Gigabit Ethernet

Bilgisayar ağlarında, Gigabit Ethernet (GbE veya 1 GigE), Ethernet çerçevelerinin saniyede gigabit (saniyede 1 milyar bit) hızında iletilmesine uygulanan terimdir. En popüler varyant 1000BASE-T, IEEE 802.3ab standardı tarafından tanımlanır. 1999'da kullanılmaya başlandı ve Hızlı Ethernet'e göre önemli bir hız artışı ve yaygın olarak mevcut, ekonomik ve önceki standartlara benzer kablo ve ekipman kullanımı nedeniyle kablolu yerel ağlarda Fast (Hızlı) Ethernet'in yerini aldı.
Tarih
Ethernet, 1970'lerin başında Xerox PARC'de yapılan araştırmanın sonucuydu ve daha sonra yaygın olarak uygulanan bir fiziksel ve bağlantı katmanı protokolüne dönüştü. Hızlı Ethernet, hızı saniyede 10'dan 100 megabite (Mbit / s) artırdı. Gigabit Ethernet bir sonraki yinelemeydi ve hızı 1000 Mbit / sn'ye çıkardı.
Gigabit Ethernet için başlangıç standardı, Haziran 1998'de IEEE tarafından IEEE 802.3z olarak üretildi ve optik fiber gerekliydi. 802.3z yaygın olarak 1000BASE-X olarak adlandırılır; burada -X, -CX, -SX, -LX veya (standart dışı) -ZX'i belirtir.
1999 yılında onaylanan IEEE 802.3ab, korumasız bükümlü çift (UTP) kategori 5, 5e veya 6 kablolama üzerinden Gigabit Ethernet iletimini tanımlar ve 1000BASE-T olarak bilinir. 802.3ab'ın onaylanmasıyla birlikte, kuruluşlar mevcut bakır kablolama altyapısını kullanabildikleri için Gigabit Ethernet bir masaüstü teknolojisi haline geldi.
2004 yılında onaylanan IEEE 802.3ah, iki tane daha gigabit fiber standardı ekledi: 1000BASE-LX10 (satıcıya özel genişletme olarak zaten yaygın olarak uygulandı) ve 1000BASE-BX10. Bu, First Mile'da Ethernet olarak bilinen daha geniş bir protokol grubunun bir parçasıydı.
Başlangıçta Gigabit Ethernet, yüksek kapasiteli omurga ağ bağlantılarına (örneğin, yüksek kapasiteli bir kampüs ağına) dağıtıldı. 2000 yılında Apple'ın Power Mac G4 ve PowerBook G4, 1000BASE-T bağlantısına sahip ilk seri üretilen kişisel bilgisayarlardı. Diğer birçok bilgisayarda hızla yerleşik bir özellik haline geldi.
Tekrarlayıcı göbekleri aracılığıyla bağlanan yarı çift yönlü gigabit bağlantıları IEEE spesifikasyonunun bir parçasıydı, ancak spesifikasyon artık güncellenmiyor ve sadece anahtarlarla tam dupleks işlemi kullanılıyor.
Çeşitler
Optik fiber (1000BASE-X), bükümlü çift kablo (1000BASE-T) veya korumalı dengeli bakır kablo (1000BASE-CX) kullanan Gigabit Ethernet için beş fiziksel katman standardı vardır.
IEEE 802.3z standardı, çok modlu fiber üzerinden iletim için 1000BASE-SX, tek modlu fiber üzerinden iletim için 1000BASE-LX ve korumalı dengeli bakır kablo üzerinden iletim için neredeyse kullanılmayan 1000BASE-CX içerir. Bu standartlar, DC dengeli sinyal sağlamak için, 1000 Mbit / sn'den link hızını % 25 oranında 1250 Mbit / sn'ye şişiren 8b / 10b kodlamasını kullanır. Semboller daha sonra NRZ kodlaması kullanılarak gönderilir.
Fiber optik alıcı-vericiler çoğunlukla eski cihazlarda SFP formunda veya GBIC'de kullanıcı tarafından değiştirilebilir modüller olarak uygulanır
Yaygın olarak kullanılan 1000BASE-T arayüz tipini tanımlayan IEEE 802.3ab, sembol oranını olabildiğince düşük tutmak ve bükülü çift üzerinden iletime izin vermek için farklı bir kodlama şeması kullanır.
