Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet. Jákó András BME EISzK

Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet Jákó András [email protected] BME EISzK

Agenda Előzmények Gigabit Ethernet 1000Base-X 1000Base-T

10 Gigabit Ethernet

Networkshop 2002.

Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet

2

Aloha, Xerox, DIX • 1971: Aloha Packet Radio – Hawaii Egyetem • 1972: Alto Aloha Network – Metcalfe és Boggs, Xerox PARC – 1973: Ethernet

• 1980: DIX Ethernet – Digital, Intel, Xerox – 10 Mbps

Networkshop 2002.


3

IEEE Ethernet, Fast Ethernet • 1985: IEEE 802.3 – Ethernet – 10Base2 – 10Base5

• 1990: IEEE 802.3 – 10Base-T

• 1993: IEEE 802.3j – 10Base-F

• 1995: IEEE 802.3u – Fast Ethernet – 100Base-TX – 100Base-FX

Networkshop 2002.


4


10 Gigabit Ethernet

Networkshop 2002.


5

Gigabit Ethernet • egy nagyságrend növekedés a sebességben • a CSMA/CD marad – teljesen feleslegesen

• a keretszerkezet marad • két lépésben egészült ki az IEEE 802.3 szabvány – 1998: 1000Base-X (IEEE 802.3z) – 1999: 1000Base-T (IEEE 802.3ab)

Networkshop 2002.


6

GE MAC • a CSMA/CD protokollal nincs probléma, de • 1 Gbps adatsebességnél a CSMA/CD időzítések és a jelterjedési idők aránya megváltozott • csak half duplex működésnél probléma • megoldás: – Carrier Extension – Frame Bursting

Networkshop 2002.


7

Carrier Extension • eredetileg 512 bit ideje a max. körülfordulási idő – 10 Mbps: 51.2 μs – 100 Mbps: 5.12 μs – 1 Gbps: 512 ns

• az elektromos jel terjedési sebessége és a fénysebesség viszont nem változott az elmúlt 20 évben • UTP, 2/3 fénysebesség, 512 ns -> 51 m maximális collision domain átmérő – az egyéb késleltetéseket még nem is vettük figyelembe!

• min. keretméret 512 bit marad, de a 4096 bitnél rövidebb kereteket ki kell egészíteni – szabályos ütközés az első 4.096 μs alatt történhet – használható méretű hálózatokat lehet építeni

Networkshop 2002.


8

Frame Bursting • a tipikus Internet forgalomban sok kis csomag fordul elő • a néhányszor 10 byte-os csomagot 4096 bitre (512 byte) kell kiegészíteni • a half duplex Gigabit Ethernet effektív sávszélessége ezáltal a kb. 400 Mbps helyett akár 50 Mbps-ra is eshet – ez már majdnem Fast Ethernet!

• egymás után egyszerre több keret is küldhető – max. 64 kbit együttes méretig – a sávszélességet nem kell carrier extensionre pazarolni

Networkshop 2002.


9

GMII • • • •

Gigabit Medium Independent Interface a Fast Ethernet MII megfelelője a MAC és a PHY közti interface 8 bites busz, 125 Mbaud jelzési sebesség

Networkshop 2002.


10


10 Gigabit Ethernet

Networkshop 2002.


11

1000Base-X • 1000Base-SX, -LX, -CX • alapja a Fibre Channel fizikai réteg (ANSI X3.230-1994) – 8B/10B kódolás – optikai és elektromos paraméterek

Networkshop 2002.


12

8B/10B • 8 adatbit = 10 csatornabit • 1250 Mbaud jelzési sebesség • legalább 3 szintváltás minden 10 bitben – órajel szinkron előállítható a jelfolyamból

• hibák detektálhatósága javul • jut “hely” néhány speciális szimbólumnak is

Networkshop 2002.


13

Auto-Negotiation • a 8B/10B kódolás speciális szimbólumait használja – nem pedig FLP-t, mint az Ethernet és a Fast Ethernet

• a protokoll ezt leszámítva változatlan • a sebesség fix (1 Gbps) • a duplexitást és flow controlt beszélik meg

Networkshop 2002.


