Ethernet de 10 gigabit

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Router Ethernet gigabit cu 10 porturi și trei tipuri de model de strat fizic

10 gigabit Ethernet ( 10 GE , 10GbE sau 10 GigE ) este un set de tehnologii de rețea pentru transmiterea cadrelor Ethernet la o rată de 10 gigabiți pe secundă . Definiția inițială datează din standardul IEEE 802.3ae-2002 publicat în 2002.

Spre deosebire de standardele Ethernet anterioare, acesta definește doar legăturile punct-la-punct full-duplex care utilizează de obicei comutatoare . Protocolul CSMA / CD pentru accesul partajat la mediul de transmisie nu mai este utilizat. [1] Conexiunile semi-duplex și concentratoarele hub nu mai sunt acceptate.

Fibră

LAN PHY

Cea mai comună variantă optică este cunoscută sub numele de LAN PHY și este utilizată pentru a conecta direct routerele și comutatoarele. Deși denumită rețea LAN, această varietate poate fi utilizată cu 10GBase-LR și -ER pentru legături lungi de până la 80 km. LAN PHY utilizează o rată de semnalizare de 10,3 Gb / s și o codificare 64 / 66b.

10GBASE-USR

10GBASE-USR („ultra short range”, ultra short distance) este conceput pentru a susține fibrele multimode într-un centru de procesare a datelor pe fibrele OM2 (max 10m) și OM3 (max 10m).

10GBASE-SR

10GBASE-SR („interval scurt”) este conceput pentru a suporta fibrele multimode preinstalate (OM2) și funcționează pe distanțe cuprinse între 26m și 82m, în funcție de cablul utilizat. De asemenea, suportă distanțe de până la 300m pe noile fibre multimode (OM3) de 50 µm 2000 MHz · km (folosind lasere de 850 nm).

10GBASE-LRM

10GBASE-LRM, cunoscut și sub denumirea de 802.3aq, este un standard ratificat în 2006 [2] care acceptă distanțe de până la 220m pe fibrele multimode de calitate FDDI 62,5 / 125 instalate la începutul anilor 1990 pentru rețelele FDDI și 100BaseFX .

10GBASE-LR

10GBASE-LR este o tehnologie Long Range pe fibră monomod cu laser de 1310nm utilizând specificația IEEE 802.3 Clause 49 64B-66B Physical Coding Sublayer (PCS).

Transmițătoarele optice sunt interconectate cu un dispozitiv gazdă sau printr-o punte formată din 4 canale IEEE 802.3 paralele Clause 48 8B-10B canale sau o punte Clause 4 9 (XENPAK, X2 și XPAK utilizează conversia din Clauza 48 și XFP utilizează o Clauză 49) . Cablurile optice LR sunt utilizate pentru a conecta emițătoare radio de 10 km, dar pot atinge și distanțe de 25 km fără pierderi de date.

10GBASE-ER

10GBASE-ER („gama extinsă”) acceptă distanțe de până la 40 km pe fibrele monomod cu lasere de 1.550 nm.

10GBASE-ZR

Mai mulți producători au introdus interfețe ER conectabile cu o autonomie de 80 km, sub numele de 10GBASE-ZR. Acest PHY nu este specificat în standardul IEEE 802.3a, iar producătorii și-au creat propria specificație pe baza PHY de 80 km descrisă în specificația OC-192 / STM-64 SDH / SONET .

Nu este încă clar dacă se va adăuga o specificație specifică pentru a acoperi această interfață.

10GBASE-LX4

10GBASE-LX4 utilizeazămultiplexarea cu divizare înlungime de undă „grosieră” (adică cu canale la distanță mare de cel puțin 100 GHz) pentru a susține distanțe între 240 m și 300 m pe fibrele multimode deja așezate. Acest mod de funcționare este obținut folosind 4 surse laser diferite la 3.125 Gb / s în intervalul de 1.300 nm. Acest standard acceptă, de asemenea, transmisia pe întinderi de fibră monomod de până la 10 km

