Optički eternet
Optički eternet (engl. Ethernet over optical fiber) je pojam koji se odnosi na tehnologije eternet protokola lokalnih računarskih mreža, koje svoj rad zasnivaju na prenosu podataka optičkim putem. Kao i kod standardnog eterneta, rad i specifikacije opisani su velikim brojem IEEE standarda. Optičke eternet mreže u topologiji od tačke do tačke (engl. point-to-point), zvezde ili stabla. Kao medijum koristi se optički kabl. Optički eternet prvobitno je imao funkciju okosnice među mrežama i distribucije podataka na većim udaljenostima, da bi padom cena komponenti počeo da se koristi i u deljenju zajedničkih resursa u lokalnoj mreži, kao i u pristupu internetu.
Optički eternet do detalja predstavlja tehnologiju koja se koristi za prenos signala, potom način kako stanice pristupaju datoj mreži, način signalizacije i kodiranja informacija i veličinu i format paketa informacije koji se koristi pri komunikaciji.
Optičke lokalne mreže[uredi | uredi izvor]
Postoji nekoliko rešenja za optičke lokalne mreže, koja su standardizovale različite organizacije. Osnovna ideja primene optičkih kablova kao medijuma bila je povećanje brzine prenosa podataka. Različite industrijske grupacije predložile su dve nove vrste prstenastih lokalnih mreža, zasnovanih na optičkim kablovima. Jedna je nazvana interfejs za podatke distribuirane optičkim vlaknom FDDI (engl. Fiber Distributed Data Interface), a druga jednostavno optički kanal (engl. Fibre Channel). Rad sa stanicama (računarima) kod oba sistema je bio dosta složen, tako da se ovi sistemi nisu probili do nivoa lokalnih mreža, već su se koristili samo kao okosnica mreže. Prve eternet optičke tehnologije razvijene su upravo kao okosnica mreže, odnosno za povezivanje lokalnih mreža u različitim zgradama ili za povezivanje udaljenih razvodnika unutar iste zgrade. Dok je današnji optički eternet našao svoju primenu, kako u radu sa računarima i unutar lokalne mreže, tako i MAN i WAN mrežama, a dostigao je FDDI i Fibre Channel u pogledu brzine[1].
FOIRL[uredi | uredi izvor]
Prvi standard optičkog eterneta je FOIRL (engl. Fiber Optic inter-Repeater Link). Originalni DIX Eternet standard definisao je deo mreže od tačke do tačke koji se mogao koristiti za povezivanje repetitora na većim udaljenostima. Ovaj standard nije definisao nikakve specifikacije u vezi sa medijumom. Kasnije, organizacija IEEE je unapredila ovaj standard i objavila svoju verziju 1989. godine. Standard je upravo definisao ovaj sistem kao okosnicu, predviđen je da poveže udaljene delove eterneta na rastojanjima do 1 km, a s obzirom da je prenos signala optičkim vlaknom imun na elektromagnetne smetnje (na primer grmljavinu) sistem je bio idealan za povezivanje repetitora na krajevima segmenata mreža u različitim zgradama[2].
Razveden optički eternet[uredi | uredi izvor]
Dok se čekalo na novi set specifikacija proizvođači su napravili nove uređaje koji su se mogli povezati vlaknom, omogućavajući personalnim računarima pristup mreži preko FOIRL segmenta. Ove izmene su prihvaćene i dodate u novi standard IEEE 802.3j 1993. godine, 10Base-F sistem.
Sistem 10Base-F[uredi | uredi izvor]
Sistem 10Base-F je sistem tehnologija eterneta putem optičkog kabla, za rad na brzinama od 10Mb/s. Zamenio je originalnu FOIRL specifikaciju, zadržavajući kompatibilnost sa napravljenom opremom. Kad se pomene sistem 10Base-F, pomisli se na jednu od njegovih varijanti 10Base-FL. Maksimalna dužina segmenta u ovom sistemu je 2000 m (ovo rastojanje se pritom odnosi na rastojanje od čvora do razvodnika). Ako bi se primenila FOIRL oprema ta dužina bi bila 1000 m[3].
Ovaj standard zahteva za svaki link fiber-optički kabl 62.5/125 µm (jezgro/omotač dijametar), maksimalna brzina rada u osnovnom opsegu učestanosti je 10 Mb/s. Postoje tri tipa ovog sistema: 10Base-FB (engl. Fiber backbone), 10Base-FP (engl. Fiber passive) i 10Base-FL (engl. Fiber link).
