Gigabit Ethernet

Trong mạng máy tính, Gigabit Ethernet (GbE hay 1 GigE) là các công nghệ khác nhau, được xác định theo tiêu chuẩn IEEE 802.3ab, để truyền các Ethernet frame với tốc độ gigabit mỗi giây (1,000,000,000 bit trên một giây). Nó được đưa vào sử dụng từ năm 1999, dần dần thay thế Fast Ethernet trong các mạng cục bộ có dây, với kết quả là nhanh hơn đáng kể. Các dây cáp và thiết bị rất giống với các tiêu chuẩn trước đây là phổ biến và kinh tế.

Lịch sử
Ethernet là kết quả nghiên cứu được thực hiện tại Xerox PARC và đầu thập kỷ 1970, và sau đó phát triển thành một giao thức lớp vật lý và liên kết được triển khai rộng rãi. Fast Ethernet tăng tốc độ từ 10 đến 100 megabits trên giây (Mbit/s). Gigabit Ethernet  là lần nâng cấp tiếp theo, tăng tốc độ lên 1000 Mbit/s. Tiêu chuẩn ban đầu cho Gigabit Ethernet được xây dựng bởi IEEE vào tháng 6 năm 1998 với tên mã IEEE 802.3z, và yêu cầu cáp quang. 802.3z thường được gọi là 1000BASE-X, trong đó -X dùng để chỉ -CX, -SX, -LX hoặc (không chuẩn) -ZX. (Để biết lịch sử đằng sau "X", xem Fast Ethernet.)

IEEE 802.3ab, được phê chuẩn vào năm 1999, xác định truyền Gigabit Ethernet qua Cáp xoắn đôi không có vỏ bọc chống nhiễu (UTP) cat 5, 5e hoặc 6, và được gọi là 1000BASE-T. Với việc phê chuẩn 802.3ab, Gigabit Ethernet đã trở thành một công nghệ desktop vì các tổ chức có thể sử dụng hạ tầng cáp đồng hiện có của họ.

IEEE 802.3ah, thông qua năm 2004, bổ sung thêm hai chuẩn gigabit sợi quang: 1000BASE-LX10 (đã được triển khai rộng rãi dưới dạng tiện ích mở rộng dành riêng cho nhà cung cấp) và 1000BASE-BX10. Đây là một phần của một nhóm các giao thức lớn hơn được gọi là Ethernet in the First Mile.

Ban đầu, Gigabit Ethernet được triển khai trong các liên kết mạng backbone network dung lượng cao. Vào năm 2000, Power Mac G4 và PowerBook G4 của Apple Inc. là những máy tính cá nhân được sản xuất hàng loạt đầu tiên có kết nối 1000BASE-T. Nó nhanh chóng trở thành một tính năng tích hợp trong nhiều máy tính khác.

Các liên kết gigabit bán song công được kết nối thông qua các repeater hub là một phần của đặc tả kỹ thuật của IEEE, nhưng thông số kỹ thuật không được cập nhật nữa và hoạt động song công toàn phần với các switch được sử dụng riêng.

Các phiên bản 

Có năm tiêu chuẩn lớp vật lý cho Gigabit Ethernet sử dụng cáp quang (1000BASE-X), cáp xoắn đôi (1000BASE-T), hoặc cáp đồng có vỏ bọc chống nhiễu (1000BASE-CX).

Chuẩn IEEE 802.3z bao gồm 1000BASE-SX cho truyền qua sợi quang đa mode, 1000BASE-LX cho truyền qua sợi quang đơn mode, và 1000BASE-CX gần như lỗi thời để truyền qua cáp đồng có vỏ chống nhiễu. Các tiêu chuẩn này sử dụng mã hóa 8b/10b, làm tăng tốc độ đường truyền thêm 25%, từ 1000 Mbit/s lên 1250 Mbit/s, để đảm bảo tín hiệu cân bằng DC. Các kí hiệu sau đó được gửi bằng NRZ.

Bộ thu phát sợi quang thường được triển khai dưới dạng các mô đun có thể tráo đổi người dùng ở dạng SFP hoặc GBIC trên các thiết bị cũ.

IEEE 802.3ab, định nghĩa loại giao diện 1000BASE-T được sử dụng rộng rãi, sử dụng sơ đồ mã hóa khác nhau để giữ tốc độ ký hiệu càng thấp càng tốt, cho phép truyền qua cặp xoắn đôi.

IEEE 802.3ap định nghĩa Ethernet Operation qua Electrical Backplanes ở các tốc độ khác nhau.

Ethernet in the First Mile sau đó đã bổ sung 1000BASE-LX10 và -BX10.