WAN PHY

10GBASE-SW, 10GBASE-LW și 10GBASE-EW sunt soiuri care utilizează WAN PHY, care este conceput pentru a fi interoperabil cu sistemele OC-192 / STM-64 SDH / SONET care utilizează cadre SDH / SONET la 9.953 Gbit / s. WAN PHY este utilizat atunci când un utilizator de afaceri dorește să transporte 10G Ethernet pe rețeaua SDH / SONET a furnizorului de conectivitate sau pe WDM deja instalat fără a fi neapărat să mapeze cadrele Ethernet pe SDH / SONET. Variantele WAN PHY corespund la nivel fizic respectiv cu 10GBASE-SR, 10GBASE-LR și 10GBASE-ER și, prin urmare, utilizează aceleași tipuri de fibre și aceleași distanțe. Nu există WAN PHY corespunzător 10GBASE-LX4 și 10GBASE-CX4, deoarece standardul SDH / SONET original a necesitat o implementare în serie.

Cupru

SFP + CU

Pentru conexiuni locale, în special servere, de până la 10 metri, puteți utiliza și cabluri de cupru Twinax cu doi conectori SFP la capete. Aceste cabluri sunt mai ieftine decât alte soluții și permit, de asemenea, economii considerabile de energie. O conexiune realizată cu această tehnologie necesită aproximativ 0,1 W de putere pe fiecare parte și o latență foarte mică (0,1 µs). O conexiune cu fibră necesită aproximativ 1W și nu are latență, în timp ce o conexiune de cupru de 10 GBASE-T necesită 4W până la 8W per port și are o latență de 1,5 µs - 2,5 µs.

10GBASE-CX4

10GBASE-CX4 - cunoscut și sub numele grupului său de lucru sub numele de 802.3ak - transmite pe patru linii în fiecare direcție peste cupru, similar cu ceea ce se întâmplă în tehnologia InfiniBand . Este proiectat să funcționeze pe distanțe de până la 15m. Această tehnologie are cel mai mic cost pe port, în detrimentul distanței maxime de transmisie. Fiecare dispozitiv capabil să accepte un modul de 10GbE folosește un fel de acord multi-sursă (MSA) pentru a asigura conectivitatea între dispozitiv și conectorul extern. Conectorii XENPAK , X2 și XPAK sunt utilizabili cu pinout-ul standard. Modulele CX4 există cel puțin în soiurile XENPACK și X2, dar și în XPAK, deși în acest caz dimensiunea mai mică îngreunează configurația. Fiecare linie de cupru acceptă o frecvență de semnalizare de 3,125 GHz. Sarcina protocolului 802.3a și Clauza 48 este de a gestiona și sincroniza fluxul de date între cele 4 canale; această funcție este menținută în PCS. În comparație cu protocolul Clause 49, utilizat în dispozitivele de 10 GBASE-R, care utilizează o conversie de 64 până la 66 biți, protocolul Clause 48 utilizează o conversie de 8 până la 10 biți. Aceasta implică o cheltuială semnificativ mai mare.

10GBASE-Kx

Backplane Ethernet - cunoscut și sub numele grupului de lucru 802.3ap - este utilizat în aplicații backplane , cum ar fi cu servere blade și routere / switch-uri cu carduri de linie actualizabile. Implementările Kx sunt necesare pentru a funcționa într-un mediu care include până la 1 metru de cupru pe o placă cu circuite imprimate cu doi conectori. Standardul oferă două implementări diferite: 10-GBASE-KR și 10GBASE-KX4 . 10GBASE-KR utilizează aceeași codificare ca 10GBASE-LR / ER / SR. De asemenea, definește un strat opțional de corecție a erorilor înainte (FEC) și un protocol de auto-negociere pentru a seta nivelul de egalizare pe baza pre-accentului . 10Gbase-KX4 este practic același cu 10GBase-CX4. Implementarea ambelor variante de 802.3ap trebuie să fie compatibilă cu 1000Base-X în versiunea sa serială prin intermediul negocierii automate.

10GBASE-T

10GBASE-T sau IEEE 802.3an-2006 este un standard recent (în 2006) care oferă conexiuni de 10 Gb / s peste perechi răsucite comune, atât ecranate, cât și neecranate. [3]

Conectori

10GBASE-T necesită utilizarea conectorilor RJ-45 , care sunt deja folosiți pe scară largă cu Ethernet. Acesta este considerat un avantaj mai mare decât acceptarea standardului. (IEEE 802.3an împreună cu ISO / IEC 11801-2002 )

Cabluri

Standardul 10GBASE-T utilizează cabluri de categoria 6a sau categoria 7 . Categoria îmbunătățită 6 sau „6A” („Cat.6 Augmented”), concepută pentru a reduce diafragma dintre cablurile UTP (cunoscută formal sub numele de „Alien Crosstalk” sau „alien crosstalk”) permite utilizarea 10GBASE-T până la 100 de metri specificată pentru Conexiune LAN.