IEEE 802.3ap, farklı hızlarda Elektrik Arka Planları Üzerinden Ethernet İşlemini tanımlar.
First Mile'daki Ethernet (EFM) daha sonra 1000BASE-LX10 ve -BX10 ekledi.
Bakır
1000BASE-T
1000BASE-T (IEEE 802.3ab olarak da bilinir) bakır kablolar üzerinden Gigabit Ethernet için bir standarttır.
Her 1000BASE-T ağ segmentinin maksimum uzunluğunda olması önerilir uzunluk tamamen bilgilendiricidir. Uzunluk, EN 50173 serisi standartlarına uygunluğu test etmek için başarılı / başarısız kriteri değildir) ve Kategori 5 kablo veya daha iyisini (Cat 5e ve Cat 6 dahil ) kullanmalıdır.
Otomatik anlaşma, Bölüm 28D.5'e göre 1000BASE-T için bir gerekliliktir. Madde 40 (1000BASE-T) için gereken uzantılar. Bir uç nokta master olmalı ve diğer uç nokta köle olmalıdır, en azından saat kaynağı müzakere edilmelidir.
Hem 10BASE-T hem de 100BASE-TX'ten ayrıldığında, 1000BASE-T, hibrit devreler adlandırılan uyarlanabilir eşitleme ile yankı iptali kullanarak her iki yönde eşzamanlı iletim için dört kablo çifti üzerinde dört şerit kullanır (bu telefon gibidir) melez ) ve beş seviyeli darbe genlik modülasyonu (PAM-5). Sembol oranı 100BASE-TX ile aynıdır (125 megabaud ) ve beş seviyeli sinyalin gürültü bağışıklığı da 100BASE-TX'deki üç seviyeli sinyalinki ile aynıdır, çünkü 1000BASE-T, 6 elde etmek için dört boyutlu kafes kodlamalı modülasyon (TCM) kullanır Dört çift boyunca dB kodlama kazancı.
Müzakere sadece iki çiftte gerçekleştiği için, iki gigabit cihazı sadece iki çiftli bir kablo ile bağlanırsa, cihazlar en yüksek ortak payda (HCD) olarak 'gigabit'i başarıyla seçecektir, ancak bağlantı asla ortaya çıkmayacaktır. Çoğu gigabit fiziksel cihazın bu davranışı teşhis etmek için belirli bir kaydı vardır. Bazı sürücüler bu durumun daha yavaş ancak işlevsel bir bağlantıya yol açtığı bir "Ethernet @ Wirespeed" seçeneği sunar.
Veriler bir seferde sekiz bit olmak üzere dört bakır çifti üzerinden iletilir. İlk olarak, sekiz bit veri, doğrusal bir geri bildirim kaydırma yazmacına dayanan önemsiz bir karıştırma prosedürüyle dört üç bit sembolüne genişletilir; bu 100BASE-T2'de yapılana benzer, ancak farklı parametreler kullanır. Üç bitlik semboller daha sonra iletim sırasında sürekli değişen voltaj seviyelerine eşlenir. Örnek bir eşleme aşağıdaki gibidir:
Otomatik MDI / MDI-X Yapılandırması 1000BASE-T standardında isteğe bağlı bir özellik olarak belirtilir, düz kabloların genellikle gigabit özellikli arayüzler arasında çalışacağı anlamına gelir. Bu özellik, birçok eski hub ve anahtarda bulunan yukarı bağlantı / normal bağlantı noktalarını ve manuel seçici anahtarları geçerek çapraz kablo ihtiyacını ortadan kaldırır ve kurulum hatalarını büyük ölçüde azaltır.
Mevcut Cat-5e ve Cat-6 kablolarının kullanımını genişletmek ve en üst düzeye çıkarmak için yeni nesil 2.5GBASE-T ve 5GBASE-T 2.5 ve 5.0'da çalışır 1000BASE-T ile kullanılmak üzere tasarlanmış mevcut bakır altyapısı üzerinde sırasıyla Gbit / s. 10GBASE-T tabanlıdır ancak daha düşük sinyal frekansları kullanır.
