Физика Ethernet для самых маленьких. Гигабитная сеть Ethernet

Витой пары до десяти гигабит

Что нужно учитывать при выборе медных кабельных решений для приложений desyatigigabitnyh?

IEEE 802.3an (10GBASE-T), то передача данных через сбалансированный медный кабель со скоростью 10 Гбит / с, летом 2006 года. Примерно год до начала этого стандарта иностранные специалисты имеют интенсивные дискуссии о двух конкурирующих кабельных решений. Спор не имеет уменьшились. Неэкранированный кабель на основе U / UTP (ранее UTP) против использования экранированных кабелей F / UTP (ранее: FTP), U / FTP (ранее СТП) или S / FTP (ранее S-STP). Каждый из этих вариантов имеет свои преимущества и недостатки.

Тенденции в потреблении каждого типа кабеля зависит от предпочтений местных рынках. Кроме того, в Соединенных Штатах, Канаде, Великобритании и некоторых других Английский-язычных стран, традиционно доминировали неэкранированная решения, из которых около 95%. Диаметрально противоположное положение на европейском континенте. В немецко-говорящих странах (Германия, Австрия, Швейцария) характеризуется проверку решений, доля тех же 90-95%. И политические лидеры на основе кабеля типа U / FTP и S / FTP высших категорий. Во Франции, в соотношении 60/40 в пользу экранированных решений.

Говоря об Украине, которая в настоящее время экранированные решения для примерно 30% рынка. Это решение основывается главным образом на кабель F / UTP категории 5e. Был увеличению доли проверку решений, в том числе ростом спроса на экранированные кабели на основе категории 7 По состоянию на конец 2006 года доля Категория 7 кабель в Украине составило менее 1%. А в первой половине 2007 года она выросла до 1,5-2%. Исходя из этих значений, можно прогнозировать дальнейшее увеличение спроса на высококачественные решения защищены.

Рост интереса к ним в основном объясняется тем фактом, что, наконец, приложение (10GBASE-T), имеет возможность воспользоваться всеми преимуществами высоких классов.

Технические характеристики популярных сетевых приложений

Описание

Скорость передачи данных 100 Мбит / с 1000 Мбит / с 10 Гбит / с
Кабельные системы 5/Klass Категория D Категория D 5e/Klass лучше или Категория 6 / класса E и выше
Максимальная длина канала 100 м 100 м 100 м
Модуляция RAM-памяти 3-5-RAM-16
Требуемое число пар кабеля 2 4 4
Частотная модуляция 125 Mbod 125 Mbod 800 Mbod
Основными источниками помех NEXT FEXT, Эхо Чужеродные Перекрестные (ANEXT, AFEXT)
Метод кодирования MLT-3-8-государственного 4D шпалера, эхо из Томлинсон-Harashima precoding (ТНР) + LDPC DSQ128

Если мы анализируем предложения от отечественных и зарубежных производителей СКС, то выясняется, что в Украине Есть только 3-4 desyatigigabitnyh решения, и все они защищены. Неэкранированная предложения для сетей 10GBASE-T в данный момент, но они, вероятно, некоторое время спустя.

10GBASE-T в деталях

Десять-гигабитные технологии, аналогичные 1000Base-T (Gigabit Ethernet), то двунаправленную передачу всех четырех пар одновременно. Совершенно очевидно, что для достижения требуемой высокой пропускной способностью. Кроме того, сложный метод линейной модуляции сигнала на RAM-16 и тип кодирования сигнала.

10GBASE-T стандарт устанавливает требования к средствам массовой информации на уровне канала (каналов). США, международные и европейские стандарты, требования к компонентам и кабельные системы в целом, сегодня находятся в стадии проекта, а некоторые из них уже были опубликованы. Окончательный ввод в эксплуатацию обновленного стандартов СКС в 2008 году.

Кабели категории 5e (класс D) для 10GBASE-T. Неэкранированная кабелей категории 6 (класс Е), то 10GBASE-T только в том случае, если длина кабеля пути не более 55 М. Следует, однако, с тем чтобы обеспечить соблюдение требований о AX в расширенном диапазоне частот до 500 МГц. То же самое относится и экранированной системы класса Е, но система остается в длину до 100 м.

Полное соответствие требованиям 10GBASE-T, новый класс Е.В. (на основе категории 6A), а также более высокий класс - класс F (категория 7) и нового класса FA (7 класс). Буква "А" означает "увеличить" (продлен, расширен).

Но самой большой проблемой в осуществлении этой 10GBASE-T имеют mezhkabelnye переходных разломов (Чужеродные Перекрестные - AHT). Эта цифра показывает объем navodok между двумя соседними линиями.

Благодаря технологии цифровой обработки сигналов, радио-помехи, вполне возможно, что подавление переходных беспорядков в ближайшем конце (NEXT) или коллегиального временные перебои в конце (EL-FEXT), а также уменьшения затухания (RL). Но mezhkabelnye AHT временного расстройства являются случайными в природе и их последствия не могут быть исключены при обработке сигналов. Как известно, кабели уложены балки. Это можно осуществить 10GBASE-T канал длиной 100 м, необходимо устранить вмешательство соседних AHT кабель - ANEXT и AFEXT.

Mezhkabelnye хирургии видна при передаче desyatigigabitnoy

Максимальная передача мощности (формула Шеннона)

Один из основоположников теории информации и кибернетики Elvud Клод Шеннон (1916-2001) в 1948 году оказалась ставка на способность связи (позднее Шеннона теорема). Важная вещь заключается в том, что каждый рабочий канал шума состоит в том, чтобы ограничить скорость передачи информации (максимальной мощности). Если преступление является неизбежным, ошибки в решении сигнала. Но с точки можно просто иметь соответствующую информацию кодируется угодно малой вероятностью ошибки на шум канала.

Максимальная способность канала может быть рассчитан по формуле:

C = B * log2 (1 + (S / N)),

где:
Р - способность канала (бит / сек);
W - Полоса пропускания (Гц);
S - мощность сигнала на выходе канала (дБ);
N - количество шума по каналу (дБ);
S / N - сигнал / шум.

Максимальная способность канала включает в себя два фактора - с пропускной способностью, а соотношение сигнал и агрегатов различных видов шумов (шумы, затухание, PS NEXT, PS FEXT, PS ANEXT и т.д.). При ставке Шеннона, это возможно, максимальной вместимостью кабель-канал систем различных видов. Самый большой потенциал полностью экранированных кабельных каналов с учетом характера в S / FTP категории 7 Оплата за кабель типа F / UTP категории 6A-то хуже. Неэкранированная кабельная система на основе категории 6A U / UTP имеет среднее и играет система S / FTP почти в 2 раза. Решения компоненты категории 6 U / UTP на границе. Таким образом, экранировки может быть наиболее продуктивными.

Как mezhkabelnye Болезни

Таким образом, основной проблемой в развивающихся desyatigigabitnyh до решения mezhkabelnye временный сбой. Ее существование является известной в течение долгого времени достаточно. Но до недавнего времени они не были в связи с процессом производства компонентов РАН, либо в местах испытаний готовых сценариев.