10GBASE-T funcționează și cu cabluri de categoria 6 (până la 55 de metri), atâta timp cât acestea sunt certificate conform normelor ISO TR 24750 sau TIA-155-A. Pentru problemele „Alien Crosstalk” din această categorie de cabluri, lungimea maximă este redusă la 37 de metri dacă este introdusă în pachete în interiorul pistelor de curse, valoare care totuși nu garantează funcționarea corectă. Din acest motiv, cablurile de categoria 6A sau superioare sunt preferate pentru cablurile de 10 GBASE-T.

Caracteristici electrice

Standardul 802.3an definește tipul de modulație pentru 10GBASE-T ca o versiune a unui PAM (THP) ( Pulse Amplitude Modulation ) numit „Precoded Tomlinson-Harashima”, codificat într-un model bidimensional de tablă de șah, cunoscut sub numele de DSQ128. Au fost luate în considerare numeroase propuneri de modulare, inclusiv PAM de 12 niveluri (PAM-12), 10 niveluri (PAM-10) sau 8 niveluri (PAM-8), atât cu, cât și fără THP. PAM-5 este cel utilizat în vechiul standard Gigabit Ethernet 1000BASE-T.

Aplicații

Până în 2009, comunicațiile ethernet de 10 Gb / s erau utilizate practic numai pentru comunicațiile dintre dispozitivele de rețea backbone , deoarece este necesară o magistrală de sistem suficient de rapidă pentru a alimenta o interfață de 10 Gb / s.

Standardul PCI Express 1.1 oferă conexiuni de 2,5 Gb / s care scad la 2 Gb / s la nivel de legătură de date . Prin urmare, este necesară cel puțin o conexiune PCIx8 pentru a utiliza o conexiune ethernet de 10 Gb / s. Standardul PCI Express 2.0 a dublat viteza magistralei și primele plăci de rețea care foloseau acest standard au apărut în 2008 .

Aceste evoluții au însemnat că spre sfârșitul anului 2008 toate tehnologiile erau disponibile pentru a face eficientă utilizarea interfețelor de 10 Gb / s și pe servere. Cu toate acestea, aplicațiile normale cu greu pot beneficia de o lățime de bandă atât de mare pe termen scurt cu puterea de calcul a sistemelor actuale. Cel mai probabil aplicația care va permite exploatarea acestei viteze și va amortiza costurile asociate va fi Fibre Channel over Ethernet [4] .

Astăzi (2021) majoritatea serverelor, cu procesoare AMD și INTEL, cu multe nuclee, au suficientă putere pentru a utiliza 10 GbE în mod eficient, de asemenea, datorită faptului că toate plăcile de rețea PCIe de rețea de 10 GbE (NIC) utilizează ToE (TCP Offload Engine) construit cu un circuit DSP (Digital Signal Processor) la bord, care scade sarcina pe procesoare. Astăzi, multe NIC-uri de 10 GbE pot funcționa la 10 sau 25 GbE, uneori în detectare automată, uneori cu setare manuală. Multe carduri de 10 GbE și 10/25 GbE sunt echipate cu două porturi identice, de exemplu cu o interfață SFP +, pentru legare sau pentru conexiune redundantă la două comutatoare diferite.

Notă

  1. ^ Michael Palmer, Fundamentele practice pentru rețea, ediția a II-a. , Cengage Learning, p. 180, ISBN 978-1-285-40275-8 .
  2. ^ (EN) Raport de stare a standardelor IEEE pentru 802.3aq pe standards.ieee.org. Adus la 21 februarie 2007 (arhivat din original la 17 octombrie 2007) .
  3. ^ (EN) Raport de stare a standardelor IEEE pentru 802.3an pe standards.ieee.org.
  4. ^(EN) Silvano Gai,Rețele de centre de date și Fibre Channel over Ethernet , California (SUA), Lulu.com, 2008.

Elemente conexe

linkuri externe