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Gigabit Ethernet, Fast Ethernet y IEEE 802.2 , 802.3
Gigabit Ethernet, Fast Ethernet y IEEE 802.2 , 802.3
GIGABIT ETHERNET
Gigabit Ethernet, también conocida como GigaE, es una ampliación del estándar Ethernet que consigue una capacidad de transmisión de 1 gigabit por segundo, correspondientes a unos 1000 megabits por segundo de rendimiento.
La idea de obtener velocidades de gigabit sobre Ethernet se gestó durante 1995, una vez aprobado y ratificado el estándar Fast Ethernet, y prosiguió hasta su aprobación en junio de 1998 por el IEEE como el estándar 802.3z, comúnmente conocido como 1000BASE-X.
IEEE 802.3ab, ratificada en 1999, define el funcionamiento de Gigabit Ethernet sobre cables de cobre del tipo UTP y categoría 5, 5e o 6 y por supuesto sobre fibra óptica. De esta forma, pasó a denominarse 1000BASE-T. Se decidió que esta ampliación sería idéntica al Ethernet normal desde la capa de enlace de datos hasta los niveles superiores, permitiendo el aprovechamiento de las posibilidades de la fibra óptica para conseguir una gran capacidad de transmisión sin tener que cambiar la infraestructura de las redes actuales.
Gigabit Ethernet fue muy utilizado sobre redes de gran capacidad, como por ejemplo, redes de comunicación de universidades.
En 2000, Power Mac G4 y PowerBook G4 de Macintosh fueron las primeras máquinas en utilizar la conexión 1000BASE-T, a las que siguieron posteriormente las PC´s.
En 2002, IEEE ratificó una nueva evolución del estándar Ethernet, 10 Gigabit Ethernet, con un tasa de transferencia de 10.000 megabits/segundo (10 veces mayor a Gigabit Ethernet).
El 17 de junio de 2010 se ratificó el IEEE 802.3ba, desde el que se llevaba trabajando desde 2006 y cuyo primer borrador apareció a finales de 2008. Este estándar da un paso más en las velocidades de Ethernet, dando lugar a dos velocidades:
40 Gbps que estará destinada a las aplicaciones de centro de proceso de datos y servidores. 100 Gbps para la interconexión en las redes troncales de transporte de Internet y video sobre IP.
De este modo, 40 Gigabit Ethernet y 100 Gigabit Ethernet incrementará aún más el actual mercado de Ethernet.Ambas opciones son aplicables sobre redes de transporte de fibra óptica.Por supuesto que como en casos anteriores, se mantiene compatibilidad hacia atrás con el resto de la familia Ethernet.
CARACTERÍSTICAS Y PRESTACIONES
Surge como consecuencia de la presión competitiva de ATM por conquistar el mercado LAN.
Como una extensión natural de las normas Ethernet 802.3 de 10 y 100 Mbps que prometen: en modo semi-dúplex como dúplex, un ancho de banda de 1 Gbps. En modo semi-dúplex , el estándar Gigabit Ethernet se conserva con mínimos cambios en el método de acceso CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Colision Detection).
Por otro lado ATM requiere dos conversiones de protocolo, una en la conexión del router y otra a nivel de LAN. Como, por el contrario, Gigabit Ethernet solo implica una conversión de velocidad, pero no de protocolos, genera menos overhead.
Sin embargo, ninguna firma comprometida con Gigabit Ethernet desestima enteramente el uso de ATM en la troncal de campus. Para algunos, su presencia está garantizada allí donde las aplicaciones demandan el tipo de prestaciones que ATM proporciona.
Gigabit Ethernet soporta diferentes medios físicos, con distintos valores máximos de distancia.
El IEEE 802.3 Higher Speed Study Group ha identificado tres objetivos específicos de distancia de conexión:
Conexión de fibra óptica multimodo con una longitud máxima de 500 m.
Conexión de fibra óptica monomodo con una longitud máxima de 2 km.
Conexión basada en cobre con una longitud de al menos 25 m.
Además, se está trabajando para soportar distancias de al menos 100m en cableado UTP de categoría 5. Es una tecnología aplicada a los mejores montajes de las redes LAN a nivel mundial. Hay que tener una cierta precaución con los protocolos que aplica pero de resto es quizás la mejor de las tecnologías aplicadas a las redes en general.
