Почему стандарты Ethernet написаны в формате 10/100/1000? Почему не только 1000?

Они включают это, потому что не все порты могут работать на нескольких скоростях или на определенных скоростях.

Запуск только с одной скоростью был, вероятно, наиболее распространенным, когда 100BASE-TX впервые вышел, а ряд коммутаторов установили 100BASE-TX порты в качестве портов восходящей линии связи с портами 10BASE-T для обеспечения доступа. Тем не менее, для многих портов на базе GBIC /SFP обычно работает только с определенной скоростью (например, 100 Мбит /с или 1000 Мбит /с).

Перемещаясь вперед, вы начнете видеть поддержку для снижения низких скоростей. Cisco больше не поддерживает 10BASE-T своими новыми портами «multi-Gig». Я не уверен, является ли это выбором дизайна Cisco, а также частью поправки IEEE 802.3bz, которая все еще находится в работе.

Вы также найдете большинство (все AFAIK, но не на 100%) порты на платформе Cisco Nexus больше не будут поддерживать 10BASE-T и обозначаются как 100/1000 портов (или 1000/10000 портов, которые не поддерживают 100BASE-TX).

И это не только Cisco. Другие поставщики, предоставляющие возможности 10G, часто ограничивают порты скоростью 1 /10G или 100/1000/10000. В качестве примера у HP есть несколько продуктов, которые следуют двухскоростной модели, и Extreme имеет тенденцию использовать трехскоростную модель для своих медных портов 10G.

Все три скорости (10, 100, 1000) проходят через одну и ту же физическую проводку: неэкранированная витая пара ( UTP ). UTP состоит из 4 пар проводов (8 общих проводов) - каждая пара скручены друг вокруг друга . Каждая пара проводов работает вместе для отправки сигналов на другой конец.

Что позволяет одному и тому же физическому кабелю переносить биты по всему проводу с такой большой скоростью, это разные способы использования каждой из четырех пар проводов. Нам нужно обсудить три отдельных идеи: стандарты и использование провода, переданные биты и частоту.

Стандарты и использование проводов

Например, 100BASE-TX является преобладающим стандартом, который регулирует скорость передачи 100 Мбит /с по UTP. Он делает это, выделяя одну пару проводов для передачи, а другая пара проводов для приема - остальные две пары не используются.

1000BASE-T - это преобладающий стандарт, который регулирует скорость передачи 1000 Мбит /с UTP. Он делает это, используя все четыре пары проводов, в то же время, в обоих направлениях. Каждая пара отвечает за одновременную передачу трафика в 250 Мбит /с, обеспечивая полную пропускную способность 1000 Мбит /с или 1 Гбит /с.

Переданные биты

Одно из других различий между 100BASE-TX и 1000BASE-T заключается в том, что каждый передающий бит по каналу по-разному.

В принципе, в любой момент времени определенный сигнал напряжения на проводе представляет определенное значение. В 100BASE-TX существует только два возможных значения: значение 0 или значение 1 . Можно сказать, что в любом конкретном случае один бит может быть передан по сети .

В 1000BASE-T есть возможные значения напряжения four , которые могут существовать на проводе: 00 01 10 11 . Или, иначе говоря, каждый экземпляр сигнала, подаваемого на UTP в стандарте 1000BASE-T, передает два бита за раз.

Частота

100BASE-TX вызывает частоту 100 МГц , что означает, что каждый сигнал может быть применен и читать на другой стороне 100 миллионов раз в секунду. Это заканчивается тем, что каждая пара проводов может передавать либо 1, либо 0. Это то, что получает 100BASE-TX свою скорость 100 Мбит /с, потому что каждый «экземпляр» применяемого сигнала приравнивается к одному передаваемому биту. И так как используются две пары (по одному в каждом направлении), это соответствует 100 Мбит /с в одном направлении и 100 Мбит в секунду или всего 100 Мбит /с в полнодуплексном режиме.

