GIGABIT ETHERNET. Manuel Alejandro Ortega Edgar Andrés Ramos

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1 GIGABIT ETHERNET Manuel Alejandro Ortega Edgar Andrés Ramos

2 Gigabit Ethernet Gigabit Ethernet, también conocida como GigE, es una ampliación del estándar Ethernet que consigue una capacidad de transmisión de 1 Gigabit por segundo, correspondientes a unos 1000 Mb por segundo de rendimiento contra unos 100 Mb por segundo de Fast Ethernet.

3 Gigabit Ethernet: Historia GigE fue pensado para conseguir una gran capacidad de transmisión sin tener que cambiar (al menos no demasiado) la infraestructura de las redes actuales. 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 referente a la Gigabit Ethernet sobre fibra óptica.

4 Gigabit Ethernet: Historia Uno de los retrasos con el estándar fue la resolución de un problema al emitir con láser sobre fibra óptica multimodo, ya que en casos extremos se podía producir una división del haz de luz, con la consiguiente destrucción de datos. Esto era debido a que la fibra multimodo fue diseñada pensando en emisores LED, no láser y fue resuelto prohibiendo que en este estándar los láser dirigieran su haz hacia el centro de la fibra.

5 Gigabit Ethernet GigE funciona sobre cables de cobre de tipo UTP categoría 5, y sobre fibra óptica. Se decidió que esta ampliación sería idéntica al Ethernet normal desde la capa de enlace de datos hasta los niveles superiores, mientras que para el resto del estándar sería tomado del ANSI X3T11 Fiber Channel, lo que otorga compatibilidad con Ethernet y el aprovechamiento de las posibilidades de la fibra óptica.

6 Gigabit Ethernet Además, con estas dos tecnologías juntas el estándar puede aprovechar la alta velocidad de la tecnología de Fiber Channel manteniendo el formato de trama de IEEE de Ethernet, la compatibilidad con los medios instalados, y el uso de full o half duplex (vía CSMA/CD).

7 Gigabit Ethernet: Estándares IEEE 802.3z - El estándar sobre fibra óptica y cobre apantallado: El estándar más ampliamente utilizado en tecnología Gigabit en la actualidad es el IEEE 802.3z sobre f.o. multimodo, 1000baseSX. Esta norma proporciona una velocidad de 1 Gbps con conexiones de hasta 550 m, solucionando el 90% de las demandas de gran ancho de banda de las redes actuales.

8 Gigabit Ethernet: Estándares Para redes Gigabit con necesidades de distancia superiores el IEEE 802.3z impone la norma 1000baseLX en f.o. multimodo (hasta 550 m) y monomodo (hasta 5 Km) Si deseamos usar conexiones a 1 Gbps sobre cables de cobre apantallados y equilibrados que enlacen salas de equipos disponemos de la norma 1000baseCX, para distancias de hasta 25 m.

9 Gigabit Ethernet: Estándares IEEE 802.3ab - El estándar para reutilizar el cableado categoría 5: El cableado categoría 5 es en estos momentos el estándar predominante para LANs, y se emplea más frente a otros tipos de cable tales como la fibra óptica, coaxial delgado y categoría 6. Para poder reutilizar el cableado existente en las redes y alcanzar 1 Gbps, la IEEE impuso el estándar 802.3ab, para cableado de par trenzado sin apantallar, utilizando 4 pares y categoría 5, a una distancia máxima de 400 metros.

10 Gigabit Ethernet: Arquitectura Para acelerar la velocidad de Fast Ethernet de 100 Mbps a 1 Gbps, se necesitaron grandes cambios en la Interface Física. Se decidió que Gigabit Ethernet pareciera idéntico a Ethernet en el nivel de enlace de datos. El reto de superar la aceleración a 1 Gbps, fue resuelto "mezclando" dos tecnologías: IEEE Ethernet y ANSI X3 T11 Fiber Channel.

11 Gigabit Ethernet: Arquitectura

12 Gigabit Ethernet: Nivel MAC El nivel MAC de Gigabit Ethernet es similar al estándar Ethernet y al de Fast Ethernet. Las características de Ethernet, tales como detección de colisiones, máximo diámetro de red, reglas de repetición, y otras, son las mismas para Gigabit Ethernet. Además, debido a que se conserva el mismo protocolo de acceso (CSMA/CD), cualquier estación dentro de un dominio de colisión debe ser capaz de detectar una colisión en el mínimo de tiempo que toma transmitir la trama más corta (64 Bytes a 1000 Mbps = useg).

13 Gigabit Ethernet: Nivel MAC El soporte para half duplex de Gigabit Ethernet incluye Packet Bursting y Carrier Extension, dos funciones que permiten extender la longitud del dominio de colisión a 1000 Mbps y que no se encuentran en Ethernet y Fast Ethernet. En full duplex no son necesarios.

14 Gigabit Ethernet: Carrier Extension

15 Gigabit Ethernet: Carrier Extension Desarrollado por SUN Microsystems. Permite extender el diámetro de la red hasta 200 m sin cambiar el CSMA/CD. Se incrementó la mínima longitud de transmisión (slot time) a 512 Bytes, sin incrementar la longitud mínima de la trama. Las tramas menores que 512 Bytes son transmitidas en una ventana de 512 Bytes, un símbolo de Carrier Extension es usado para marcar tramas menores de 512. Dos problemas: Baja utilización para tramas cortas (se desaprovecha el canal). Alta probabilidad de colisión.