А изменения в ситуации с двумя факторами. Первый - увеличение до 500 МГц, второй - применение линейной модуляции сигнала на RAM-16. Если пять-сигнал модуляции PAM-5, который используется в 1000Base-T, между сигналом на выходе передатчика составляет 0,5 V, то shestnadtsatiurovnevoy системы PAM-16 эта разница была только 0.13 V. Расстояние между смежными сигнал на RAM-16, принимая во внимание фактическое достигает величины затухания является очень низким - 0001 В. Кроме того, слабый шум приводит к значительному сокращению качество связи. Таким образом, вероятность того, что ошибки в решении сигнала значительно выше. Отсюда вытекает необходимость шума от соседних кабелей, которые являются наиболее важными. Для контроля за использованием новых вариантов тестирования. Они образуют группу характеристики, как иностранец. По аналогии с традиционным параметры контроля vnutrikabelnyh переходных помех (NEXT, PS NEXT, FEXT, ACR, PS ACR, ELFEXT, PS ELFEXT) аналогичных измерений, связанных с соседними парами кабелей. Новые параметры были следующие имена - ANEXT, PS ANEXT, AFEXT, AACR-N, N-PS AACR, AACR-F, PS AACR-F. Следует отметить, что с введением дополнительных функций в обновленных версиях стандартов поможет выявить имена некоторых показателей vnutrikabelnyh navodok. Прежде всего, это коснется ACR. Утонченная имя этого параметра N ACR (Затухание на Перекрестные соотношение ближе к концу). А ELFEXT вместо F-ACR (Затухание на Перекрестные Соотношение в конце), которые, как правило, логично.

Тип кабелей для поддержки 10GBASE-T

Категория / класс кабель канал Длина, м-стандарты для кабелей
Категория 6/Klass T
неэкранированная решение 55 ISO / IEC TR-24750, TIA / EIA TSB-155
Категория 6/Klass E
Экранированный Решение 100 ISO / IEC TR-24750, TIA / EIA TSB-155
Категория 6A/Klass Е.А. 100 ISO / IEC 11801 (red.2.1), TIA / EIA 568-B.2-1D
Класс F 100 ISO / IEC TR-24750
FA-100 класса ISO / IEC 11801 (red.2.1)

Давайте вернемся к нашему анализу. Имеющиеся результаты тестирования различных ХУНАК свидетельствуют о том, что экранированных кабельных систем на основе кабеля категории 6A и 7-типа U / FTP и S / FTP на такие параметры, как PS ANEXT модель испытания около 6-L-(6-провод вокруг а) иметь запас 20 дБ и более. В то же время, неэкранированная Категория 6A решение, по крайней мере, стремится к нулю. Аналогичная ситуация по остальным параметрам для данного типа иностранца.

В самом деле, можно сказать, что уровень безопасности и системы хранения данных настолько велик, что она не является необходимой для mezhkabelnyh временный сбой. Это не относится к неэкранированная системы. Для таких решений Чужеродные контроля параметров является необходимым условием.

Диаметр кабеля для 10-гигабитных --

В самом деле, Есть три пути к временному нарушению AX - использование экранированных кабелей, пространственно разделенных сотрудничестве с кабелями и улучшения баланса кабель.

Разработчики U / Категория 6A UTP кабели для решения этой проблемы в увеличении расстояния между двумя соседними линиями в перспективе. Это достигается путем изменения характеристик большого кабеля. Кроме того, каждый производитель использует свою собственную марку кабеля строительства, и все эти структуры могут быть по меньшей мере шесть человек. Это - увеличение толщины оболочки кабеля (могавков, Hitachi Кабель Манчестере, Бренд-Rex), с пластиковыми пара специально сепаратор (ADC KRONE), Введение в дизайн пластикового наполнителя проволоки круглого (Siemon, Nexans). Другие представляют собой сочетание указанных выше проектных решений (Belden, Systimax, Panduit).

Поскольку диаметр первая версия оболочки U / UTP категории 6A выше, чем в большинстве на общий внешний вид своей S / FTP (диаметр кабеля U / UTP около 9 мм, кабель S / FTP - 8, 4 мм и диаметр кабеля F / UTP - 6 7 мм).

Производители используют различные проекты по уменьшению последствий mezhkabelnyh navodok системы неэкранированная

Это негативно категорию 6A неэкранированная кабели, экранированные кабели и, следовательно, "плюс". В кабельный канал может быть экранированные кабели проложить более неэкранированная. Например, когда в районе заполнено 40% кабеля в кабельных каналов с размерами 100x50 мм может в 56-Кабель F / UTP, 36-кабель S / FTP кабель, и 31 ед / UTP. Это последний призыв больше места для размещения дополнительных инвестиций в сборке оборудования.

В настоящее время ситуация меняется - производители неэкранированная кабели улучшить свои изделия и сократить внешний U / UTP кабель. Анализ технических описаний U / UTP кабель 8 показывает, что производители в настоящее время, средний наружный диаметр кабеля U / UTP категории 6A составляет 8,3 мм. Тем не менее, самые низкие ставки - всего 7.0 мм, а крупным - 8,9 мм, т.е., разница велика. Проект стандарта TIA/EIA-568-B.2-10 США, которые будут определять требования для компонентов СКС на категорию 6A, планируется на максимальный внешний диаметр 9,0 мм кабель.

Размеры в U / UTP кабель может быть уменьшен путем сбалансированного пары, которая может быть достигнута за счет сокращения меры skrutki. Но положительным откликом кажется предел возможного. Шаг skrutki пар в кабель U / UTP категории 6A настолько мала, что дальнейшее сокращение представляется весьма сомнительной. Возможно заключение эпоху неэкранированная систем, в которых ряд кабельное оборудование категории 6A будет последним.

Пути улучшения экранированные решения далеко не исчерпаны. Наряду с активной продажей продукции категорий 7 и 8, на краю рабочей группы категорий стандартизации кабель 9 с пропускной способностью 2,4 ГГц.

Электромагнитная совместимость

Проблема электромагнитной совместимости (ЭМС), которая до недавнего времени не всегда уделяется достаточно внимания. Но с появлением большого числа различных современного цифрового оборудования для автоматизации различных процессов в предприятиях и отделениях, а также необходимость повышения надежности решающее значение для предприятия PBX систем, ситуация изменилась.

В Европе, в особенности в EMC всегда была под интенсивным наблюдением. Это одна из причин для экранированных систем.

В директиве Европейского союза 89/336/EES, определение совместимости. Все известные марки "Е" на упаковке различных электронных устройств. Наличие в "Е" рассказывает нам о том, что устройства, такие как мобильные телефоны, принтеры, ноутбук, телевизор и т.д., сертификация в специализированной лаборатории и соответствует требованиям директивы.

В области кабельных систем началась сравнительно новая опция Сцепные Затухание (поглощения излучения). Она позволяет оценить ЭМС симметричный кабель и относительно безопасности от внешних электромагнитных помех, а также суммы радиации в неправильном кабеля среды. Сцепные Затухание измеряется в децибелах. Значение этого параметра должно быть больше, чем в два раза выше по типу кабеля S / FTP, как U / UTP.

Амортизирующее муфта состоит в том, чтобы рассмотреть новый вариант европейского стандарта EN 50174-2 "Информационная технология установки кабели - Часть 2: Конструкция и методы монтажа внутри зданий." Практическое применение для расчета минимального расстояния между властью и коммуникационных кабелей, принимая во внимание характер кабельные каналы.

Для не-канал или канал с неметаллическими стены рекомендовал разнообразие шнур (230V, 20A) и кабель S / FTP разрешено, 0 мм. Это означает, что кабель может использоваться вместе в течение всей длине пути информацию. Когда U / UTP кабель требовать этого разнообразия на расстоянии не менее 30 мм.

Проверка системы

Следует отметить, что разработка системы должны быть надлежащим образом экранированный кабель для экранирования и надежного заземления телекоммуникационных систем. Иначе, эффект может быть обращен вспять - в EMC экранированные решения могут быть даже хуже, чем их аналоговой неэкранированная.

Это было до недавнего времени распространен миф о сложности осуществления этой заповедной зоны. И сразу последователей неэкранированная решений в определенной степени, были правы. Новости В настоящее время это возможно, простой пример для постепенной установки экранированный канала. Со стороны телекоммуникационных экранированных модульных гнезда для подключения кабеля. Металлические случае, дополнительные контакты с экрана кабеля. В коммутационной панели электрических соединителей и металлических частей тела. При заземлении проводник диаметром 6AWG клавиатура для руководства сборка конструкций (стойки или шкафа). В свою очередь, монтаж конструктивный основывается на Телекоммуникациям Заземление Автобус (TGB), в заземляющий проводник диаметром 6AWG. То же шина заземления могут быть использованы для наземного другого телекоммуникационного оборудования, в той же конструкции в сборе или телекоммуникационной комнаты.

