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PROTOCOLOS DE ALTA VELOCIDADE (6) |
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Autor : Welton Sthel Duque |
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contém figuras grandes. Aguarde a carga se a conexão estiver lenta)
SMDS
- Switched Multimegabit Data Services
Serviço de dados público de alta velocidade baseado em comutação de pacotes que permite performance do tipo das LANs em MANs ou WANs sem limite de distância.
Embora utilizando standards DQDB, o SMDS também pode ser utilizado sobre ATM.
Oferece um tamanho variável de pacote, redes privadas virtuais (Virtual Private Network), grupos fechados de utilizadores (Closed User Group) e velocidades entre 34 Mbps e 155 Mbps.
Figura 15 - Backbone de Pacotes
São protocolos de rede que operam em faixas acima de 1 Gbps. Existem várias vantagens da Gigabit Ethernet em relação a outros protocolos de alta velocidade. Dentre algumas que podemos citar :
- Facilidade de Migração – o Gigabit Ethernet mantém o mesmo formato de quadro, método de acesso, operação Full Duplex e controle de fluxo, e dispõe dos mesmos objetos de gerência de rede dos protocolos predecessores (Fast Ethernet);
- Operação Full e Half Duplex – quase todos os dispositivos Gigabit Ethernet do mercado suportam o modo Full Duplex;
- Controle de Fluxo – Mesmo controle de fluxo da Ethernet para evitar congestionamento e sobrecarga da rede. A técnica de retransmissão é a mesma (algoritmo de recuo binário exponencial). O CSMA/CD foi modificado para se manter o diâmetro de colisão a 200 metros, com exceção da operação no modo FULL DUPLEX, em que o método de acesso não sofreu modificações;
- Custo da Evolução – Preços bastante competitivos;
Emprego da tecnologia Gigabit Ethernet
O Gigabit Ethernet pode ser empregado para :
- Backbones a curta distância;
- Backbones de campus;
- Conexão de servidores, compondo “server farms”;
- Conexão de workstations de alto processamento;
- Migração de um backbone em anel FDDI para backbone de switches Gigabit Ethernet;
- Substituição de backbone que envolvem múltiplos switches 10/100 por um ou mais switches 100/1000;
- Upgrade de conexão de workstations de alto desempenho;
Figura 16 - Aumento de banda do cabeamento do backbone (link entre switches)-
Existem, basicamente, quatro dispositivos que se fazem necessários para se fazer um upgrade de uma rede Fast Ethernet para Gigabit Ethernet:
-
Gigabit Ethernet
Network Interface Cards (NIC’s);
-
Switches agregados
Ethernet/Fast Ethernet/Gigabit Ethernet;
-
Switches Gigabit
Ethernet;
- Repetidores Gigabit Ethernet (Ou Distribuidores Bufferizados);
Ajuste do Gigabit - Carrier Extension
A fim de ser possível manter as distâncias máximas do 100BASE-T (200 metros entre duas estações, com 1 repetidor entre elas), uma vez que o tempo de bit teria que ser dez vezes menor para que se pudesse chegar ao gigabit/s, foi necessário modificar a camada MAC. Se mantivesse o tamanho do quadro, 2 estações a 200 metros de distância não poderiam detectar a colisão se ambas transmitissem, ao mesmo tempo, um quadro de 64 bytes, o que causaria colisão na rede.
Foi, então, desenvolvido um mecanismo que permite distâncias de 200 metros, chamado “Carrier Extension” (Extensão de Portadora).
A camada MAC do Gigabit Ethernet
O tempo mínimo para se detectar uma colisão é o tempo que um sinal de desloca de um extremo ao outro do cabo. Na Ethernet e na Fast Ethernet o tempo de bit (bit time) é de 64 bytes, que é o tempo mínimo para se detectar uma colisão.
Na Gigabit Ethernet o slot time foi aumentado para 512 bytes para compensar o aumento de velocidade que é 10 vezes maior em relação ao Fast Ethernet.
Manteve-se o tamanho mínimo do quadro de 64 bytes, mas foram incluídos símbolos especiais, fora do campo de dados, chamados “Carrier Extension” (Extensão de Portadora) para permitir o slot time de 512 bytes.
Figura 17 - Carrier Extension no Gigabit Ethernet
Como o Carrier Extension vem após o FCS, a verificação de checksum é feita apenas para o quadro original e a extensão de portadora não é verificada pelo receptor. A subcamada LLC não trata os símbolos de extensão.
Se temos o menor quadro possível, 64 bytes de pacote, e 512-64 = 448 bytes de Carrier Extension, o throughput efetivo do Gigabit Ethernet, seria de 64/512 * 1 Gbps = 125 Mbps, 12,5% da capacidade total da rede.