U sledećoj tabeli su date specifikacije 10Base-FL sistema[4].
| 10Base-FL | ' |
| Brzina emitovanja | B = 10 Mb/s |
| Prenos se vrši u osnovnom opsegu učestanosti | — |
| Maksimalna dužina kabla | lmax = 2000 m |
| Multimodno vlakno 62,5/125μm slabljenja | α ≤ 3,5 dB/km |
| Izvor laser (850 nm) snage | pt = - 20 dBm до -12 dBm |
| Detektori su pin fotodiode | pr = -32,5 dBm до -12 dBm |
| ST konektori slabljenja | Fc = 0,75 dB |
| Mančester kodiranje preuzeto iz 10Base-T | — |
Komutiran optički eternet[uredi | uredi izvor]
Sistem 100Base-T (brzi eternet) je tip komutiranog eterneta na neoklopljenim upredenim paricama, dok je to kod optičkog eterneta sistem 100Base-FX baziran na optičkom vlaknu kao medijumu za prenos i dvosmerno komuniciranje. Naime, kod ovog sistema jedno višerežimsko vlakno se koristi za odlazni, dok se drugo koristi za dolazni saobraćaj - potpun dupleks. Kod sistema baziranih na optičkim vlaknima, pa i 100Base-FX sistema, stanice se povezuju segmentima od tačke do tačke. Kako je potpunim dupleksom omogućena simultana komunikacija između stanica (stanica — stanica, komutator — stanica ...) kod ovih sistema ne dolazi do sukobljavanja. Potpun dupleks kao vid komunikacije omogućava obema povezanim stanicama da istovremeno i šalju i primaju podatke, što duplira kapacitet linka i na taj način 100Base-FX sistem postiže brzine 100Mb/s u oba smera.
Druga, a u slučaju optičkog eterneta bitnija prednost dvosmernog vida komunikacije je ta da maksimalna dužina segmenta više nije ograničena vremenskim ograničenjima poludupleksnog eterneta sa deljenim kanalom. CSMA/CD algoritam nije podržan, 100Base-FX sistem ne dozvoljava razvodnike. Kod potpunog dupleksa jedina ograničenja su određena osobinama medijuma kao nosioca signala. Upredene parice su ograničene karakteristikama bakra kao nosioca signala što u tom slučaju i ne predstavlja vidno poboljšanje, dok kod optičkog vlakna kao medijuma segment može biti dramatično duži. Na primer, 100Base-FX koristi obično višerežimsko vlakno koje je ograničeno na dužinu od 412 m pri poludupleksnom vidu komunikacije, dok je koristeći isti medijum moguće postići udaljenosti do 2 km pri potpunom dupleksnom vidu komunikacije. Funkcionisanje potpunog dupleksa definisano je marta 1997. godine standardom 802.3x, koji takođe navodi mehanizme za kontrolu toka preko kanala sa dvosmernom komunikacijom (MAC kontrola i PAUSE mehanizam).
Gigabitni optički eternet, da bi obezbedio kompatibilnost sa prethodnim verzijama ima podržan režim rada u poludupleksu, dok je podrazumevani režim potpun dupleks. Pretpostavka je da se u ovom slučaju koristi razvodnik za povezivanje. Kako je brzina slanja okvira 100 puta brža nego kod sistema 10Base-F maksimalna udaljenost bi trebalo da bude 100 puta manja (umesto 2.500 m, 25 m). Komitet za mreže je uneo dve dopune u standard 802.3z da bi se izbegao ovaj slučaj. Prva se odnosi na proširenje nosioca podataka (engl. carrier extension) koja nalaže hardveru da svojim resursima dopuni normalan okvir do 512 bajtova i druga, bujica okvira (engl. frame bursting) koja omogućava pošiljaocu da u jednom prenosu pošalje ulančanu sekvencu više okvira. Uvedene osobine proširuju radijus mreže na 200 m[1].
Gigabitni optički eternet[uredi | uredi izvor]
Eterneti od 10/100 Mbps su uglavnom zasnovani na bakarnom medijumu, koaksijalnom kablu ili upredenim bakarnim paricama (engl. Unshielded twisted pair - UTP). Prenos signala na široko rasprostranjenoj Kategoriji 5 UTP-a brzinom od 1000 Mbps, predstavljao je veliki izazov za dizajnere silicijumskih čipova, jer to zahteva ogromno procesiranje signala da bi se umanjili negativni efekti u bakarnim paricama (kao što su ISI inter-simbolska interferencija koja se javlja usled ograničene širine propusnog opsega kanala, kao i preslušavanja signala između parova bakarnih parica). Iako je sada gigabitni eternet uglavnom zasnovan na UTP kablu, rani gigabitni eternet je bio zasnovan na optičkom interfejsu. Fiber ima prednost što ga odlikuju malo slabljenje signala i veliki propusni opseg. Pogodan je za prenose duž okosnice mreže, što je i bila glavna namena ranog gigabitnog eterneta. Gigabitni eternet je prvo standardizovan na optičkom fiberu 1998. godine. IEEE standard 802.3z je ratifikovao dva dizajna za prenos signala gigabitnog eterneta: sisteme 1000Base-SX i 1000Base-LX[5].