1000BASE-T1
IEEE 802.3, IEEE Std 802.3bp-2016'da standartlaştırılmış 1000BASE-T1. Otomotiv ve endüstriyel uygulamalar için Gigabit Ethernet'i tek bir bükümlü çift üzerinde tanımlar. 15 kişilik kablo özelliklerini içerir metre (tip A) veya 40 metre (tip B) erişim. Aktarım 750 MBd'de PAM-3 kullanılarak yapılır.
1000BASE-TX
Telekomünikasyon Endüstrisi Birliği (TIA), 1000BASE-T'ye benzer, uygulanması daha basit olan ve 1000BASE-TX (TIA / EIA-854) olarak adlandırılan bir standart oluşturdu ve tanıttı. Basitleştirilmiş tasarım, teorik olarak, dört çiftli çift yerine sadece dört tek yönlü çift (iki çift TX ve iki çift RX) kullanarak gerekli elektroniklerin maliyetini düşürecektir. Ancak, bu çözüm ticari bir başarısızlık oldu, muhtemelen Kategori 6 kablolaması ve 1000BASE-T ürünlerinin hızla düşme maliyeti nedeniyle.
1000BASE-CX
802.3z-1998 CL39 standardize 1000BASE-CX, dengeli korumalı bükümlü çift ve DE-9 veya 8P8C konektör (1000BASE-T'den farklı bir pinout ile) kullanarak maksimum 25 metre mesafeli Gigabit Ethernet bağlantıları için bir başlangıç standardıdır. Kısa segment uzunluğu çok yüksek sinyal iletim hızından kaynaklanmaktadır. Kablolamanın BT uzmanları tarafından yapıldığı belirli uygulamalar için hala kullanılmasına rağmen, örneğin IBM BladeCenter, blade sunucuları ve anahtar modülleri arasındaki Ethernet bağlantıları için 1000BASE-CX kullanır, 1000BASE-T bunu genel bakır kablo kullanımı için başarmıştır.
1000BASE-KX
802.3ap-2007 CL70 standartlaştırılmış 1000BASE-KX, Elektrikli Arka Planlar Üzerinden Ethernet Kullanımı için IEEE 802.3ap standardının bir parçasıdır. Bu standart, 100Mbit ila 10Gbit / saniye (100BASE-KX - 10GBASE-KX4) arasındaki bağlantı bant genişliğinde, şerit başına bir RX ve şerit başına bir TX diferansiyel çifti olan bir ila dört şeritli arka plan bağlantısı tanımlar. 1000BASE-KX varyantı 1,25 GBd elektriksel (optik değil) sinyalleme hızı kullanır.
Fiber optik
1000BASE-X, seçeneklerde 1000BASE-SX, 1000BASE-LX, 1000BASE-LX10, 1000BASE-BX10 veya standart olmayan -EX ve -ZX uygulamalarını içeren Gigabit Ethernet iletimi için endüstride kullanılır. Aynı 8b / 10b hat kodunu kullanan bakır varyantları dahildir.
1000BASE-SX
1000BASE-SX, 770 ila 860 nanometre, kızılötesi (NIR) ışık dalga boyuna yakın çok modlu fiber üzerinden çalışmak için optik fiber Gigabit Ethernet standardıdır.
Standart, 62.5 için maksimum 220 metre uzunluğunu belirtir um / 160 MHz km çok modlu fiber, 275 62.5 için m um / 200 MHz km, 500 50 için m um / 400 MHz km ve 550 50 için m um / 500 MHz km çok modlu fiber. Pratikte, kaliteli fiber, optik ve sonlandırmalarla 1000BASE-SX genellikle önemli ölçüde daha uzun mesafelerde çalışacaktır.
[ alıntı gerekli ]
Bu standart, büyük ofis binaları, ortak yerleşim tesisleri ve taşıyıcıdan bağımsız İnternet alışverişlerindeki bina içi bağlantılar için oldukça popülerdir.
SX arayüzünün optik güç özellikleri: Minimum çıkış gücü = −9.5 dBm. Minimum alım hassasiyeti = −17 dBm.
