь даже для 100-мегабитных протоколов пришлось использовать достаточно сложные методы кодирования, чтобы уложить спектр сигнала в полосу пропускания кабеля. Чтобы не тормозить принятие основной версии стандарта Gigabit Ethernet, использующего оптоволокно и коаксиал, был создан отдельный комитет 802.3ab, который занялся разработкой стан­дарта Gigabit Ethernet на витой паре категории 5.