16 Gigabit Ethernet: Packet Bursting

17 Gigabit Ethernet: Packet Bursting Mejora la utilización del ancho de banda para tramas cortas y decrece la probabilidad de colisión. La idea es transmitir una ráfaga de tramas, aplicando un símbolo de Carrier Extensión solo a la primera trama en caso necesario (menor de 512 Bytes). Si la suma de los Bytes enviados es menor de 1500, entonces se puede enviar más tramas, si es 1500 o más, entonces la ráfaga termina.

18 Gigabit Ethernet La principal aplicación de Gigabit Ethernet se espera que sea en el backbone principal para interconectar cableados. Un switcheo multinivel gigabit en el edificio central de datos agrega el tráfico del edificio y provee conexiones a servidores vía Gigabit Ethernet o Fast Ethernet. Backbones: Redes que hacen de espina dorsal del sistema, puntos neurálgicos de intercambio de tráfico que generalmente cubren una zona geográfica amplia con enlaces de alta velocidad y capacidad.

19 Gigabit Ethernet Gigabit Ethernet también puede ser usado para conectar edificios en un campus mediante un gigabit central switcheable multinivel ubicado en el centro de datos. Los servers están conectados en el centro de datos para conectar a todo el campus. Las conexiones WAN pueden ser mediante los tradicionales routers o vía ATM switcheable.

20 Gigabit Ethernet: Jumbo Frames Las tramas ethernet estándar pueden ser hasta de 1518 Bytes de largo. Las Jumbo Frames llegan hasta los 9216 Bytes. En redes lentas unas tramas tan grandes podrían colapsar la red pero no son un problema para una red Gigabit Ethernet.

21 Gigabit Ethernet: Tecnologías 10-Gigabit Ethernet: (XGbE o 10GbE) creado en el año 2002 y más rápido de los estándares Ethernet. IEEE 802.3ae define una versión de Ethernet con una velocidad nominal de 10 Gbit/s, diez veces más rápido que Gigabit Ethernet. El nuevo estándar 10-Gigabit Ethernet contiene siete tipos de medios para LAN, MAN y WAN. Ha sido especificado en el estándar suplementario IEEE 802.3ae, y será incluido en una futura revisión del estándar IEEE

22 Gigabit Ethernet: Tecnologías Hay diferentes estándares para el nivel físico (PHY). La letra "X" significa codificación 8B/10B y se usa para interfaces de cobre. La variedad óptica más común se denomina LAN PHY, usada para conectar routers y switches entre sí. Aunque se denomine como LAN se puede usar con 10GBase-LR y -ER hasta 80km. LAN PHY usa una velocidad de línea de 10.3 Gbit/s y codificación 66B. WAN PHY (marcada con una "W") encapsula las tramas Ethernet para la transmisión sobre un canal SDH/SONET STS- 192c.

23 Gigabit Ethernet: Tecnologías 10GBASE-SR ("short range") -- Diseñada para soportar distancias cortas sobre cableado de fibra óptica multimodo, soporta una distancia entre 26 y 82 m dependiendo del tipo de cable. También soporta una distancia de 300 m sobre una nueva fibra óptica multimodo de 2000 MHz km (usando longitud de onda de 850nm). 10GBASE-CX4 -- Interfaz de cobre que usa cables InfiniBand CX4 y conectores InfiniBand 4x para aplicaciones de corto alcance (máximo 15 m) (tal como conectar un switch a un router). Es la interfaz de menor coste pero también el de menor alcance.

24 Gigabit Ethernet: Tecnologías 10GBASE-LX4 -- Usa multiplexado por división de longitud de onda para distancias entre 240 m y 300 m sobre fibra óptica multimodo. También soporta hasta 10 km sobre fibra mono-modo. Usa longitudes de onda alrededor de los 1310 nm. 10GBASE-LRM - 10 Gbit/s sobre cable de FDDI. 10GBASE-LR ("long range")-- Este estándar soporta distancias de hasta 10 km sobre fibra mono-modo (usando 1310nm).

25 Gigabit Ethernet: Tecnologías 10GBASE-ER ("extended range")-- Este estándar soporta distancias de hasta 40 km sobre fibra monomodo (usando 1550nm). 10GBASE-SW, 10GBASE-LW y 10GBASE-EW. Estas variedades usan el WAN PHY, diseñado para inter-operar con equipos OC-192/STM-64 SONET/SDH usando una trama ligera SDH/SONET. Se corresponden en el nivel físico con 10GBASE-SR, 10GBASE-LR y 10GBASE-ER respectivamente, y por ello usan los mismos tipos de fibra y soportan las mismas distancias. (No hay un estándar WAN PHY que corresponda al 10GBASE- LX4.).

26 Gigabit Ethernet Contrariamente a los primeros sistemas Ethernet, 10- Gigabit Ethernet esta basado principalmente en el uso de cables de fibra óptica (con la excepción del - CX4). Sin embargo, el IEEE está desarrollando un estándar de 10- gigabit Ethernet sobre par trenzado (10GBASE-T), usando cable de categoría 6A cuya aprobación esta planificada para el año Además este estándar en desarrollo está cambiando el diseño de half-duplex, con difusión a todos los nodos, hacia solo soportar redes conmutadas fullduplex. Se asegura que este sistema tiene una compatibilidad muy alta con las primeras redes Ethernet y las del estándar IEEE 802.

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