Sistem 1000Base-SX[uredi | uredi izvor]
Sistem 1000Base-SX (engl. short wavelength) koristi lasere male talasne dužine 850 nm na multimodnim optičkim vlaknima (770-860 nm dozvoljeno po specifikacijama). Da bi očuvala nisku cenu gigabitnog eterneta, IEEE 802.3z organizacija je veoma koncizno definisala maksimalnu prenosnu razdaljinu 1000BASE-SX-a na 550m.
| ' | ' | ' | ' | ' | ' |
| 1000Base-SX | |||||
| Brzina emitovanja | B = 1 Gb/s | ||||
| Prenos se vrši u osnovnom opsegu učestanosti | — | ||||
| Izvor laser, opsega talasnih dužina (nm) | λ = 770 do 860 | ||||
| Snaga izvora (dBm) | pt = - 9,5 do 0 | ||||
| Fotodetektor osetljivosti (dBm) | pr = - 17 do 0 | ||||
| Multimodno vlakno dimenzija (μm) | — | 62,5 | 62,5 | 50 | 50 |
| Modalni propusni opseg (MHz/km) | — | 100 | 200 | 400 | 500 |
| Maksimalna dužina kabla (m) | lmax= | 220 | 275 | 500 | 550 |
| Multimodno vlakno 62,5/125 μm slabljenja | α ≤ 3,5 dB/km | ||||
| Multimodno vlakno 50/125 μm slabljenja | α ≤ 3,5 dB/km | ||||
| SC konektori slabljenja | Fc = 0,75 dB | ||||
| Kodiranje 8B10B | — | ||||
Sistem 1000Base-LX[uredi | uredi izvor]
Sistem 1000Base-LX (engl. long wavelength) koristi laser velike talasne dužine 1.310 nm na standardnom monomodnom ili multimodnom fiberu (talasne dužine 1.270-1.355 nm su dozvoljene), pri čemu radi na rastojanjima do 5 km. Prema standardima, minimalna dužina kabla između stanica za sve tipove kablova je 2 m.
| ' | ' | ' | ' | ' | |
| 1000Base-LX | |||||
| Brzina emitovanja | B = 1 Gb/s | ||||
| Prenos se vrši u osnovnom opsegu učestanosti | — | ||||
| Izvor laser, opsega talasnih dužina (nm) | λ = 1270 do 1355 | ||||
| Snaga izvora (dBm) | pt = - 11,5 do -3 | ||||
| Fotodetektor osetljivosti (dBm) | pr = - 19 do -3 | ||||
| Multimodno vlakno dimenzija (μm) | — | 62,5 | 50 | 50 | |
| Modalni propusni opseg (MHz/km) | — | 500 | 400 | 500 | |
| Maksimalna dužina kabla (m) | lmax= | 550 | 550 | 550 | |
| Multimodno vlakno 62.5/125 μm slabljenja | α ≤ 1,5 dB/km | ||||
| Multimodno vlakno 50/125 μm slabljenja | α ≤ 1,5 dB/km | ||||
| Monomodno vlakno dimenzija (μm) | 9/10 | ||||
| Maksimalna dužina kabla (km) | lmax= 10 | ||||
| Monomodno vlakno 9/125 μm slabljenja | α ≤ 0,4 dB/km | ||||
| SC konektori slabljenja | Fc = 0,75 dB | ||||
| Kodiranje 8B10B | — | ||||
Sistem 1000Base-ZX[uredi | uredi izvor]
Sistem 1000Base-ZX nije standardizovan IEEE standardima, odnosi se na industrijski razvijen gigabitni eternet, koji za prenos signala koristi lasere talasnih dužina 1550 nm, pritom postižući prenos signala na udaljenostima preko 70 km. Za prenos se koriste monomodna optička vlakna. Detektor je lavinska fotodioda.
