COMUNICAÇÃO DE DADOS
Autor: Joel De Bortoli | Publicado: 2013-08-26T13:10:00-03:00


1 &nbsp;
Introdução

O Gigabit
Ethernet é a nova evolução da rede Ethernet. Como tudo no mundo da informática,
evoluiu muito rapidamente, a necessidade de banda nas redes aumentou e só tende
a aumentar. Como a velocidade da rede Ethernet já foi multiplicada por dez,
surgindo a Fast Ethernet (100 Mbps), seria evidente seu novo padrão também ser multiplicado
por dez, surgindo assim, a tecnologia de 1000 Mbps, ou seja, a rede de 1 Gbps.

A tecnologia
Gigabit Ethernet vem sendo apontada como uma ótima opção para as redes de alta
velocidade, já que como a tecnologia Ethernet é a mais utilizada hoje em dia
(estima-se que 83% das redes existentes hoje no mundo sejam da tecnologia
Ethernet), a migração das tecnologias Ethernet e Fast Ethernet para a
tecnologia Gigabit não exigem grandes investimentos, já que as especificações
técnicas são mantidas, em especial o quadro ethernet que se mantém em virtude
da compatibilidade com as demais tecnologias ethernet.





2 &nbsp;
Tecnologia de Redes Locais (LAN) Padrão Ethernet

A tecnologia
Gigabit Ethernet começou a ser desenvolvida em 1997 pela IEEE (Institute of
Electrical and Electronics Engineers) nos Estados Unidos, e acabou por se
ramificar em quatro padrões diferentes. São eles: 1000baseLX, 1000baseSX,
1000baseCX e o 1000baseT.

Os padrões
1000baseLX, 1000baseCX e 1000baseSX são padronizados pelo IEEE 802.3z, já o
padrão 1000baseT está padronizado pelo IEEE 802.3ab.





2.1&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
Meio de transmissão utilizados

A rede Gigabit
Ethernet suporta transmissões no modo Half-duplex
e Full-duplex.
No geral, ela é compatível com as suas antecessoras, mas algumas mudanças foram
necessárias para se suportar o modo Half-Duplex.

2.1.1&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; A transmissão em Half-Duplex

O controle
das transmissões no modo Half-Duplex é efetivado pelo CSMA/CD, para ser
possível à comunicação e a recuperação quanto a colisões. Os princípios do
CSMA/CD no Gigabit é o mesmo do Ethernet e Fast Ethernet, por isso foi
permitida a utilização da tecnologia em redes que utilizam hubs.

“Outra
mudança foi à introdução da rajada de quadros – frame burst. A rajada de
quadros é uma característica opcional, através da qual uma estação pode
transmitir vários pacotes para o meio físico sem perder o controle. A
transmissão em rajada é feita preenchendo-se o espaço entre os quadros com
bits, de maneira que o meio físico não fique livre para as outras estações
transmitirem.” (apud Beethovem Zanella Dias e Nilton Alves Jr. em: “Evolução do
Padrão Ethernet”)

2.1.2&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; A transmissão em Full-Duplex

Nela, a
banda aumenta de 1 para 2 Gbps, aumentam-se às distâncias de alcance e é
eliminada a colisão. O controle das transmissões não é feito pelo CSMA/CD, mas
pelo Flow Control.

O mecanismo
Flow Control é acionado quando a estação que está recebendo os dados se
congestiona, então ela envia de volta um quadro chamado Pause Frame, que
determinada à parada de envio de informações durante um intervalo de tempo. A
estação que está enviando dados espera o tempo determinado e logo após volta a
enviar os dados, ou então a que está recebendo os dados envia um pacote com o
time-to-wait igual a zero e as instruções para que o envio seja recomeçado.





2.2&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
Custo de Instalação

O custo para
implementação desta tecnologia ainda é considerado caro. Devido ao fato de que
a maioria dos dispositivos de interligação ainda estar trabalhando na faixa dos
100Mbps tanto que alguns ainda trafegam na faixa dos 10Mbps. 