Medio físico 40 GbE 100 GbE
Backplane 1 m 40GBase-KR4 No aplica
Cobre 10 m 40GBase-CR4 100GBase-CR10
Fibra óptica MMF OMC3
(λ = 850 nm)100 m
40GBase-SR4Emplea 4 fibras OM3 paralelas en cada
dirección. Cada una soporta 10 Gbps (con la codificación 64B/66B, resulta en una velocidad de línea de 10,3125 Gbps).
100GBase-SR10Emplea 10 fibras OM3 paralelas en
cada dirección. Cada una soporta 10 Gbps (con la codificación 64B/66B,
resulta en una velocidad de línea de 10,3125 Gbps).
Fibra óptica SMF
(λ = 1.310 nm)10 km
40GBase-LR4Emplea una fibra SMF en cada dirección. Cada una soporta CWDM con λ = 1.270, 1.290, 1.310 y 1.330 nm (basado en el grid ITU-T G.694.2). Cada λ soporta 10 Gbps (con una codificación 64B/66B, resulta en una velocidad de línea de
10,3125 Gbps).
100GBase-LR4Emplea una fibra SMF en cada
dirección. Cada una soporta DWDM con λ = 1.295, 1.300, 1.305 y 1.310
nm (basado en el grid ITU-T G.694.1). Cada λ soporta 25 Gbps (con la
codificación 64B/66B, resulta en una velocidad de línea 28,78125 Gbps).
Fibra óptica SMF
(λ = 1.310 nm)40 km
No aplica
100GBase-ER4Sigue los mismos principios indicados para 100GBase-LR4. Para alcanzar 40
km se emplea tecnología SOA (Semiconductor Optical Amplifier).
Fast Ethernet o Ethernet de alta velocidad
ConceptoEs el nombre de una serie de estándares de IEEE de redes de Ethernet de 100 Mbps. Fast es para diferenciarlo del Ethernet de 10 Mbps.
CaracterísticasUn adaptador de Fast Ethernet, se divide lógicamente en:MAC (Media Access Controller): una parte del control de acceso al medio y se ocupa de las cuestiones de disponibilidad.PHY (Physical): es la zona de capa física.
La capa MAC se comunica con la física mediante una interfaz de 4 bits a 25 MHz de forma paralela sincronía, conocida como MII. la cual puede tener una conexión externa, pero lo normal es hacer su conexión mediante ICs en el adaptador de red. Esta interfaz establece como tasa máxima de bits de datos una velocidad de 100Mbit/s para todas las versiones de Fast Ethernet.
Aunque en la practica, en redes reales la cantidad de datos que se envían por señal esta por debajo de este máximo teórico, debido a que se añadan cabeceras y colas en cada paquete para detectar posibles errores, a que ocasionalmente se puedan “perder paquetes” debido al ruido, o al tiempo de espera necesario para que cada paquete sea recibido por el otro terminal.
Hasta 100 Mbps. Fue instaurado en 1995.
*Cable de cobre.
100BASE-TX100BASE-T4100BASE-T2
Factores a tomar en cuenta al querer implantar Fast Ethernet: El necesario incremento de las velocidades de los
procesadores. El constante incremento de los usuarios de las
redes. Las nuevas aplicaciones intensivas en ancho de
banda usadas en las redes.
SoporteFast Ethernet trabaja bajo estándares específicos adaptados a la situación requerida. Fibra óptica: 100BASE-FX 100BASE-SX 100BASE-BX
Versiones de Fast Ethernet
Más almacenamiento y más poder de procesamiento permite gráficos de mejor calidad y aplicaciones multimedia más complejas.
Es compatible con cualquier red Ethernet.
Compatibilidad con muchas de las redes actuales sin cambios en infraestructuras.
Bajo coste y es la solución más adoptada de las disponibles en el mercado.
Ventajas de Fast Ethernet
NORMA IEEE 802.3 PARA REDES LOCALES
NORMA IEEE 802.3 PARA REDES LOCALES
IEEE 802.3 (Ethernet)IEEE 802.3 (Ethernet)
Ethernet y IEEE 802.3
Ethernet: Es la tecnología de red de área local con una velocidad de transmisión de datos es de 10Mbits/s, para topologías en BUS.