Согласно американскому стандарту ANSI J-STD-607-коммерческое здание заземление (Заземление) и склеивания Требования по телекоммуникациям ", TGB - это точка подключения, используемая для заземления телекоммуникационных систем и оборудования в области, обслуживаемой телекоммуникационной комнатой или аппаратной" .

Все металлические части и оборудование (монтажный конструктив, металлические лотки и т.п.) должны быть также заземлены. То есть при использовании дополнительного металлического оборудования система заземления должна присутствовать в любом случае, вне зависимости от того, какого типа система должна устанавливаться.

Монтаж системы

Вторым мифом является то, что экранированные системы более сложные и более трудоемкие в процессе монтажа. Действительно, в отличие от неэкранированных кабелей, требуется обеспечить дополнительный контакт экрана кабеля с модульным разъемом и выполнить другие операции, связанные с заземлением и экранированием. Но для последних разработок компаний Siemon, Tyco Electronics и некоторых других время терминирования кабеля в экранированный модульный разъем составляет всего 1-1,5 минуты. Данный показатель не уступает неэкранированным решениям. Также упростился процесс заземления коммутационных панелей в монтажном конструктиве.

Для контроля межкабельных помех вводятся дополнительные параметры тестирования Чужеродные Перекрестные

Сторонникам неэкранированных решений категории 6 и 6А приходится следовать новым рекомендациям для ослабления влияния межкабельных помех АХТ. В частности, кабели следует располагать свободно и не параллельно, а заполнение кабельных каналов не должно превышать 40%.

Поэтому при использовании кабелей U / UTP категорий 6 и 6А особое внимание следует уделить проектированию кабельной системы, чтобы минимизировать помехи Чужеродные Перекрестные.

Традиционная практика фиксации кабелей стяжками в случае U / UTP кабелей должна быть по возможности исключена. По меньшей мере, не может осуществляться укладка кабельных линий в пучки на расстоянии 15 метров со стороны телекоммуникационной розетки и коммутационной панели. В определенных ситуациях выполнить это достаточно сложно. Например, при прокладке в вертикальных каналах фиксация кабелей снижает чрезмерные растягивающие нагрузки.

В случае же использования прокладки пучком не рекомендуется совместная укладка более 24 кабелей, так как это может ухудшить параметры системы и затруднить процедуру тестирования.

Также с целью снижения уровня Чужеродные Перекрестные помехи в процессе монтажа следует особо внимательно и качественно устанавливать модульные разъемы, упорядочивать расположение коммутационных шнуров (особенно со стороны коммутационной панели), так как в большинстве случаев помехи Чужеродные Перекрестные сильнее всего проявляют себя на первых 20 метрах от точки оконцовки кабелей.

В целом, сравнивая экранированные (F / UTR U / FTP и S / FTP) и неэкранированные (U / UTP) решения для 10GBASE-T по трудоемкости и сложности монтажа, можно прийти к заключению, что обе разновидности систем оказываются примерно на одном уровне.

Сертификация СКС в полевых условиях

Одним из важных вопросов по внедрению СКС является процедура тестирования в полевых условиях.
Для проведения полевых измерений требуется прибор с уровнем точности измерений IIIe. На рынке уже представлены модели полевых тестеров, способных выполнять такое тестирование на соответствие требованиям 10GBASE-T. Это Fluke DTX-1800 компании Flukenetworks, Wirescope Pro компании Agilent Technologies, Lantek 6A и компании Lantek 7G Идеальный промышленности. При этом производители приборов заявляют более высокий уровень точности IV

Согласно проекту стандарта TIA/EIA-568-B.2-10 тестирование должно проходить в две фазы (похожие рекомендации будут содержаться и в аналогичном международном стандарте). На первой фазе проводится тестирование внутриканальных параметров в частотном диапазоне до 500 МГц. На данном этапе должны оцениваться характеристики 100% каналов.

Экранированные кабели обладают существенной стойкостью к воздействию межкабельных помех

Вторая фаза заключается в оценке параметров Чужеродные Перекрестные. Тестирование параметров АХТ осуществляется выборочным методом. Необходимо выбрать самый длинный канал, а также короткие каналы, расстояние между оконечными разъемами у которых наименьшее. Если эти тракты проходят тест, то принимается, что и все другие каналы также будут его проходить. Рекомендуется проводить такие оценки для каждого из пучков.

При таком новом подходе к тестированию необходимо иметь полную информацию о топологии сети, месторасположении концов кабелей или размещении кабелей в определенных кабельных каналах. Также нужно знать, как проходят кабели в отдельно взятых пучках. Это возможно потребует дополнительной системы маркировки пучков и их учет в базе данных.

В целом, данные рекомендации призваны сократить время на тестирование. Ведь если бы проводилось тестирование межкабельных помех для каналов 100%, то на это ушло бы так много времени, что фактически можно было бы считать процедуру тестирования параметров Чужеродные Перекрестные невыполнимой.

Но все же в большей степени контроль межкабельных помех необходим для неэкранированных решений. Экранированные системы, а тем более категории на базе кабелей 7 S / FTP практически невосприимчивы к внешним электромагнитным помехам и в том числе к Чужеродные Перекрестные. Поэтому для них, возможно, достаточным было бы выполнения фазы 1 из набора рекомендаций проекта стандарта (то есть 100% тестирование внутриканальных помех в диапазоне до 500 МГц с дополнительным тестированием наличия соединения экрана). Однако это пока что только планы, предложения и предположения. Окончательные требования к тестированию станут известными только после публикации соответствующих стандартов. Также в вопросе тестирования экранированной системы следует обращать внимание на рекомендации производителей.

Затухание излучение (МЭК 61156-5:2002)

Тип Сцепные Затухание Частотный диапазон, МГц Сцепные Затухание, дБ
Тип I кабель S / FTP SF / UTP 30-100 ? 85,0
? 100 ? 85,0-20xlog10 (1 / 100)
Тип II кабель F / UTP 30-100 ? 55,0
? 100 ? 55,0-20xlog10 (1 / 100)
Тип III кабель U / UTP 30-100 ? 40,0
? 100 ? 40,0-20xlog10 (1 / 100)

Для полного сопоставления разновидностей кабельных решений необходимо провести анализ стоимости той или иной системы. Но, к сожалению, в Украине пока отсутствует неэкранированное решение категории 6А. А использовать данные, полученные из западных источников не совсем корректно. Ведь помимо стоимости кабельной системы, необходимо принимать в расчет затраты на работы по ее монтажу, стоимость тестирования, учитывать расходы на оборудование, которое может дополнительно понадобиться для установки системы (так называемые скрытые расходы). Также нужно учесть жизненный цикл системы и другие возможные нюансы. В Украине значения этих показателей могут отличаться, причем отличаться существенно.

В дополнение к стоимостному анализу, сопоставлению технических особенностей кабельных систем и их практической реализации могут появиться и другие признаки, по которым можно сравнивать два основных типа решений.

Вместе с тем можно прийти к общему итогу, что если ранее, во времена систем класса D экран кабеля в большей степени обеспечивал защиту от внешних электромагнитных наводок, то сейчас его решающее назначение в подавлении переходных межкабельных помех. Конечно, существуют определенные сложности монтажа экранированных систем и их заземления, но они в настоящее время сведены к минимуму. В то же время, с появлением принципиально новых конструкций кабелей U / UTP, могут появиться определенные трудности, связанные с особенностями монтажа и проектирования, а также с процедурой тестирования кабельных трактов.