Porém este
quadro está se revertendo. Os computadores atuais já vêm providos de placas que
trafegam nas velocidades 10/100/1000 e os switchs para interligá-los nessa
mesma velocidade diminuíram consideravelmente de valor. &nbsp; 

Por esse motivo essa topologia não está mais restrita as
grandes e médias corporações e sim acessível a pequenas redes também.





2.3&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
Topologia

&nbsp;O padrão
Gigabit Ethernet é primeiramente um padrão de camada física (PHY - Physical
Layer) e de controle de acesso à mídia (MAC - Media Access Control),
especificando a camada de Enlace (Layer 2) do modelo OSI, enquanto que os
protocolos das camadas superiores como o TCP e o IP especificam porções das
camadas de Transporte (Layer 4) e de Rede (Layer 3). Este padrão é a base para
comunicação ponto-a-ponto entre os equipamentos de rede.

&nbsp;A
tecnologia Gigabit Ethernet surgiu da necessidade criada pelo aumento de
largura de banda nas "pontas" das redes (ex.: servidores e estações
de trabalho) e também pela redução constante dos custos entre as tecnologias
compartilhadas e comutadas, juntamente com as demandas das aplicações atuais.
Com isso, o "gargalo" passou a ser o backbone e as conexões dos
servidores.

&nbsp;Assim,
o Gigabit Ethernet, por seu apelo de poder oferecer a solução para o
congestionamento de backbones, por atender às demandas cada vez maiores das
aplicações (multimídia, videoconferência, etc.) e por ser uma tecnologia
familiar e compatível com o padrão Ethernet - o que traz grandes benefícios
como economia com treinamento de profissionais e a proteção do investimento já
feito - está atraindo, cada vez mais, a atenção da indústria e dos
profissionais da área de redes.

Padronizado
em 1998 o IEEE 802.3z define os padrões para os meios de acesso utilizando
fibra ótica e par trançado blindado (1000BASE-X), já o IEEE 802.3ab é
responsável pelo padrão de 4 pares trançados categoria 5 (1000BASE-T).

O padrão do
Gigabit Ethernet, fornece uma largura de banda mínima de 1Gbps, tanto em modo
full-duplex, como em half-duplex, sendo que, neste último, é necessário o uso
de CSMA/CD para a detecção de colisões. Outro detalhe que não se pode esquecer
é que, no modo full-duplex, a largura de banda é de até 2Gbps, pois os
equipamentos conectados podem transmitir e receber dados simultaneamente.

Todas as
velocidades de Ethernet, 10, 100 e 1.000Mbps utilizam o mesmo formato de
encapsulamento, métodos de controle de fluxo e operações full-duplex, não
havendo necessidade de traduções entre formatos de encapsulamento, o que reduz
a complexidade e aumenta o desempenho da comutação de pacotes. Todas as
implementações iniciais do Gigabit Ethernet serão full-duplex, com conexões
comutadas e usarão o tamanho mínimo do quadro de 64 bytes.







Figura 1: Arquitetura do Gigabit
Ethernet





2.4&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
Tecnologia 1000baseT

É a
tecnologia mais viável, caso a rede possua menos de 100 metros,
pois ela utiliza os mesmos cabos par-trançado categoria 5 que as redes de 100
Mbps atuais. Além de não necessitar a compra de cabos, não são necessários
ajustes maiores para suportar esta tecnologia, e com a utilização de switches
compatíveis a essa tecnologia, podem ser combinados nós de 10, 100 e 1000
megabits, sem que os mais lentos atrapalhem no desempenho dos mais rápidos.

Mas também
há o problema da resistência dos cabos de par-trançado. Eles são muito frágeis,
tendo por vários motivos a perda de desempenho; e como a taxa de transmissão é
maior, o índice de pacotes perdidos acaba sendo muito maior que nas redes de
100 megabits.

No Padrão
1000baseT o número de pares de cabos usados difere dos demais utilizados em
padrões anteriores, ele utiliza os quatros pares disponíveis no par trançado,
por este motivo que ele consegue transmitir a 1000 mbps diferente das demais
que utilizam somente dois pares desse cabo.