Ethernet/IEEE 802.3: Está diseñado de manera que no se puede transmitir más de una información a la vez. El objetivo es que no se pierda ninguna información.
El estándar IEEE 802.3 especifica el método de control del medio (MAC) denominado CSMA/CD acceso múltiple con detección de portadora y detección de colisiones (carrier sense multiple access with collision detection).
Definición de CSMA/CD
IEEE 802.3 (Ethernet)
Esta norma utiliza una topología física en bus con el método CSMA/CD para control de acceso al medio de transmisión.
Control de acceso al medio IEEE 802.3 CSMA/CD
Una estación que tiene un mensaje para enviar escucha al medio para ver si otra estación está transmitiendo un mensaje.Si el medio esta tranquilo (ninguna otra estación esta transmitiendo), se envía la transmisión.Cuando dos o más estaciones tienen mensajes para enviar, es posible que transmitan casi en el mismo instante, resultando en una colisión en la red.
Cuando se produce una colisión, todas las estaciones receptoras ignoran la transmisión confusa.Si un dispositivo de transmisión detecta una colisión, envía una señal de expansión para notificar a todos los dispositivos conectados que ha ocurrido una colisión.Las estaciones transmisoras detienen sus transmisiones tan pronto como detectan la colisión.Cada una de las estaciones transmisoras espera un periodo de tiempo aleatorio e intenta transmitir otra vez.
Ciclo- CSMA/CD
Detección de portadora Es utilizada para escuchar al medio (la portadora) para ver si se
encuentra libre.
Detección de colisiones Cuando dos señales colisionan, sus mensajes se mezclan y se
vuelven ilegibles. La señal de expansión de colisión asegura que todas las demás estaciones de la red se enteren de que ha ocurrido una colisión.
Encapsulado / Des encapsulado de datos
La función de encapsulación y des encapsulación de datos es llevada a cabo por la subcapa MAC. Este proceso es responsable de las funciones de direccionamiento y del chequeo de errores.
Encapsulado
El encapsulado es realizado por la estación emisora. Es el acto de agregar información, direcciones y bytes para el control de errores, al comienzo y al final de la unidad de datos transmitidos.
1. Sincronizar la estación receptora con la señal.2. Indicar el comienzo y el fin de la trama.3. Identificar las direcciones tanto de la estación emisora como
la receptora.4. Detectar errores en la transmisión.
Desencapsulado
El desencapsulado es realizado por la estación receptora.
1. Reconocer la dirección de destino y determinar si coincide con su propia dirección.
2. Realizar la verificación de errores.
3. Remover la información de control que fue añadida por la función de encapsulado de datos en la estación emisora.
Administración de acceso al medio
Es realizada por la subcapa MAC. En la estación emisora, Es responsable de determinar si el canal
de comunicación se encuentra disponible. Si el canal se encuentra disponible puede iniciarse la transmisión de datos, determinar que acción deberá tomarse en caso de detectarse una colisión y cuando intentará retransmitir.
Codificación/decodificación de datos
Esta función es responsable de obtener la forma eléctrica u óptica de los datos que se van a transmitir en el medio.
La codificación de datos es realizada por la estación emisora. Esta es responsable de traducir los bits a sus correspondientes señales eléctricas u ópticas para ser trasladadas a través del medio.
La decodificación de datos es realizada en la estación receptora. Esta es responsable de la traducción de las señales eléctricas u ópticas nuevamente en un flujo de bits.
Ethernet – IEEE 802.3
Formato de la trama
Trama 802.3
El preámbulo es responsable de proveer sincronización entre los dispositivos emisor y receptor.
El delimitador de inicio de trama indica el comienzo de una trama de datos.
El campo longitud indica la longitud del campo de datos que se encuentra a continuación.
El campo información contiene realmente los datos transmitidos. Es de longitud variable, por lo que puede tener cualquier longitud entre 0 y 1500 bytes.
Un campo pad o campo de relleno es usado para asegurar que la trama alcance la longitud mínima requerida. Una trama debe contener mínimo un número de bytes para que las estaciones puedan detectar las colisiones con precisión.
Una secuencia de chequeo de trama es utilizada como mecanismo de control de errores.