Многие россияне уже успели познать прелести гигабитного Ethernet"а. Домашние пользователи в РФ все чаще отдают предпочтение суперскоростному Интернет-доступу.

– У вас еще нет Gigabit Ethernet? Тогда мы идем к вам! Мы расскажем, как правильно построить домашнюю сеть на гигабитных скоростях, какой маршрутизатор выбрать, какой максимальной скорости можно достигнуть при подходящем оборудовании, а также насколько дорого это вам обойдется.

Всего несколько лет назад технология Gigabit Ethernet использовалась только телеком-операторами и крупными компаниями: в корпоративных сетях, локальных сетях, для транспортировки трафика на большие расстояния и т.п. Домашние абоненты и не думали о том, чтобы заполучить такие скорости. Но в 2012-2013 гг., благодаря усовершенствованию «софта» и «железа», а также широчайшему распространению Интернет-технологий, гигабитные скорости стали доступнее и реальнее для частных пользователей. Сегодня практически каждый житель мегаполиса имеет возможность построить у себя дома сеть с поддержкой Gigabit Ethernet.

Многие спросят: «А зачем вообще дома иметь Интернет со скоростями порядка 1 Гбит/с? Неужели мегабитного Интернета недостаточно для серфинга по сайтам, скачивания фильмов и зависания в соцсетях?»

Ответим развернуто.

Как домашний пользователь может использовать Gigabit Ethernet

Российские Интернет-пользователи, как впрочем и потребители домашнего Интернета по всему миру, чрезвычайно активно используют трафик. Объемы трафика, потребляемого в мире, с каждым месяцем (уже даже не годом) растут. Еще несколько лет назад мы были рады 1 Мбит/с, а еще раньше – готовы были скачивать фильм всю ночь, чтобы потом посмотреть его. Сегодня уже мало кто вообще скачивает видео, большинство смотрит прямо в онлайне. Кроме того, тысячи пользователей хотят HD-качество, и готовы платить за него. А чтобы смотреть и качать видео в высоком качестве нужен скоростной безлимитный Интернет.

Также в последнее время популярность приобретает торрент-телевидение, позволяющее смотреть телевизор через Интернет, совершенно бесплатно. Некоторые пользователи уже стали отказываться от кабельного и спутникового TV, другие пользуются торрент-телевидением как новым интересным сервисом и надеются на его скорую популяризацию. Но в любом случае для торрент-TV нужен быстрый Интернет, да еще и безлимитный, иначе эта затея обойдется дороже, чем обычное кабельное.

Очень важным сегментом потребителей широкополосного скоростного Интернета являются геймеры, которые играют онлайн. Сегодня существует множество онлайновых игр, ради которых молодежь (да и не только) апгрейдит свои ПК, платит за безлимитный Интернет с высокими скоростями соединения. Более того, на конец 2013 г. запланирован выход новой культовой игры Survarium от создателей S.T.A.L.K.E.R. Это будет онлайн игра с бесплатными аккаунтами. Учитывая то, сколько россиян играло в легендарного S.T.A.L.K.E.R, Интернет-провайдерам стоит приготовиться к новому наплыву абонентов, готовых платить за более быстрый и дорогой доступ в Сеть. А пользователям можно начинать готовиться уже сейчас – и гигабитный Интернет может стать первым шагом в этой подготовке.

Одним словом, найти применение Gigabit Ethernet в домашней сети очень просто, если вы человек ИТ-продвинутый и используете современные технологии по полной.

Реальная скорость Gigabit Ethernet – где подвох?

Фраза «гигабитный Интернет» звучит громко, но действительно ли вы получите минимум 1 Гбит/с? На самом деле такая скорость достигается лишь в идеальных условиях, получить ее дома нереально, даже если вы установите оборудование, поддерживающее Gigabit Ethernet, настроите все, как надо, закажете у провайдера гигабитный пакет. Конечно, вы получите скорость в 1 тысячу раз выше, чем при 1 Мбит/с, ведь для мегабитного Интернета действуют все те же ограничения. Но давайте посчитаем, какой будет ваша скорость доступа в Сеть.

Считать будем, пользуясь обычной арифметикой, по «стандартному» подходу. Кроме того, будем для простоты округлять: 1 килобит = 1000 бит, а не 1024 бит. В этом случае 1 Гигабит равен 1000 мегабитов. Но на жестком диске информация хранится отнюдь не в битах, а в байтах – более крупных единицах. Как всем известно, 1 байт = 8 бит. Для удобства объем информации и скорость ее передачи принято считать в разных единицах, и это часто сбивает с толку пользователя, заставляя его ожидать большего, чем есть на самом деле.

Таким образом, скорость передачи реальных файлов будет в 8 раз меньше, чем говорит провайдер, поскольку провайдеры и программы для тестирования скорости считают биты. Наш 1 Гбит/с (1 000 000 000 бит/с) превращается в 125 000 000 байтов (разделили на 8). Получается, что 1 Гбит/с = 125 Мбайт/с.

Но проблема в том, что домашний пользователь в силу разных обстоятельств, не всегда зависящих от него, получает реально только около 30% от идеальных 125 Мбайт/с. То есть нам достается уже порядка 37 Мбайт/с. Это все, что остается от 1 Гбит/с. Но если смотреть на эту цифру в сравнении с 1 Мбит/с, то мы все равно получим в 1 тыс. раз более быстрый Интернет.

Оборудование домашней сети под Gigabit Ethernet

Создать дома условия для сети Gigabit Ethernet сегодня вполне возможно. Причем если у вас современный ПК, то понадобится не очень большое переоборудование, и стоить оно будет не так много, как может показаться на первый взгляд. Самое главное при этом – удостовериться, что все ваши основные устройства поддерживают Gigabit Ethernet. Ведь если хотя бы одно из них не будет рассчитано на такие скорости, то в итоге вы получите максимум 100 Мбит/с.

Если вы хотите добиться гигабитных скоростей, то вам понадобится следующее оборудование с поддержкой 1 Гбит/с:

• маршрутизатор, поддерживающий Gigabit Ethernet;
• сетевая карта (Ethernet-адаптер, сетевой адаптер);
• сетевой контроллер;
• концентратор/коммутатор;
• жесткий диск;
• кабели должны быть рассчитаны на 1 Гбит/с.

Каждое из перечисленных устройств является важным звеном сети, от каждого зависит итоговая скорость передачи данных. Так что давайте более внимательно рассмотрим каждое из них.

Wi-Fi роутер. Вам нужен гигабитный роутер, т.е. с поддержкой Gigabit Ethernet. Эти маршрутизаторы несколько дороже мегабитных, ведь они рассчитаны на более высокие скорости. В принципе, на рынке достаточно предложений под брендами Asus, TP-LINK, D-Link и проч. Но основывайте свой выбор не только на перечне функций, характеристиках и дизайне. Обязательно просмотрите форумы (причем не меньше 5-ти) с отзывами реальных потребителей, чтобы удостовериться в том, что маршрутизатор будет работать долго и надежно.

Сетевая карта. Это устройство может быть интегрированным в материнскую плату или отдельным. Сетевой адаптер для гигабитной сети должен обязательно поддерживать Gigabit Ethernet. Если вашему ПК более 2-3 лет, то скорее всего сетевая карта устарела и не поддерживает такие высокие скорости. Если же вы недавно приобрели компьютер, то вполне возможно, что апгрейдить сетевой адаптер не придется. Но в любом случае проверьте характеристики конкретно вашей сетевой карты на предмет совместимости с Gigabit Ethernet сетью.