Se considerarmos que os tamanhos médios dos quadros nas redes Ethernet fica em torno de 200 bytes, teríamos um throughput médio efetivo, oferecido pela Gigabit Ethernet de 300 a 400 Mbps.
Cabe, então, aos administradores de rede calcular o quanto a sua rede ganhará em throughput em uma eventual migração para Gigabit Ethernet e avaliar se será realmente vantajosa esta migração.
Veja a seguir alguns padrões Gigabit Ethernet já definidos pelo IEEE.
IEEE 802.3z – 1000BASE-X (Março de 1988)
O padrão 1000BASE-X está baseado no padrão ANSI X3T9.3 Fiber Channel Physical Layer. O padrão Fiber Channel especifica os meios para interconexão de dispositivos de informática (DTE’s, sistemas de armazenamento, periféricos, mainframes, etc, a uma velocidade de 800 Mbps.), e prevê uma arquitetura em 4 camadas
As duas camadas inferiores foram modificadas para permitir a transmissão a 1000 Mbps e são usadas no Gigabit Ethernet.
- FC-0 – Interface e meio;
- FC-1 – Codificação/Decodificação;
A 1000BASE-X é dividida em 3 formas de implementação:
- Fibra ótica Multimodo 62,5/125 micron (2 fibras);
- Implementação de backbones mais curtos e cabeamento horizontal;
- Comprimento de onda de 850 nanometros;
- Método de sinalização: 8B/10B;
- Distância máxima de 220 metros ou 500 metros, dependendo do tipo de fibra ótica multimodo;
- Menor custo;
Protocolo 1000BASE-LX com fibra óptica monomodo
- Fibra ótica monomodo com diâmetro de 9 microns (2 fibras);
- Implementação de backbones;
- Comprimento de onda de 1300 nanometros;
- Método de sinalização: 8B/10B;
- Distância máxima de 5000 metros;
Protocolo 1000BASE-LX com fibra óptica multimodo
- Fibra ótica multimodo com diâmetro interno de 50 microns (2 fibras);
- Implementação de backbones;
- Comprimento de onda de 1300 nanometros;
- Método de sinalização: 8B/10B;
- Distância máxima de 550 metros;
- Cabo de cobre “twinax” STP de 150 ohm (2 pares);
- Interligação de equipamentos no mesmo bastidor – patch cables;
- Método de sinalização: 8B/10B;
- Distância máxima de 25 metros.
Figura 18 - Codificação 8B/10B NRZI do 1000BaseSX, LX e CX
IEEE 802.3ab – 1000BASE-T (Junho de 1999)
A 1000Base-T é a especificação de Gigabit Ethernet sobre par trançado não blindado, (UTP), e possui atualmente somente uma única forma de implementação com as seguintes características :
- Cabo de cobre UTP categoria 5 em diante, 100 ohms (4 pares) a Gigabit Ethernet Alliance recomenda a utilização de cabeamento especificado como Categoria 5E (categoria 5 Enhanced), também conhecido como Categoria 5+;
- Transmissão simultânea nos quatro pares (Dual Duplex)
- Método de codificação PAM5 (Pulse Amplitude Modulation – 5 Níveis), permitindo freqüências de sinalização de 125 Mhz. Bastante similar ao MLT-3 do Fast Ethernet, porém com 5 níveis de tensão diferentes.
- Cabeamento horizontal, interligação de hubs - DTE’s;
- Distância máxima de 100 metros Hub - DTE, 200 metros DTE - Hub - DTE;
A tecnologia 1000BASE-T possibilita a comunicação FULL DUPLEX nos mesmos pares, graças à implementação dos “Circuitos Híbridos” nas duas pontas de um enlace. Os Circuitos Híbridos conseguem separar o sinal emitido do sinal recebido através da diferença de suas fases.
Figura
19 – Circuitos Híbridos
A EIA/TIA chamada oficialmente de “Additional Trasmition Perfomance Guidelines for 4-Pair 100Ω Enhanced category 5 Cabling” publicado no Adendo 5 da norma EIA/TIA 569-A standard-5. A categoria 5E, assim como a Categoria 5, define as freqüências máximas no cabo a 100 MHz e exige pequenas melhorias em relação ao cabo Categoria 5 nos índices de Crosstalk NEXT, ELFEXT e Perda de Retorno.
Estrutura de camadas do Gigabit Ethernet
Figura
20 - Camadas
Gigabit Ethernet
Arquitetura de
protocolos da Gigabit Ethernet
Figura 21 - Arquitetura de protocolos Gigabit Ethernet
