3.2.4.Современное развитие Ethernet

Дальнейшее развитие технологии Ethernet пошло по пути увеличения скорости передачи информации.

В 1995 году комитет IEEE 802.3 принял спецификацию Fast Ethernet в качестве стандарта 802.3u, которая определила скорость передачи в 100 Мбит/с. При этом новую технологию сделали максимально совместимой с прежней, так что:

• формат кадра Fast Ethernet полностью совпадает с кадром Ethernet;

• битовый интервал стал равным 10 нс, но поскольку все временные соотношения в технологии Ethernet установлены в битовых интервалах, то это никак не затронуло логику работы МАС уровня, только все интервалы пропорционально уменьшились в 10 раз;

• признаком свободного состояния среды является передача по ней специального сигнала Idle, а не отсутствие сигнала, как в Ethernet.

Изменения коснулись только организации физического уровня – используется только витая пара или оптоволокно и вместо манчестерского кодирования используется метод кодирования 4В/5В. Однако, поскольку размер минимального кадра остался прежним, а скорость передачи возросла в 10 раз, то в 10 раз сократился максимальный диаметр сети и составил 250 метров. Применяют как полудуплексный, так и полнодуплексный режимы работы.

Дальнейшее развитие технологии Ethernet шло в направлении увеличения битовой скорости до 1000 Мбит/с. В 1998 году комитет IEEE 802.3 утвердил стандарт на технологию Gigabit Ethernet с использованием в качестве среды передачи данных оптоволокна - стандарт IEEE 802.3z, а в 1999 – с использованием в качестве среды передачи данных кабеля 5-й категории (неэкранированная витая пара) - стандарт IEEE 802.3ab. Эта технология использует метод кодирования 8В/10В и при этом:

• использует формат кадров классического Ethernet;

• поддерживает полудуплексный режим работы и метод доступа CSMA/CD, наряду с полнодуплексным режимом работы;

• поддерживает основные виды сред Ethernet и Fast Ethernet.

Одной из проблем при реализации скорости 1 Гбит/с стало обеспечение приемлемого диаметра сети при работе в полудуплексном режиме работы. Как указывалось выше, минимальный размер кадра в сетях Ethernet и Fast Ethernet составляет 64 байта. Однако размер кадра в 64 байта при скорости передачи в 1 Гбит/с приводит к тому, что для надежного распознавания коллизий необходимо, чтобы максимальный диаметр сети составлял не более 25 м. Поэтому, чтобы обеспечить максимальный диаметр сети в 200 м (два кабеля по 100 м и коммутатор), минимальная длина кадра в стандарте Gigabit Ethernet была увеличена до 512 байт. Для увеличения длины кадра до требуемой сетевой адаптер дополняет поле данных до длины 448 байт так называемым расширением (extention). Поле расширения — это поле, заполненное запрещенными символами, которые невозможно принять за коды данных. В то же время увеличение минимальной длины кадра негативно сказывается при передаче коротких служебных сообщений, например квитанций, так как полезная передаваемая информация становится существенно меньше общей передаваемой информации. С целью сокращения накладных расходов при использовании длинных кадров для передачи коротких квитанций стандартом Gigabit Ethernet допускается возможность передачи нескольких кадров подряд в режиме монопольного захвата среды, то есть без передачи среды другим станциям. Такой монопольный режим захвата называется Burst Mode. В этом режиме станция может передавать подряд несколько кадров с общей длиной не более 8192 байт (BurstLength).

В 2001 году утвержден стандарт IEEE 802.3ae, который определяет технологию 10 Gigabit Ethernet, позволяющую достичь битовой скорости в 10 Гбит/с. Эта технология предусматривает использование оптоволоконной среды передачи данных и только полнодуплексный режим работы. Для передачи данных по оптоволокну используется один лазер и кодирование 64В/66В либо одновременно 4 лазера (на разных частотах) и кодирование 8В/10В. Расстояние между узлами сети может достигать до 40 км. При этом характеристики канального уровня остались совместимы с характеристиками технологии Gigabit Ethernet.