Сетевой контроллер. Если вы строите домашнюю сеть, то важно, чтобы каждый компьютер в этой сети имел гигабитный контроллер. Иначе достаточные скорости получат лишь те ПК, которые такой имеют. Как и сетевая карта, сетевой контроллер может быть отдельным или интегрированным в материнскую плату. Обычно в современные ПК по умолчанию устанавливают контроллеры, поддерживающие 1 Гбит/с. Так что возможно, что вам не придется ничего модифицировать для Gigabit Ethernet.

Концентратор/коммутатор. Это один из самых дорогих компонентов домашней сети. Зачастую он уже есть в роутере. Но проверьте, поддерживает ли он гигабитные скорости. Важно! Коммутатор эффективнее концентратора, поскольку он направляет данные только на один конкретный порт, а концентратор – на все сразу. Используя коммутатор можно существенно экономить ресурс, не распыляя его на лишние порты.

Жесткий диск. Кому-то это может показаться странным, но жесткий диск серьезно влияет на скорость доступа в Интернет. Дело в том, что именно жесткий диск направляет данные на сетевой контроллер, и от их качественного соединения зависит то, насколько быстро вы сможете передавать и принимать данные. Желательно, чтобы контроллер имел интерфейс PCI Express (PCIe), а не PCI. А жесткий диск должен иметь разъем SATA, а не IDE, поскольку последний поддерживает слишком малые скорости.

Сетевой кабель. Естественно, кабель является важной частью домашней гигабитной сети. Можно выбрать кабели типа «витая пара» категории Cat 5 и Cat 5e (используются для прокладки телефонных линий и локальных сетей – их достаточно для Gigabit Ethernet) или же немного переплатить и взять кабель Cat 6 (специально разработанный под Gigabit Ethernet и Fast Ethernet). Длина витой пары должна составлять не больше 100 м, иначе сигнал начинает затухать и нужной скорости Интернет-соединения не добиться. Кроме того, при размещении кабелей в квартире обратите внимание на то, что их нежелательно прокладывать рядом с проводами электропитания (подробнее о причинах читайте ).

И последний важный фактор для организации домашней сети Gigabit Ethernet – это программное обеспечение. Операционная система на ПК должна быть посвежее. Если это Windows, то не ранее Windows 2000 (да и то придется покопаться в настройках). Версии XP, Vista, Windows 7 поддерживают гигабитный Интернет по умолчанию, поэтому проблем не должно возникнуть. С другими ОС может возникнуть необходимость дополнительного настраивания.

Топ-5 лучших домашних Wi-Fi маршрутизаторов,
поддерживающих Gigabit Ethernet, 2013

1. ASUS RT-N66U – отличная модель, мощная и надежная. Работает одновременно в двух частотных диапазонах – 2,4 и 5 ГГц. Радует высокая скорость передачи данных – заявлено 900 Мбит/с. Для построения домашней Gigabit Ethernet сети отлично подходит. Но нужно перепрошивать, чтобы повысить производительность и избавиться от ряда проблем, которые возникают на родной прошивке. Впрочем, большинство роутеров требуют перепрошивки сразу или вскоре после покупки. Стоимость составляет порядка 4,5-5 тыс. руб.

2. D-Link DIR-825 – неплохой выбор. Это 2-диапазонный роутер, достаточно «нафаршированный». Рабочие частоты: 2,4 и 5 ГГц; доступно одновременное использование обеих. Данный маршрутизатор имеет оптимальное на рынке соотношение «цена-качество». Среди преимуществ – широкий канал раздачи Wi-Fi (может потянуть до 50 абонентов). С точки зрения пользователей, наиболее заметным минусом является яркая светодиодная индикация устройства, но это, скорее, дело вкуса, а не качества девайса. Что касается прошивки, то можно оставить и родную, но для повышения производительности рекомендуется перепрошить. Цена маршрутизатора: около 3 тыс. руб.

3. TP-LINK TL-WDR4300 – очень скоростной маршрутизатор, отлично подходящий для домашних сетей. Производитель заявляет максимальную скорость передачи данных на уровне 750 Мбит/с. Одно из важных преимуществ данной модели над многими другими – возможность одновременно использовать две полосы частот: 2,4 и 5 ГГц. Благодаря этому пользователи могут одновременно соединяться с Интернетом и с телефонов, смартфонов, и с ноутбука, ПК или планшета. Еще один плюс данной модели в том, что у нее в комплект входят достаточно мощные антенны, позволяющие раздавать Интернет по Wi-Fi более чем на 200 м. Но для того чтобы все это функционировало нормально, прошивку с завода лучше поменять. Благодаря ряду манипуляций с ПО устройство будет работать намного лучше. Цена модели: порядка 3 тыс. руб.

4. Zyxel Keenetic Giga является неплохим маршрутизатором с несколькими полезными функциями. Основной его минус состоит в том, что работает роутер только в одном частотном диапазоне – 2,4ГГц. Но при этом скорость достаточная для того, чтобы смотреть IP-телевидение, пользоваться торрент-сетями (имеется встроенный торрент-клиент) и другими «прожорливыми» сервисами. Zyxel Keenetic Giga оснащен мощными антеннами, что позволяет создавать сети Wi-Fi (кстати, устройство поддерживает все стандарты Wi-Fi) с большим радиусом действия. Роутер достаточно прост в настройке, но прошивку, как и для большинства маршрутизаторов, придется поменять. Еще один плюс в том, что устройство сравнительно недорогое – от 3 до 4 тыс. руб.

5. TP-LINK TL-WR1043ND – достаточно мощный и дешевый гигабитный роутер. Правда, имеет несколько недостатков. Во-первых, работает только в диапазоне 2,4ГГц, что не очень удобно. Во-вторых, больше подходит опытным пользователям, поскольку родная прошивка, как во многих случаях, не очень хороша, а перепрошивать эту модель может быть непросто. Зато все это с лихвой компенсируется надежностью и мощностью данного маршрутизатора. Максимальная скорость передачи данных составляет 300 Мбит/с. Устройство отрабатывает свои деньги, поскольку цена модели равна всего от 2 тыс. руб.

Не успело еще, как говорится, обсохнуть молоко на губах только что родившего­ся стандарта быстрого Ethernet, как комитет 802 приступил к работе над новой версией (1995). Ее почти сразу окрестили гигабитной сетью Ethernet, а в 1998 году новый стандарт был уже ратифицирован IEEE под официальным названием 802.3z. Тем самым разработчики подчеркнули, что это последняя разработка в линейке 802.3 (если только кто-нибудь в срочном порядке не придумает называть стандарты, скажем, 802.3ы. В свое время, Бернард Шоу предлагал расширить английский алфавит и включить в него, в частности, букву «ы», но был не убедителен.).

Главные предпосылки создания 802.3z были те же самые, что и при создании 802.3u, - повысить в 10 раз скорость, сохранив обратную совместимость со старыми сетями Ethernet. В частности, гигабитный Ethernet должен был обеспечить дейтаграммный сервис без подтверждений как при односторонней, так и при групповой передаче. При этом необходимо было сохранить неизменными 48-битную схему адресации и формат кадра, включая нижние и верхние ограничения его размера. Новый стандарт удовлетворил всем этим требованиям.

Гигабитные сети Ethernet строятся по принципу «точка - точка», в них не применяется моноканал, как в исходном 10-мегабитном Ethernet, который теперь, кстати, величают классическим Ethernet. Простейшая гигабитная сеть, показанная на схеме "а", состоит из двух компьютеров, напрямую соединенных друг с другом. В более общем случае, однако, имеется коммутатор или концентратор, к которому подсоединяется множество компьютеров, возможна также установка дополнительных коммутаторов или концентраторов (схема "б"). Но в любом случае к одному кабелю гигабитного Ethernet всегда присоединяются два устройства, ни больше, ни меньше.