1000BASE-T требует использования частоты 125 МГц, что означает, что сигнал можно считывать (пару) проводов 125 миллионов раз в секунду. Поскольку каждый экземпляр сигнала, применяемого в 1000BASE-T, посылает два бита по проводу, это означает, что каждая пара может передавать 250 миллионов бит по проводам в секунду или 250 Мбит /с. Поскольку используются четыре пары, это дает в общей сложности 1000 Мбит /с или скорость 1 Гбит /с.

Резюме

Вот некоторые из методов, которые одна физическая спецификация кабелей (UTP) может передавать данные с такой большой скоростью (10 Мбит /с, 100 Мбит /с, 1000 Мбит /с или 10/100/1000). Подумайте об этом с точки зрения эволюции технологии - инженеры нашли новые способы передачи данных по одному и тому же кабелю. Таким образом, одиночный провод может выполнять несколько скоростей одновременно. Один провод UTP может выполнять 10, 100 или 1000 миллионов бит в секунду, поэтому провода и интерфейсы маркируются 10/100/1000.

^{Я боюсь, что я не знаю особенностей того, как переданные биты 10BASE-T передаются по проводам, поэтому я не могу описать, как это работает, как я сделал два других стандарта}

Это действительно сводится к необходимости поддержки устаревших устройств и кабелей. Cisco имеет довольно хороший документ, Технологии Ethernet , который объясняет многое в глубину.

Ethernet работает очень долго. Он был коммерциализирован в 1981 году со скоростью 10 Мбит /с. Сначала это было довольно дорого.

Я помню, что Ethernet-карты стоили 750 долларов в то время, когда это было много денег. Потребовалось много лет и много аргументов, чтобы достичь 100 Мбит /с, и немного времени для текущего стандарта 100BASE-TX появится в качестве победителя. В то время это было довольно дорого по сравнению с 10BASE-T, поэтому оно было отнесено к центрам обработки данных и высокоскоростным потребностям в течение длительного времени. Порты были построены с обратной совместимостью с 10BASE-T, поскольку это было наиболее распространено там, и вам может потребоваться установить соединение с коммутатором, маршрутизатором и т. Д.

Цена 100 Мбит /с, наконец, снизилась при выпуске 1000Base-T. Опять же, это было довольно дорого по сравнению с 100Base-TX, и он оставался в центрах обработки данных большими серверами в течение долгого времени, прежде чем цена снизилась. И он должен быть совместим с более распространенными медленными скоростями.

10GBASE-T теперь находится в превосходном положении, которое используется, главным образом, в центрах обработки данных и на серверах. Он также в конечном итоге станет основным, встроенным в большинство нового оборудования, но ему потребуется поддерживать обратную совместимость в течение многих лет.

40 и 100 Гбит /с Ethernet в настоящее время имеют нишу на рынке, и рыночные силы будут определять, какой и какой стандарт каждого из них становится наиболее распространенным. По мере того как они станут более распространенными, цены на 10GBASE-T упадут.

R & D уже был выполнен для более медленных скоростей, а ethernet в основном построен на чипе, поэтому он действительно не стоит больше предлагать более медленные скорости, поскольку есть еще устаревшие устройства, вокруг которых требуется более медленные скорости.

Документ Cisco в приведенной выше ссылке был написан давно, но принципы все еще действительны, и первый вопрос - это в основном то же самое, о чем вы просите.

  

Вопросы по обзору

     

Q - Должны ли не все сети 10Base-T обновляться до 100 Мбит /с? Зачем   или почему бы и нет?

     

A - Не обязательно - если текущая сеть 10Base-T является ретрансляционной,   замена повторителей на 10/100 ненасыщающих переключателей   приводят к автоматическому n раз увеличению среднего доступного   пропускной способности для каждой конечной станции.

     

Q - Какие версии 100Base рекомендуется? Почему?

