Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet. Jákó András BME EISzK

Átírás

1 Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet Jákó András BME EISzK

2 Agenda Előzmények Gigabit Ethernet 1000Base-X 1000Base-T 10 Gigabit Ethernet Networkshop Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet 2

3 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 Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet 3

4 IEEE Ethernet, Fast Ethernet 1985: IEEE Ethernet 10Base2 10Base5 1990: IEEE Base-T 1993: IEEE 802.3j 10Base-F 1995: IEEE 802.3u Fast Ethernet 100Base-TX 100Base-FX Networkshop Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet 4

5 Agenda Előzmények Gigabit Ethernet 1000Base-X 1000Base-T 10 Gigabit Ethernet Networkshop Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet 5

6 Gigabit Ethernet egy nagyságrend növekedés a sebességben a CSMA/CD marad teljesen feleslegesen a keretszerkezet marad két lépésben egészült ki az IEEE szabvány 1998: 1000Base-X (IEEE 802.3z) 1999: 1000Base-T (IEEE 802.3ab) Networkshop Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet 6

7 GE MAC a CSMA/CD protokollal nincs probléma, de 1Gbps adatsebességnél a CSMA/CD időzítések és a jelterjedési idők aránya megváltozott csak half duplex működésnél probléma megoldás: Carrier Extension Frame Bursting Networkshop Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet 7

8 Carrier Extension eredetileg 512 bit ideje a max. körülfordulási idő 10 Mbps: 51.2 μs 100 Mbps: 5.12 μs 1Gbps: 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 μs alatt történhet használható méretű hálózatokat lehet építeni Networkshop Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet 8

9 Frame Bursting a tipikus Internet forgalomban sok kis csomag fordul elő a néhányszor 10 byte-os csomagot 4096 bitre (512 byte) kell kiegészíteni ahalf 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 Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet 9

10 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 Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet 10

11 Agenda Előzmények Gigabit Ethernet 1000Base-X 1000Base-T 10 Gigabit Ethernet Networkshop Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet 11

12 1000Base-SX, -LX, -CX 1000Base-X alapja a Fibre Channel fizikai réteg (ANSI X ) 8B/10B kódolás optikai és elektromos paraméterek Networkshop Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet 12

13 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 Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet 13

14 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) aduplexitástésflow controlt beszélik meg Networkshop Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet 14

15 1000Base-X X PMD 1000Base-SX: short wavelength optical multimódusú szál hullámhossz: nm max. távolság: m 1000Base-LX: long wavelength optical multi- vagy monomódusú szál hullámhossz: nm max. távolság: 5 km (monomódusúszálon) 1000Base-CX: copper 2árnékolt csavart érpár max. távolság: 25 m Networkshop Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet 15

16 Agenda Előzmények Gigabit Ethernet 1000Base-X 1000Base-T 10 Gigabit Ethernet Networkshop Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet 16

17 1000Base-T mind a 4 érpár használatba kerül hibrid áramkörök alkalmazásával minden érpáron egyszerre kétirányú forgalom Networkshop Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet 17

18 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 5 4 = 625 lehetséges szimbólum ebben kell 8 bitet átvinni 2 8 = 256 lehetőség hibajavító kódolásra speciális szimbólumok is elférnek Networkshop Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet 18

19 Auto-Negotiation aprotokoll 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 amaster saját órát használ, a slave a jelfolyamból veszi az órajelet más scramblert használnak Networkshop Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet 19

20 Cat5, Cat5e fontos cél volt, hogy a meglévő kábelezésen ne (nagyon) kelljen változtatni acat5 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 Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet 20

21 csillapítás visszhang A vételt rontó tényezők közeli áthallás (NEXT) távoli áthallás (FEXT) idegen áthallás Networkshop Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet 21

22 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 Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet 22

23 Agenda Előzmények Gigabit Ethernet 1000Base-X 1000Base-T 10 Gigabit Ethernet Networkshop Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet 23

24 100 Gigabit Ethernet IEEE 802.3ae várhatóan nyarán jelenik meg a végleges szabvány csak full-duplex, nincs CSMA/CD csak optikai szálon 850, 1310 vagy 1550 nm hullámhosszok 65, 300, 10000, m maximális távolság kétféle fizikai réteg LAN PHY WAN PHY Networkshop Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet 24

25 LAN PHY átviteli közeg sötét szál sötét lambda WDM rendszer átviteli mód soros 64B/66B kódolás Gbaud jelzési sebesség WWDM (Wide Wavelength Division Multiplexing) maga az Ethernet PHY 4 hullámhosszon ad 8B/10B kódolás Gbaud jelzési sebesség lambdánként Networkshop Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet 25

26 WAN PHY soros átvitel 64B/66B kódolással Gbps vonali sebesség, 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 Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet 26

27 Köszönöm a figyelmet. Jákó András goya@eik.bme.hu BME EISzK