Гигабитный Ethernet может работать в двух режимах: полнодуплексном и полудуплексном. «Нормальным» считается полнодуплексный, при этом трафик может идти одновременно в обоих направлениях. Этот режим используется, когда имеется центральный коммутатор, соединенный с периферийными компьютерами или коммутаторами. В такой конфигурации сигналы всех линий буферизируются, поэтому абоненты могут отправлять данные, когда им вздумается. Отправитель не прослушивает канал, потому что ему не с кем конкурировать. На линии между компьютером и коммутатором компьютер - это единственный потенциальный отправитель; передача произойдет успешно даже в том случае, если одновременно с ней ведется передача со стороны коммутатора (линия полнодуплексная). Так как конкуренции в данном случае нет, протокол CSMA/CD не применяется, поэтому максимальная длина кабеля определяется исключительно мощностью сигнала, а вопросы времени распространения шумового всплеска здесь не встают. Коммутаторы могут работать на смешанных скоростях; более того, они автоматически выбирают оптимальную скорость. Самонастройка поддерживается так же, как и в быстром Ethernet .

Полудуплексный режим работы используется тогда, когда компьютеры соединены не с коммутатором, а с концентратором. Хаб не буферизирует входящие кадры. Вместо этого он электрически соединяет все линии, симулируя моноканал обычного Ethernet. В этом режиме возможны коллизии, поэтому применяется CSMA/CD . Поскольку кадр минимального размера (то есть 64-байтный) может передаваться в 100 раз быстрее, чем в классической сети Ethernet, максимальная длина сегмента должна быть соответственно уменьшена в 100 раз. Она составляет 25 м - именно при таком расстоянии между станциями шумовой всплеск гарантированно достигнет отправителя до окончания его передачи. Если бы кабель имел длину 2500 м, то отправитель 64-байтного кадра при 1 Гбит/с успел бы много чего наделать даже за то время, пока его кадр прошел только десятую часть пути в одну сторону, не говоря уже о том, что сигнал должен еще и вернуться обратно.

Комитет разработчиков стандарта 802.3z совершенно справедливо заметил, что 25 м - это неприемлемо малая длина, и ввел два новых свойства, позволивших расширить радиус сегментов. Первое называется расширением носителя. Заключается это расширение всего-навсего в том, что аппаратура вставляет собственное поле заполнения, растягивающее нормальный кадр до 512 байт. Поскольку это поле добавляется отправителем и изымается получателем, то программному обеспечению нет до него никакого дела. Конечно, тратить 512 байт на передачу 46 байт - это несколько расточительно с точки зрения эффективности использования пропускной способности. Эффективность такой передачи составляет всего 9 %.

Второе свойство, позволяющее увеличить допустимую длину сегмента, - это пакетная передача кадров. Это означает, что отправитель может посылать не единичный кадр, а пакет, объединяющий в себе сразу много кадров. Если полная длина пакета оказывается менее 512 байт, то, как в предыдущем случае, производится аппаратное заполнение фиктивными данными. Если же кадров, ждущих передачу, хватает на то, чтобы заполнить такой большой пакет, то работа системы оказывается очень эффективной. Такая схема, разумеется, предпочтительнее расширения носителя. Эти методы позволили увеличить максимальную длину сегмента до 200 м, что, наверное, для организаций уже вполне приемлемо.

Трудно представить себе организацию, которая потратила бы немало усилий и средств на установку плат для высокопроизводительной гигабитной сети Ethernet, а потом соединила бы компьютеры концентраторами, симулирующими работу классического Ethernet со всеми его коллизиями и прочими проблемами. Концентраторы, конечно, дешевле коммутаторов, но интерфейсные платы гигабитного Ethernet все равно относительно дороги, поэтому экономия на покупке концентратора вместо коммутатора себя не оправдывает. Кроме того, это резко снижает производительность, и становится вообще непонятно, зачем было тратить деньги на гигабитные платы. Однако обратная совместимость - это нечто священное в компьютерной индустрии, поэтому, несмотря ни на что, в 802.3z подобная возможность предусматривается.

Гигабитный Ethernet поддерживает как медные, так и волоконно-оптические кабели. Работа на скорости 1 Гбит/с означает, что источник света должен включаться и выключаться примерно раз в наносекунду. Светодиоды просто не могут работать так быстро, поэтому здесь необходимо применять лазеры. Стандартом предусматриваются две операционных длины волны: 0,85 мкм (короткие волны) и 1,3 мкм (длинные). Лазеры, рассчитанные на 0,85 мкм, дешевле, но не работают с одномодовыми кабелями.

Кабели гигабитного Ethernet
Название	Тип	Длина сегмента	Преимущества
1000Base-SX	Оптоволокно	550м	Многомодовое волокно (50, 62,5 мкм)
1000Base-LX	Оптоволокно	5000м	Одномодовое (10 мкм) или многомодовое (50, 62,5 мкм) волокно
1000Base-CX	2 экранированные витые пары	25м	Экранированная витая пара
1000Base-T	4 неэкранированные витые пары	100м	Стандартная витая пара 5-й категории

Официально допускается использование трех диаметров волокна: 10, 50 и 62,5 мкм. Первое предназначено для одномодовой передачи, два других - для многомодовой. Не все из шести комбинаций являются разрешенными, а максимальная длина сегмента зависит как раз от выбранной комбинации. Числа, приведенные в таблице, - это наилучший случай. В частности, пятикилометровый кабель можно использовать только с лазером, рассчитанным на длину волны 1,3 мкм и работающим с 10-микрометровым одномодовым волокном. Такой вариант, видимо, является наилучшим для магистралей разного рода кампусов и производственных территорий. Ожидается, что он будет наиболее популярным несмотря на то, что он самый дорогой.

1000Base-CX использует короткий экранированный медный кабель. Проблема в том, что его поджимают конкуренты как сверху (1000Base-LX), так и снизу (1000Base-T). В результате сомнительно, что он завоюет широкое общественное признание.

Наконец, еще один вариант кабеля - это пучок из четырех неэкранированных витых пар. Поскольку такая проводка существует почти повсеместно, то, похоже, это и будет самый популярный гигабитный Ethernet.

Новый стандарт использует новые правила кодирования сигналов, передающихся по оптоволокну. Манчестерский код при скорости передачи данных 1 Гбит/с потребовал бы скорости изменения сигнала в 2 Гбод. Это слишком сложно и занимает слишком большую долю пропускной способности. Вместо манчестерского кодирования применяется схема, называющаяся 8В/10В. Как нетрудно догадаться по названию, каждый байт, состоящий из 8 бит, кодируется для передачи по волокну десятью битами. Поскольку возможны 1024 результирующих кодовых слова для каждого входящего байта, данный метод дает некоторую свободу выбора кодовых слов. При этом принимаются в расчет следующие правила:

Ни одно кодовое слово не должно иметь более четырех одинаковых битов подряд;

Ни в одном кодовом слове не должно быть более шести нулей или шести единиц.

Почему именно такие правила?

Во-первых, они обеспечивают достаточное количество изменений состояния в потоке данных, необходимое для того, чтобы приемник оставался синхронизированным с передатчиком.

Во-вторых, количество нулей и единиц стараются примерно выровнять. К тому же многие входящие байты имеют два возможных кодовых слова, ассоциированных с ними. Когда кодирующее устройство имеет возможность выбора кодовых слов, оно, вероятно, выберет из них то, которое сравняет число нулей и единиц.

Ссбалансированному количеству нулей и единиц потому придается такое значение, что необходимо держать постоянную составляющую сигнала на как можно более низком уровне. Тогда она сможет пройти через преобразователи без изменений. Люди, занимающиеся computer science, не в восторге от того, что преобразовательные устройства диктуют те или иные правила кодирования сигналов, но жизнь есть жизнь.