2.5&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
Facilidade de instalação

É
a tecnologia mais viável, caso a rede possua menos de 100
 metros, pois ela utiliza os mesmos cabos
par-trançado categoria 5 que as redes de 100 Mbps atuais. Além de não
necessitar a compra de cabos, não são necessários ajustes maiores para suportar
esta tecnologia.





2.6&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
Capacidade de Transmissão 

No
Padrão 1000baseT o número de pares de cabos usados difere dos demais utilizados
em padrões anteriores, ele utiliza os quatros pares disponíveis no par
trançado, por este motivo que ele consegue transmitir a 1000 mbps diferente das
demais que utilizam somente dois pares desse cabo.

Note que apesar dos cabos serem os mesmos, o 1000BaseT faz um uso muito
mais intensivo da capacidade de transmissão e por isso detalhes como o comprimento
da parte destrançada do cabo para o encaixe do conector, o nível de
interferência no ambiente, cabos muito longos, etc. são mais críticos. 

Mas
também há o problema da resistência dos cabos de par-trançado. Eles são muito
frágeis, tendo por vários motivos a perda de desempenho; e como a taxa de
transmissão é maior, o índice de pacotes perdidos acaba sendo muito maior que
nas redes de 100 megabits.





2.7&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
Alcance

O alcance continua sendo de 100 metros e os switchs compatíveis com o
padrão são capazes de combinar nós de 10, 100 e 1000 megabits, sem que os mais
lentos atrapalhem os demais. 





2.8&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
Vantagens

As
principais vantagens do uso da tecnologia Gigabit Ethernet são:

·&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
A popularidade da tecnologia;

·&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
O baixo custo para a migração;

·&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
O aumento em 10 vezes da velocidade e
desempenho em relação a seu padrão anterior;

·&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
A tecnologia é a mais utilizada atualmente,
economizando dinheiro e recursos na hora de sua migração;

·&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
O protocolo não possui nenhuma camada em
diferente para ser estudada.





2.9&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
Desvantagens 

A principal desvantagem da
tecnologia é que ela não possui o QoS (qualidade de serviço) como a sua concorrente, a ATM. O QoS
monta um esquema de prioridades, formando uma fila de dados a serem enviados e
recebidos, deixando na frente da fila os dados definidos como prioritários.

Sem o QoS, a rede não tem como
definir o dado a ser enviado como prioritário, o que pode ser prejudicial em
certas ocasiões, como em uma videoconferência, onde a qualidade de imagem,
movimento e som podem perder desempenho caso a rede esteja sendo usada
simultaneamente com outros propósitos.





3 &nbsp;
Conclusão

O padrão de Gigabit
Ethernet que acabou crescendo mais rapidamente, a ponto de quase condenar os
demais ao desuso fora os links de longa distância é o 1000BaseT, também chamado
de GoC ou "Gigabit over Copper", por utilizar os mesmos cabos de par
trançado categoria 5 que as redes de 100 megabits atuais. Isto representa uma
enorme economia, não apenas por eliminar a necessidade de trocar os cabos
atuais por cabos muito mais caros, mas também nas próprias placas de rede, que
passam a ser uma evolução das atuais e não uma tecnologia nova. O alcance
continua sendo de 100
 metros e os switchs compatíveis com o padrão são capazes
de combinar nós de 10, 100 e 1000 megabits, sem que os mais lentos atrapalhem
os demais. 

Toda esta
flexibilidade torna uma eventual migração para o 1000BaseT relativamente
simples, já que você pode aproveitar o cabeamento já existente. Na verdade,
muita pouca coisa muda.

Apesar dos cabos serem
os mesmos, o 1000BaseT faz um uso muito mais intensivo da capacidade de
transmissão e por isso detalhes como o comprimento da parte destrançada do cabo
para o encaixe do conector, o nível de interferência no ambiente, cabos muito
longos, etc. são mais críticos. Com um cabeamento ruim, o índice de pacotes
perdidos será muito maior do que numa rede de 100 megabits.
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