Технология 10G Ethernet

Стандарт^ OGEthernet определяет только дуплексный ^^им работЫ^ поэтому он использу­ется исключительно в коммутируемых локальных сетях; ^ ^s •..<■ ^.; \ - ^

Уровни модели OSI

Уровень MAC

Применение

Формально этот стандарт имеет обозначение IEEE 802.3ае и является поправ­кой к основному тексту стандарта 802.3. Этот документ описывает семь новых спецификаций физического уровня, которые взаимодействуют с уровнем MAC с помощью нового варианта подуровня согласования (рис. 15.23). Этот подуровень обеспечивает для всех вариантов физического уровня 10G Ethernet единый интер­фейс XGMII (extended Gigabit Medium Independent Interface — расширенный интерфейс независимого доступа к гигабитной среде), который предусматривает параллельный обмен четырьмя байтами, образующими четыре потока данных.

Уровни CSMA/CD Верхние уровни

Подуровень LCC

Подуровень (необязательный) управления уровня MAC

Прикладной уровень

Уровень представления

XGMII-

Сеансовый уровень

64В/65В PCS

Транспортный уровень

WIS

Сетевой уровень

PMA

Канальный уровень

PMD

Физический уровень

MDI-

MDI-

Среда ^

XGMll-

XGMII- 64В/65В PCS   64B/65B PCS   PMA   PMA   PMD   PMD   MDI- Среда i Среда ^

10GBase-R

10GBase-X

10GBase-W

Рис. 15.23. Три группы физических интерфейсов 10G

Как видно из рисунка, существуют три группы физических интерфейсов стан­дарта 10G Ethernet: 10GBase-X, 10GBase-R и 10GBase-W. Они отличаются

способом кодирования данных: в варианте 10Base-X используется код 8В/10В, а в остальных двух — код 64В/66В. Все они задействуют оптическую среду для передачи данных.

Группа 10GBase-X в настоящее время состоит из одного интерфейса подуровня PMD — 10GBase-LX4. Буква L говорит о том, что информация передается с по­мощью волн второго диапазона прозрачности, то есть 1310 нм. Информация в каждом направлении передается одновременно с помощью четырех волн (что от­ражает цифра 4 в названии интерфейса), которые мультиплексируются на осно­ве техники WDM (рис. 15.24). Каждый из четырех потоков интерфейса XGMII передается в оптическом волокне со скоростью 2,5 Гбит/с.

к
S
ZT	W
сс	W
S
X
о
о.
X X
S.
о

L0.

L1,

L3„

\

Оптический передатчик

Оптический передатчик

Оптический передатчик

Оптический передатчик

Кроссовый кабель Оптоволоконный кабель Рис. 15.24. Интерфейс 10GBase-LX4 использует технику WDM

Л2

L2,

В S аз I о С

ЛЗ

/

I

Индикатор сигнала

Интерфейс PMD WD - волновое разделение

Интерфейс PMD

<-
<-	=г 8
	S
	а
	X X
	О
Мг-

Оптический приемник

Оптический приемник

Оптический приемник

Оптический приемник

(j=°V о

,L1

Максимальное расстояние между передатчиком и приемником стандарта 1 OGBase- LX4 на многомодовом волокне равно 200-300 м (в зависимости от полосы про­пускания волокна), а на одномодовом — 10 км.

В каждой из групп 10GBase-W и 10GBase-R может быть три варианта подуровня PMD: S, L и Е в зависимости от используемого для передачи информации диапа­зона волн — 850, 1310 или 1550 нм соответственно. Таким образом, существуют интерфейсы 10GBase-WS, 10GBase-WL, 10GBase-WE и 10GBase-RS, lOGBase- RL и lOGBase-RE. Каждый из них передает информацию с помощью одной вол­ны соответствующего диапазона.

В отличие от 10GBase-R физические интерфейсы группы 10GBase-W обеспечи­вают скорость передачи и формат данных, совместимые с интерфейсом SONET STS-192/SDH STM-64. Пропускная способность интерфейсов группы W равна 9,95328 Гбит/ с, а эффективная скорость передачи данных — 9,58464 Гбит/с (часть пропускной способности тратится на заголовки кадров STS/STM). Из-за того что скорость передачи информации у этой группы интерфейсов ниже, чем 10 Гбит/с, они могут взаимодействовать только между собой, то есть соединение, например, интерфейсов 10GBase-RL и 10Base-WL невозможно.

Интерфейсы группы W не являются полностью совместимыми по электрическим характеристикам с интерфейсами SONET STS-192/SDH STM-64. Поэтому для соединения сетей 10G Ethernet через первичную сеть SONET/SDH у мультиплек­соров первичной сети должны быть специальные интерфейсы 10G, совместимые со спецификациями 10GBase-W. Поддержка оборудованием 10GBase-W скоро­сти 9,95328 Гбит/с обеспечивает принципиальную возможность передачи трафи­ка 10G Ethernet через сети SONET/SDH в кадрах STS-192/STM-64.

Физические интерфейсы, работающие в окне прозрачности Е, обеспечивают пе­редачу данных на расстояния до 40 км. Это позволяет строить не только локаль­ные сети, но и сети мегаполисов, что нашло отражение в поправках к исходному тексту стандарта 802.3.

Выводы

Логическая структуризация сети необходима при построении сетей средних и крупных разме­ров. Использование общей разделяемой среды приемлемо только для сети, состоящей из 5--10 компьютеров.

Деление сети на логические сегменты повышает производительность, надежность, гибкость построения и управляемость сети.

Для логической структуризации сети применяются мосты и их современные преемники — коммутаторы. Первые два типа устройств позволяют разделить сеть на логические.сегменты с помощью минимума средств — только на основе протоколов канального уровня. Кроме того, эги устройства не требуют конфигурирования.

Пассивный способ построения адресной таблицы коммутаторами — путем слежения за про­ходящим трафиком — приводит к невозможности работы в сетях с петлевидными связями. Другим недостатком сетей, построенных на коммутаторах, является отсутствие защиты от ши­роковещательного шторма, который эти устройства обязаны передавать в соответствии с ал­горитмом своей работы.

Применение коммутаторов позволяет сетевым адаптерам использовать дуплексный режим работы протоколов локальных сетей (Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI). В этом режиме отсутствует этап доступа к разделяемой среде, а общая скорость передачи данных удваивается.

В дуплексном режиме для борьбы с перегрузками коммутаторов используется метод обрат­ной связи, описанный в стандарте 802.Зх. Он позволяет приостановить на некоторое время поступление кадров от непосредственных соседей перегруженного коммутатора.

При полудуплексном режиме работы коммутаторы используют для управления потоком при перегрузках два метода: агрессивный захват среды и обратное давление на конечный узел. Применение этих методов позволяет достаточно гибко управлять потоком, чередуя несколько передаваемых кадров с одним принимаемым.

Основными характеристиками производительности коммутатора являются: скорость фильтра­ции кадров, скорость продвижения кадров, общая пропускная способность по всем портам в мегабитах в секунду, задержка передачи кадра.

На характеристики производительности коммутатора влияют: тип коммутации — «на лету» или с полной буферизацией, размер адресной таблицы, размер буфера кадров.

Коммутаторы умеют фильтровать передаваемый трафик по различным критериям, учитываю­щим адреса получателя и отправителя, а также значения произвольных полей. Однако способ задания фильтров на канальном уровне достаточно сложен, он требует от администратора хо­рошего знания протоколов и кропотливой работы по определению местоположения нужного

признака внутри кадра.