1000BASE-X 
1000BASE-X được dùng trong công nghiệp để nói đến Gigabit Ethernet truyền dẫn trên sợi quang, ví các tùy chọn bao gồm 1000BASE-SX, 1000BASE-LX, 1000BASE-LX10, 1000BASE-BX10 hoặc các triển khai -EX và -ZX không chuẩn. Bao gồm là các biến thể đồng sử dụng cùng mã dòng 8b/10b.

1000BASE-CX 
1000BASE-CX là chuẩn đầu tiên của kết nối Gigabit Ethernet với khoảng cách tối đa là 25 mét sử dụng cáp xoắn đôi có vỏ chống nhiễu và đầu nối DE-9 hay 8P8C (với sơ đồ chân khác với 1000BASE-T). Độ dài một segment ngắn là do tốc độ truyền tín hiệu rất cao.Mặc dù nó vẫn được sử dụng cho các ứng dụng cụ thể, nơi các chuyên gia CNTT thực hiện việc nối cáp, ví dụ IBM BladeCenter sử dụng 1000BASE-CX cho kết nối Ethernet giữa blade servers và modules switch, 1000BASE-T đã kế thừa khi vẫn sử dụng dây đồng.

1000BASE-KX 
1000BASE-KX là một phần của chuẩn IEEE 802.3ap cho Ethernet Operation thông qua Electrical Backplanes. Tiêu chuẩn này xác định một đến bốn làn kết nối backplane, một cặp vi sai RX và một cặp TX trên mỗi làn, với băng thông liên kết từ 100Mbit đến 10Gbit mỗi giây (từ 100BASE-KX đến 10GBASE-KX4). Biến thể 1000BASE-KX sử dụng tốc độ báo hiệu điện 1,25 GBd (không phải quang).

1000BASE-SX 
1000BASE-SX là một chuẩn Gigabit Ethernet sợi quang để hoạt động trên sợi đa mode sử dụng bước sóng ánh sáng 770 đến 860 nanomet, gần hồng ngoại (NIR).

Tiêu chuẩn chỉ định chiều dài tối đa 220 mét cho sợi đa mode 62.5 μm/160 MHz×km, 275 m cho 62.5 μm/200 MHz×km, 500 m cho 50 μm/400 MHz×km, và 550 m cho 50 μm/500 MHz×km đa mode. Trong thực tế, với chất lượng sợi, quang học và kết thúc chất lượng tốt, 1000BASE-SX thường sẽ hoạt động trong khoảng cách xa hơn đáng kể.

Tiêu chuẩn này rất phổ biến cho các liên kết nội bộ trong các tòa nhà văn phòng lớn, các cơ sở đồng địa điểm và trao đổi Internet trung lập với nhà mạng..

Thông số kỹ thuật công suất quang của giao diện SX: công suất đầu ra tối thiểu = −9.5 dBm. Độ nhạy thu tối thiểu = −17 dBm.

1000BASE-LX 
1000BASE-LX là một chuẩn Gigabit Ethernet sợi quang đặc tả trong IEEE 802.3 Điều 38 trong đó sử dụng tia laser bước sóng dài (1,270–1,355 nm), và độ rộng phổ RMS tối đa là 4 nm.

1000BASE-LX được chỉ định để hoạt động trong khoảng cách lên tới 5 km trên sợi đơn mode 10μm.

1000BASE-LX cũng có thể chạy trên tất cả các loại sợi quang đa mode phổ biến với chiều dài segment tối đa là 550m. Đối với khoảng cách liên kết lớn hơn 300m, việc sử dụng một dây vá điều hòa khởi động đặc biệt có thể được yêu cầu. Điều này khởi động tia laser ở độ lệch chính xác từ trung tâm của sợi làm cho nó lan ra khắp đường kính của lõi sợi, làm giảm hiệu ứng được gọi là độ trễ chế độ vi sai xảy ra khi laser kết hợp với một số lượng nhỏ các chế độ khả dụng trong sợi quang đa mode

Xem thêm

 List of device bandwidths
 Physical Coding Sublayer

Chú thích

Đọc thêm
 Norris, Mark, Gigabit Ethernet Technology and Applications, Artech House, 2002.

Liên kết ngoài
 Get IEEE 802.3
 IEEE 802.3
 IEEE and Gigabit Ethernet Alliance Announce Formal Ratification of gigabit Ethernet Over Copper Standard  - Announcement from IEEE ngày 28 tháng 6 năm 1999
 IEEE P802.3ab 1000BASE-T Task Force (historical information)
 IEEE 802.3 CSMA/CD (ETHERNET)
 1000BASE-T Whitepaper from 10GEA 
 Gigabit Ethernet Auto-Negotiation

Ethernet