14

1000Base-X PMD • 1000Base-SX: short wavelength optical – multimódusú szál – hullámhossz: 770-860 nm – max. távolság: 220-550 m

• 1000Base-LX: long wavelength optical – multi- vagy monomódusú szál – hullámhossz: 1270-1355 nm – max. távolság: 5 km (monomódusú szálon)

• 1000Base-CX: copper – 2 árnékolt csavart érpár – max. távolság: 25 m

Networkshop 2002.


15


10 Gigabit Ethernet

Networkshop 2002.


16

1000Base-T • mind a 4 érpár használatba kerül • hibrid áramkörök alkalmazásával minden érpáron egyszerre kétirányú forgalom

Networkshop 2002.


17

Csatornakódolás • a GMII-n 8 bites adatok érkeznek 125 Mbaud sebességgel • 4D-PAM5 (4-dimensional 5-level Pulse Amplitude Modulation): 4 érpáron 5 szintű jel – 54 = 625 lehetséges szimbólum

• ebben kell 8 bitet átvinni – 28 = 256 – lehetőség hibajavító kódolásra – speciális szimbólumok is elférnek

Networkshop 2002.


18

Auto-Negotiation • • • •

a protokoll azonos a 10/100 Mbps Ethernetével az Auto-Negotiation kötelező sebesség, duplexitás, flow control master és slave funkció – minden Gigabit Ethernet PHY képes mindkét funkcióra – a master saját órát használ, a slave a jelfolyamból veszi az órajelet – más scramblert használnak

Networkshop 2002.


19

Cat5, Cat5e • fontos cél volt, hogy a meglévő kábelezésen ne (nagyon) kelljen változtatni • a Cat5 kábelezés a Gigabit Ethernet elvárások határán van • a Cat5e küszöbértékeket szab meg újabb paraméterekre – visszaverődésekből adodó veszteség (return loss) – ELFEXT (Equal Level Far End XTalk)

• a Cat5 kábelezés általában megfelel a Cat5e előírásoknak is – ha mégsem, akkor rendszerint kis módosítások elegendőek

Networkshop 2002.


20

A vételt rontó tényezők • • • • •

csillapítás visszhang közeli áthallás (NEXT) távoli áthallás (FEXT) idegen áthallás

Networkshop 2002.


21

A Cat5e elég jó??? • 5 jelszint, 125 Mbaud, hibridáramkörök, áthallások • sokkal jobb jel/zaj viszonyra van szükség • DSP-k alkalmazása – visszhangelnyomás – kiszámítható áthallások (pl. NEXT) elnyomása – trainup

• konvolúciós kódoló, Viterbi dekóder – hibajavító kódolás

Networkshop 2002.


22


10 Gigabit Ethernet

Networkshop 2002.


23

10 Gigabit Ethernet • IEEE 802.3ae – várhatóan 2002. nyarán jelenik meg a végleges szabvány

• csak full-duplex, nincs CSMA/CD • csak optikai szálon – 850, 1310 vagy 1550 nm hullámhosszok – 65, 300, 10000, 40000 m maximális távolság

• kétféle fizikai réteg – LAN PHY – WAN PHY

Networkshop 2002.


24

LAN PHY • átviteli közeg – sötét szál – sötét lambda – WDM rendszer

• átviteli mód – soros • 64B/66B kódolás • 10.3125 Gbaud jelzési sebesség

– WWDM (Wide Wavelength Division Multiplexing) • maga az Ethernet PHY 4 hullámhosszon ad • 8B/10B kódolás • 3.125 Gbaud jelzési sebesség lambdánként

Networkshop 2002.


25

WAN PHY • soros átvitel 64B/66B kódolással • 9.95328 Gbps vonali sebesség, 9.58464 Gbps Ethernet adatsebesség – ez pontosan az OC-192c/VC-4-64c-nek felel meg

• egyszerűsített SDH/SONET keretezés • ezek lehetővé teszik a 10 Gigabit Ethernet forgalom átvitelét a már meglévő SDH/SONET hálózatokon

Networkshop 2002.


26

Köszönöm a figyelmet.

Jákó András [email protected] BME EISzK

Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet. Jákó András BME EISzK

Recommend Documents