Гигабитный Ethernet, построенный на 1000Base-T, использует иную схему кодирования, поскольку изменять состояние сигнала в течение 1 нс для медного кабеля затруднительно. Здесь применяются 4 витые пары категории 5, что дает возможность параллельно передавать 4 символа. Каждый символ кодируется одним из пяти уровней напряжения. Таким образом, один сигнал может означать 00, 01,10 или 11. Есть еще специальное, служебное значение напряжения. На одну витую пару приходится 2 бита данных, соответственно, за один временной интервал система передает 8 бит по 4 витым парам. Тактовая частота равна 125 МГц, что позволяет работать со скоростью 1 Гбит/с. Пятый уровень напряжения был добавлен для специальных целей - кадрирования и управления.

1 Гбит/с - это довольно много. Например, если приемник отвлечется на какое-то дело в течение 1 мс и при этом забудет или не успеет освободить буфер, это означает, что он «проспит» примерно 1953 кадра. Может быть и другая ситуация: один компьютер выдает данные по гигабитной сети, а другой принимает их по классическому Ethernet. Вероятно, первый быстро завалит данными второго. В первую очередь переполнится буфер обмена. Исходя из этого было принято решение о внедрении в систему контроля потока (так было и в быстром Ethernet , хотя эти системы довольно сильно различаются).

Для реализации контроля потока одна из сторон посылает служебный кадр, сообщающий о том, что второй стороне необходимо приостановиться на некоторое время. Служебные кадры - это, на самом деле, обычные кадры Ethernet, в поле Туре которых записано 0x8808. Первые два байта поля данных - командные, а последующие, по необходимости, содержат параметры команды. Для контроля потока используются кадры типа PAUSE, причем в качестве параметра указывается продолжительность паузы в единицах времени передачи минимального кадра. Для гигабитного Ethernet такая единица равна 512 нс, а паузы могут длиться до 33,6 мс.

Гигабитный Ethernet был стандартизован, и комитет 802 заскучал. Тогда IEEE предложил ему начать работу над 10-гигабитным Ethernet. Начались долгие попытки найти в английском алфавите какую-нибудь букву после z. Когда стало очевидно, что такой буквы нет в природе, от старого подхода решено было отказаться и перейти к двухбуквенным индексам. Так в 2002 году появился стандарт 802.3ае. Судя по всему, появление 100-гигабитного Ethernet уже тоже не за горами.

Системное администрирование

• Tutorial

• Что такое домен коллизий?
• Сколько пар используется для Ethernet и почему?
• По каким парам идет прием, а по каким передача?
• Что ограничивает длину сегмента сети?
• Почему кадр не может быть меньше определенной величины?

Если не знаешь ответов на эти вопросы, а читать стандарты и серьезную литературу по теме лень - прошу под кат.

Кто-то считает, что это очевидные вещи, другие скажут, что скучная и ненужная теория. Тем не менее на собеседованиях периодически можно услышать подобные вопросы. Мое мнение: о том, о чем ниже пойдет речь, нужно знать всем, кому приходится брать в руки «обжимку» 8P8C (этот разъем обычно ошибочно называют RJ-45). На академическую глубину не претендую, воздержусь от формул и таблиц, так же за бортом оставим линейное кодирование. Речь пойдет в основном о медных проводах, не об оптике, т.к. они шире распространены в быту.

Технология Ethernet описывает сразу два нижних уровня модели OSI . Физический и канальный. Дальше будем говорить только о физическом, т.е. о том, как передаются биты между двумя соседними устройствами.

Технология Ethernet - часть богатого наследия исследовательского центра Xerox PARC . Ранние версии Ethernet использовали в качестве среды передачи коаксиальный кабель, но со временем он был полностью вытеснен оптоволокном и витой парой. Однако важно понимать, что применение коаксиального кабеля во многом определило принципы работы Ethernet. Дело в том, что коаксиальный кабель - разделяемая среда передачи. Важная особенность разделяемой среды: ее могут использовать одновременно несколько интерфейсов, но передавать в каждый момент времени должен только один. С помощью коаксиального кабеля можно соединит не только 2 компьютера между собой, но и более двух, без применения активного оборудования. Такая топология называется шина . Однако если хотябы два узла на одной шине начнут одновременно передавать информацию, то их сигналы наложатся друг на друга и приемники других узлов ничего не разберут. Такая ситуация называется коллизией , а часть сети, узлы в которой конкурируют за общую среду передачи - доменом коллизий . Для того чтоб распознать коллизию, передающий узел постоянно наблюдает за сигналов в среде и если собственный передаваемый сигнал отличается от наблюдаемого - фиксируется коллизия. В этом случае все узлы перестают передавать и возобновляют передачу через случайный промежуток времени.

Диаметр коллизионного домена и минимальный размер кадра

Теперь давайте представим, что будет, если в сети, изображенной на рисунке, узлы A и С одновременно начнут передачу, но успеют ее закончить раньше, чем примут сигнал друг друга. Это возможно, при достаточно коротком передаваемом сообщении и достаточно длинном кабеле, ведь как нам известно из школьной программы, скорость распространения любых сигналов в лучшем случае составляет C=3*10 8 м/с. Т.к. каждый из передающих узлов примет встречный сигнал только после того, как уже закончит передавать свое сообщение - факт того, что произошла коллизия не будет установлен ни одним из них, а значит повторной передачи кадров не будет. Зато узел B на входе получит сумму сигналов и не сможет корректно принять ни один из них. Для того, чтоб такой ситуации не произошло необходимо ограничить размер домена коллизий и минимальный размер кадра. Не трудно догадаться, что эти величины прямо пропорциональны друг другу. В случае же если объем передаваемой информации не дотягивает до минимального кадра, то его увеличивают за счет специального поля pad, название которого можно перевести как заполнитель.

Таким образом чем больше потенциальный размер сегмента сети, тем больше накладных расходов уходит на передачу порций данных маленького размера. Разработчикам технологии Ethernet пришлось искать золотую середину между двумя этими параметрами, и минимальным размером кадра была установлена величина 64 байта.

Витая пара и дуплексный режим рабты

Витая пара в качестве среды передачи отличается от коаксиального кабеля тем, что может соединять только два узла и использует разделенные среды для передачи информации в разных направлениях. Одна пара используется для передачи (1,2 контакты, как правило оранжевый и бело-оранжевый провода) и одна пара для приема (3,6 контакты, как правило зеленый и бело-зеленый провода). На активном сетевом оборудовании наоборот. Не трудно заметить, что пропущена центральная пара контактов: 4, 5. Эту пару специально оставили свободной, если в ту же розетку вставить RJ11, то он займет как раз свободные контакты. Таким образом можно использовать один кабели и одну розетку, для LAN и, например, телефона. Пары в кабеле выбраны таким образом, чтоб свести к минимуму взаимное влияние сигналов друг на друга и улучшить качество связи. Провода одной пару свиты между собой для того, чтоб влияние внешних помех на оба провода в паре было примерно одинаковым.
Для соединения двух однотипных устройств, к примеру двух компьютеров, используется так называемый кроссовер-кабель(crossover) , в котором одна пара соединяет контакты 1,2 одной стороны и 3,6 другой, а вторая наоборот: 3,6 контакты одной стороны и 1,2 другой. Это нужно для того, чтоб соединить приемник с передатчиком, если использовать прямой кабель, то получится приемник-приемник, передатчик-передатчик. Хотя сейчас это имеет значение только если работать с каким-то архаичным оборудованием, т.к. почти всё современное оборудование поддерживает Auto-MDIX - технология позволяющая интерфейсу автоматически определять на какой паре прием, а на какой передача.