     

A - 100Base-TX рекомендуется, если горизонтальная проводка - это категория 5 или   лучше UTP. Если горизонтальная кабельная система является категорией 3, то 100BaseT4 может быть   но может быть трудно приобрести (в некоторых сообщениях указывается, что   потому что 100Base-TX был доступен более чем за год до T4, он   захватили до 95% рынка). 100Base-T2 не   доступны.

     

Q - Какие версии 1000Base рекомендуются? Где бы они были   используется?

     

A - 1000Base-T, рекомендуется, если горизонтальная проводка - это категория 5   или лучше UTP. 1000Base-SX можно использовать, если горизонтальная кабельная система   многомодовое оптическое волокно, а также для некоторых многомодовых опор.   1000Base-LX может использоваться как для одномодовых, так и для многомодовых оптических   волокна (см. таблицу 7-5). 1000Base-CX может использоваться для коротких передач   перемычки для оборудования до 25 метров.

     

Q - Какие типы кабелей следует использовать для новых сетей? Для обновления   существующих сетей? Почему?

     

A - Новые или заменяющие UTP-ссылки могут быть категории 5E или лучше разрешить   для роста скорости передачи данных до 1000 Мбит /с. Многомодовое волокно может использоваться как   указанных в таблице 7-5 для 1000Base-SX, или как указано в параграфе   следуя таблице 7-5 для 1000Base-LX. (Эти волокна также обеспечат   будущая поддержка более коротких расстояний [от 100 до 300 метров,   в зависимости от длины волны] при 10000 Мбит /с.) Чтобы быть действительно надежным в будущем   и чтобы вы могли работать на более длинных дистанциях   позвоночника, выберите одномодовое волокно.

     

Q - Откуда вы знаете, когда необходимо обновить сеть? Где вы   начать?

     

A - Существует несколько способов:

     

• Ваши пользователи скажут вам (но часто только после того, как они пересекли порог фрустрации).
  
• Ваша система управления сетью должна быть способна указывать характеристики нагрузки для каждого порта DCE.
  
• Ваша организация рассматривает возможность добавления новых приложений (таких как мультимедиа), которые потребуют большей пропускной способности связи.
  
• Ваша организация растет, и в соответствующих местах недостаточно портов DCE для размещения дополнительных пользователей.
  

После того, как вы определили необходимость, вы можете рассмотреть варианты.   Помните, что сетевые элементы с самым продолжительным сроком полезного использования   а также сетевые серверы и сетевые коммутаторы).   также быть самым дорогим для замены. Выберите с прицелом на будущее   роста ирассмотрите возможность повторного использования этих элементов, где это возможно.

Pure Ethernet-концентраторы, используемые для запуска только one , - вы не сможете подключить 10-мегабитное устройство (или другой концентратор, коммутатор, маршрутизатор с такой скоростью) до концентратора 100 мбит. Это было крайне неудобно, поэтому построены двухскоростные хабы (в основном двухпортовый коммутатор). Это был прорыв для 100-мегабитного Ethernet на рынках домашних /SOHO. То же самое, конечно, для коммутаторов с портами dualspeed. Маркетинговый термин, отличающийся от старого односкоростного материала, был «10/100», и он был настолько продан, что вы даже не можете себе представить.

Порты обозначены как «10/100/1000», чтобы показать их совместимость - такой порт будет связываться с другим портом с максимальной взаимной скоростью. Это хороший способ обновить вашу сеть, когда вы идете. Многие начали со 100 Мбит /с, или даже 10 Мбит /с, и, заменив устройства с течением времени, они начинают связываться с более высокими скоростями.

Тем не менее, стандарты PHY - только одна скорость: 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T, 10GBASE-SR, ... Нет никакой обязательной совместимости для порта 100BASE-TX для также поддерживают 10BASE-T, но он является дополнительным и чрезвычайно распространенным. Таким образом, порт с несколькими скоростями совместим с несколькими различными PHY.

Идеальная совместимость с нисходящими частотами заканчивается 10G-портами, которые очень часто поддерживают только 1G и не имеют более медленной скорости.