1000BASE-LSX
1000BASE-LSX, Gigabit Ethernet iletimini belirtmek için standart olmayan ancak endüstri tarafından kabul edilen bir terimdir. 1000BASE-SX'e çok benzer, ancak 2'ye kadar daha uzun mesafeler elde eder 1310'da çalışan bir SX'den daha yüksek kaliteli optik sayesinde bir çift çok modlu fiber üzerinden km nm dalga boyu lazerleri. 1000BASE-SX veya 1000BASE-LX ile kolayca karıştırılır, çünkü -LX, -LX10 ve -SX kullanımı satıcılar arasında belirsizdir. Aralık, Fabry Perot lazer vericisi kullanılarak elde edilir.
1000BASE-LX
1000BASE-LX, uzun dalga boylu bir lazer (1.2701.355) kullanan IEEE 802.3 Madde 38'de belirtilen bir optik fiber Gigabit Ethernet standardıdır nm) ve maksimum RMS spektral genişliği 4 mil.
1000BASE-LX'in 5'e kadar bir mesafede çalışacağı belirtildi 10'dan fazla km μm tek modlu fiber.
1000BASE-LX, maksimum 550 m segment uzunluğuna sahip tüm yaygın çok modlu fiber türleri üzerinde de çalışabilir. 300'den büyük bağlantı mesafeleri için m, özel bir fırlatma klima yama kablosu kullanılması gerekebilir. Bu, lazeri fiberin merkezinden kesin bir ofsetle başlatır, bu da fiber çekirdeğin çapı boyunca yayılmasına neden olur ve bu da lazer, çok modlu fiber.
1000BASE-LX10
1000BASE-LX10 was standardized six years after the initial gigabit fiber versions as part of the Ethernet in the First Mile task group. It is practically identical to 1000BASE-LX, but achieves longer distances up to 10 km over a pair of single-mode fiber due to higher quality optics. Before it was standardized, 1000BASE-LX10 was essentially already in widespread use by many vendors as a proprietary extension called either 1000BASE-LX/LH or 1000BASE-LH.
1000BASE-EX
1000BASE-EX, Gigabit Ethernet iletimini belirtmek için standart olmayan ancak endüstri tarafından kabul edilen bir terimdir. 1000BASE-LX10'a çok benzer, ancak 40'a kadar daha uzun mesafeler elde eder 1310'da çalışan bir LX10'dan daha yüksek kaliteli optikler sayesinde bir çift tek modlu fiber üzerinden km nm dalga boyu lazerleri. Bazen LH (Uzun Yol) olarak adlandırılır ve 1000BASE-LX10 veya 1000BASE-ZX ile kolayca karıştırılır, çünkü -LX (10), -LH, -EX ve -ZX kullanımı satıcılar arasında belirsizdir. 1000BASE-ZX, 1550 kullanan çok benzer bir standart dışı daha uzun erişimli varyanttır nm dalga boyu optiği.
1000BASE-BX10
1000BASE-BX10 10 taneye kadar kapasiteye sahiptir Her bir yönde farklı bir dalga boyu olacak şekilde tek modlu tek bir lif şeridi boyunca km. Akış aşağı ileten (ağın merkezinden dışa) 1490'ı kullandığından, fiberin her iki tarafındaki terminaller eşit değildir. nm dalga boyu ve yukarı akış ileten 1310'u kullanır nm dalga boyu. Bu, her alıcı-vericinin içindeki pasif bir ayırıcı prizma kullanılarak gerçekleştirilir.
Yaygın olarak "BiDi" (çift yönlü) olarak bilinen diğer standart dışı yüksek güçlü tek telli optikler, 1490/1550'de dalga boyu çiftlerini kullanır nm aralığındadır ve 20, 40 ve 80 mesafelere ulaşabilir km, veya modül maliyetine, fiber yolu kaybına, ek yerlerine, konektörlere ve yama panellerine bağlı olarak daha fazla. Çok uzun mesafeli BiDi optikleri 1510/1590 kullanabilir nm dalga boyu çiftleri.