Возникает вопрос: откуда берется ограничение на длину сегмента у Ethernet по витой паре, если нет разделяемой среды? Всё дело в том, первые сети построенные на витой паре использовали концентраторы. Концентратор (иначе говоря многовходовый повторитель) - устройство имеющее несколько портов Ethernet и транслирующее полученный пакет во все порты кроме того, с которого этот пакет пришел. Таким образом если концентратор начинал принимать сигналы сразу с двух портов, то он не знал, что транслировать в остальные порты, это была коллизия. То же касалось и первых Ethernet-сетей использующих оптику (10Base-FL).

Зачем же тогда использовать 4х-парный кабель, если из 4х пар используются только две? Резонный вопрос, и вот несколько причин для того, чтобы делать это:

• 4х-парный кабель механически более надежен чем 2х-парный.
• 4х-парный кабель не придется менять при переходе на Gigabit Ethernet или 100BaseT4, использующие уже все 4 пары
• Если перебита одна пара, можно вместо нее использовать свободную и не перекладывать кабель
• Возможность использовать технологию Power over ethernet

Не смотря на это на практике часто используют 2х-парный кабель, подключают сразу 2 компьютера по одному 4х-парному, либо используют свободные пары для подключения телефона.

Gigabit Ethernet

В отличии от своих предшественников Gigabit Ethernet всегда использует для передачи одновременно все 4 пары. Причем сразу в двух направлениях. Кроме того информация кодируется не двумя уровнями как обычно (0 и 1), а четырьмя (00,01,10,11). Т.е. уровень напряжения в каждый конкретный момент кодирует не один, а сразу два бита. Это сделано для того, чтоб снизить частоту модуляции с 250 МГц до 125 МГц. Кроме того добавлен пятый уровень, для создания избыточности кода. Он делает возможной коррекцию ошибок на приеме. Такой вид кодирования называется пятиуровневым импульсно-амплитудным кодированием (PAM-5). Кроме того, для того, чтоб использовать все пары одновременно для приема и передачи сетевой адаптер вычитает из общего сигнала собственный переданный сигнал, чтоб получить сигнал переданный другой стороной. Таким образом реализуется полнодуплексный режим по одному каналу.

Дальше - больше

10 Gigabit Ethernet уже во всю используется провайдерами, но в SOHO сегменте не применяется, т.к. судя по всему там вполне хватает Gigabit Ethernet. 10GBE качестве среды распространения использует одно- и многомодовое волокно, с или без уплотнением по длине волны , медные кабели с разъемом InfiniBand а так же витую пару в стандарте 10GBASE-T или IEEE 802.3an-2006.

40-гигабитный Ethernet (или 40GbE ) и 100-гигабитный Ethernet (или 100GbE ). Разработка этих стандартов была закончена в июле 2010 года. В настоящий момент ведущие производители сетевого оборудования, такие как Cisco, Juniper Networks и Huawei уже заняты разработкой и выпуском первых маршрутизаторов поддерживающих эти технологии.

В заключении стоит упомянуть о перспективной технологии Terabit Ethernet . Боб Меткалф, создатель предположил, что технология будет разработана к 2015 году, и так же сказал:

Чтобы реализовать Ethernet 1 ТБит/с, необходимо преодолеть множество ограничений, включая 1550-нанометровые лазеры и модуляцию с частотой 15 ГГц. Для будущей сети нужны новые схемы модуляции, а также новое оптоволокно, новые лазеры, в общем, все новое

UPD : Спасибо хабраюзеру , что подсказал, про то что разъем, который я всю жизнь называл RJ45 на самом деле 8P8C .
UPD2: : Спасибо пользователю , что объяснил, почему используются контакты 1,2,3 и 6.

Недавно я посетил интернет-форум, на котором люди обсуждали свои 1-гигабитные волоконные интернет-соединения. «Повезло им!» — подумал я. Но действительно ли в везении дело? Если вы заметили, что вместо 1 Гбит/с вы получаете порядка 80 Мбит/с, или даже меньше, проблема можем заключаться в неправильном Ethernet кабеле.

В этой статье мы расскажем, как правильно выбрать Ethernet кабель для максимальной скорости интернет-соединения.

WiFi против Ethernet

Давайте сразу выясним, что Ethernet кабель обеспечивает более высокие скорости интернет-соединений, чем Wi-Fi. Да, беспроводная сеть – это очень удобно, но, если вы хотите получить максимальную скорость интернета, тогда вам следует использовать Ethernet кабель.

Ethernet на помощь!

Естественно, если у вас есть проводная сеть и очень быстрый широкополосный интернет, вы не хотите использовать соединение 100 Мбит/с (Fast Ethernet) между вашим компьютером и модемом вашего провайдера. Это было бы глупо! Вам нужен гигабитный интернет.

Все, что вам нужно, это подключить все ваши домашние устройства с помощью недорогих Ethernet кабелей Cat 6, а также использовать дешевые гигабитные коммутаторы в качестве «узлов» для соединения ваших устройств.

Моя домашняя сеть выглядит следующим образом:

Довольно просто, не правда ли?

Оранжевая линия — кабель Ethernet Cat 6. Вы просто подключаете компьютеры, роутеры, ноутбуки с помощью этих кабелей, и все «просто работает».

Тем не менее, вам стоит обратить внимание, что некоторые ноутбуки поставляются с дешевыми встроенными адаптерами Fast Ethernet, которые предлагают скорость соединения не выше 100 Мбит/с. Если у вас произошла такая ситуация с компьютером, купите гигабитный USB-ethernet адаптер.

Но какие коммутаторы и Ethernet кабели следует купить?

Это тоже довольно легкий вопрос.

В качестве Ethernet коммутаторов вам нужен качественный «гигабитный Ethernet-коммутатор». Мы советуем приобрести 8-портовый D-Link Gigabit DGS-108, который прекрасно подходит для домашнего использования.

Этот коммутатор очень удобен в использовании: когда вы подключаете Ethernet кабель, и разъем мигает зеленым, тогда он работает на скорости 1 гигабит. Если индикатор оранжевый – скорость всего лишь 10 или 100 Мбит/с. Таким образом, вы можете определить, какой Ethernet адаптер используется в вашем компьютере, о чем мы уже говорили выше.

Что касается Ethernet кабелей, вам просто нужно убедиться, что вы используете Cat 6 (категории 6). Кабели Ethernet обычно имеют категорию, напечатанную на них, например:

Обратите внимание, что существуют и другие типы Ethernet кабелей, такие как Cat 5, Cat 5e, Cat 6a и т.д. Любой кабель, который имеет надпись Cat 6, является отличным вариантом для нашей ситуации (независимо от буквы в конце, если таковая имеется). Не следует покупать Ethernet кабели категории Cat 5, потому что они предназначены для работы в сетях менее 1 Гбит/с.

Кстати, разъемы на Ethernet кабелях не играют особую роль на качество и скорость сигнала. Четыре витые пары проводов внутри кабеля играют гораздо большее значение. Чем выше категория, тем быстрее кабель передаст данные. Вот почему вам следует использовать Cat 6 или выше. Cat 6 предназначен для гигабитного Ethernet!

Также вам не стоит переживать об экранировании, если вы покупаете готовый кабель. Просто убедитесь, что это Cat 6, и полный вперед!

Мы подготовили несколько советов и заметок об использовании Ethernet кабелей по всему дому:

• Не разматывайте сетевой кабель;
• Не зажимайте кабель в дверях;
• Не сгибайте кабель под прямым углом; закругляйте его по углам.

Ethernet кабель Cat 6 немного прочнее, чем другие, потому он имеет пластиковый сердечник, который вмещает витые пары проводов. Но вы все равно не должны злоупотреблять прочностью кабеля. Чем больше вы будете сжимать кабель, тем больше будут сдвигаться провода внутри, и тем ниже будет скорость передачи данных.

Используя несколько простых советов, вы можете сделать свою домашнюю сеть максимально быстрой. 1 Гбит/с интернет-соединение не проблема, конечно, если ваш интернет-провайдер предлагает такой быстрый широкополосный доступ.