1000BASE-ZX
1000BASE-ZX, 1.550 kullanan Gigabit Ethernet iletimine atıfta bulunan standart olmayan ancak çok satıcılı bir terimdir tek modlu fiber üzerinde en az mesafeye ulaşmak için nm dalga boyu. Bazı satıcılar, bazen 1000BASE-EZX olarak adlandırılan tek modlu fiber üzerinden kadar mesafeler belirler. 80'in üzerindeki aralıklar km, kullanımdaki fiberin yol kaybına, özellikle km başına dB cinsinden zayıflama rakamına, alıcı-vericiler arasında yer alan konektörlerin / yama panellerinin ve eklerinin sayısına ve kalitesine oldukça bağlıdır.
1000BASE-cwdm
1000BASE-CWDM, Gigabit Ethernet iletimini belirtmek için standart olmayan ancak endüstri tarafından kabul edilen bir terim. 1000BASE-LX10'a çok benzer, ancak bir LX10'dan daha yüksek kaliteli optikler ve 1270-1610'da çalışan CWDM kullanımı nedeniyle bir çift tek modlu fiber üzerinde 40120 km'ye kadar daha uzun mesafeler ve 18 paralel kanala ulaşır nm dalga boyu lazerleri.
CWDM kullanmak için, fiber bağlantının her iki ucundan bir Mux / Demux ünitesine, karşılık gelen dalga boylarına sahip bir CWDM MUX / DEMUX'e ve karşılık gelen dalga boylarına sahip SFP'ye ihtiyacınız vardır. kanal sayısını artırmak için seri DWDM de mümkündür.
En çok kullanılan Dalga Boyları: 1270 nm, 1290 nm, 1310 nm, 1330 nm, 1350 nm, 1370 nm, 1390 nm, 1410 nm, 1430 nm, 1450 nm, 1470 nm, 1490 nm, 1510 nm, 1530 nm, 1410 nm, 1430 nm, 1450 nm, 1470 nm, 1490 nm, 1510 nm, 1530 nm, 1550 nm, 1570 nm, 1590 nm, 1610 nm
CWDM'nin kullanımı, maliyeti yaklaşık 1 / 5-1 / 3 olan DWDM'den daha ucuzdur. CWDM, mevcut lif varsa yaklaşık 5-10 kat daha pahalıdır, daha sonra geleneksel -LX / -LZ transiverleri.
1000BASE-DWDM
1000BASE-DWDM, Gigabit Ethernet iletimini belirtmek için standart olmayan ancak endüstri tarafından kabul edilen bir terim. 1000BASE-LX10'a çok benzer, ancak bir LX10'dan daha yüksek kaliteli optikler ve DWDM kullanımı, 1528- 1.565 nm dalga boyu lazerleri.
Çoğu kullanım kanalı, Dalga Boyu 1528.77-1563-86 nm'de CH17-61'dir.
DWDM kullanmak için, fiber bağlantının her iki ucundan bir Mux / Demux ünitesine, karşılık gelen dalga boylarına sahip bir DWDM MUX / DEMUX'e ve karşılık gelen dalga boylarına sahip SFP'ye. aynı zamanda serie CWDM'nin kanal sayısını arttırmak da mümkündür.
1000BASE-RHx
IEEE 802.3bv-2017, kırmızı ışıklı (600700) -R 64b / 65b büyük blok kodlama kullanarak Gigabit Ethernet'i adım indeksli plastik optik fiber (POF) üzerinden standartlaştırır nm). 1000BASE-RHA, ev ve tüketici kullanımı (sadece çıplak POF'u sıkıştırır), endüstriyel için 1000BASE-RHB ve otomotiv uygulamaları için 1000BASE-RHC için tasarlanmıştır.
Optik birlikte çalışabilirlik
Aynı bağlantıda ilgili 1000BASE-X Ethernet arayüzleriyle optik birlikte çalışabilirlik olabilir. Belirli optik türlerinde dalga boyunda uyumsuzluk olması da mümkündür.
Birlikte çalışabilir olmak için karşılanması gereken bazı kriterler vardır:
Satır kodlama
Dalgaboyu
Dubleks modu
Medya sayısı
Ortam türü ve boyutu
1000BASE-X Ethernet, 100BASE-X ile geriye doğru uyumlu değildir ve 10GBASE-X ile ileriye doğru uyumlu değildir.