| 1000Base-ZX | ' |
| Brzina emitovanja | B = 1 Gb/s |
| Izvor laser (1550 nm) snage (dBm) | pt = 0 до 5 |
| Fotodetektor osetljivosti (dBm) | pr = -23 do -3 |
| Monomodno vlakno dimenzija (μm) | 9/10 |
| Maksimalna dužina kabla (km) | lmax = 70 до 100 |
| Monomodno vlakno 9/125 μm slabljenja | α ≤ 0,3 dB/km |
| SC konektori slabljenja | Fc = 0,75 dB |
| 8B10B šema kodiranja | — |
10-gigabitni optički eternet[uredi | uredi izvor]
Tehnologija 10 gigabitnog eterneta predstavljala je daleko veći izazov od gigabitnog eterneta. Kada je standardizovan, prenos podataka brzinom od 10 Gb/s predstavljao je najnoviji i najmoderniji stepen tehnologije. Bilo je predloženo mnogo različitih šema za realizaciju. Kao što se i očekivalo, 10 gigabitni eternet je prvo standardizovan na optičkom fiberu kao prenosnom medijumu. Pri prenosu podataka brzinom od 10 Gb/s, 8B10B PCS kodiranje sa 25% neiskorišćenosti vodi do višesimbolske brzine prenosa 12,5 Gbaud/s, koja je dosta veća od tradicionalnog OC192/STM64 prenosa podataka.[6]. Da bi održao brzinu prenosa simbola, kao i da bi se smanjili troškovi i tehnički izazovi postavljeni pred primopredajnike, 10-gigabitni eternet koristi novi PCS način kodiranja (64B66B) sa samo 3% dodatnog saobraćaja.
Kao i kod gigabitnog eterneta, konfiguracije fizičkih slojeva 10-gigabitnog eterneta zasnovane su na predajnicima (laserima) sa opsezima emitovanja iz sva tri optička prozora. Prema tome imamo sledeće konfiguracije:
- 10GBASE-S (engl. short wavelength) opseg (840-860) nm
- 10GBASE-L (engl. long wavelength) opseg (1260-1355) nm
- 10GBASE-E (engl. extra long wavelength) opseg (1530-1565) nm
- 10GBASE-C (engl. Copper) bakarni kabl, upredene parice kategorije 6a.
U zavisnosti primene u LAN (10GBASE-R) ili WAN (10GBASE-W) mrežama, dalje su definisani sledeći standardi:
- 10GBASE-SR i 10GBASE-SW
- 10GBASE-LR, 10GBASE-LX4 i 10GBASE-LW
- 10GBASE-ER i 10GBASE-EW
- 10GBASE-CX4
Topologije za funkcionisanje na 10 Gb/s su poredive sa topologijom kod 1000BASE-X potpunog dupleksnog sistema, a isto tako su ekvivalentne topologijama kod WAN aplikacija. 10-gigabitni eternet je definisan samo za operisanje u potpunom dupleksnom modu.
Neke osobine 10-gigabitnog eterneta:
- Podržava potpun dupleksni MAC
- Postiže 10 Gb/s prenos informacija na XGMII.
- Podržava LAN PMD na 10 Gb/s kao i WAN PMD koji radi na SONET STS-192c/SDH VC-4-64c brzinama prenosa.
- Podržava kabliranja optičkim fiberima definisano sa ISO/IEC 11801: 1995.
- Dozvoljava produženje mreže do rastojanja od 40 km.
- Dozvoljena bitska greška BER 10−12.
| PHY standard | Talasna dužina (nm) | Dužina linka | Tip optičkog vlakna |
| 10GBASE-SR/W | 850 | 300/33 m | Multimodno vlakno 50/62,5 μm |
| 10GBASE-LRM | 1310 | 220 m | Multimodno vlakno 50/62,5 μm |
| 10GBASE-LX4 | 1310 | 300 m (WDM) | Multimodno vlakno 50/62,5 μm |
| -||- | -||- | 10 km | Monomodno vlakno 9/10μm |
| 10GBASE-LR/W | 1310 | 10 km | Monomodno vlakno 9/10μm |
| 10GBASE-ER/W | 1550 | 40 km | Monomodno vlakno 9/10μm |
Primena optičkog eterneta[uredi | uredi izvor]
Pored osnovne primene optičkog eterneta u lokalnim mrežama i distribucije podataka na veće udaljenosti u poslednje vreme razmatra kao rešenje za pasivne optičke mreže (engl. Passive optical networks — PON). Standardizovano je nekoliko alternativnih arhitektura za pristupne mreže od strane nekoliko različitih tela, a jedan od glavnih razdvajajućih faktora bio je noseći protokol. Otuda i pasivne mreže koje eternet koriste kao nosilac imaju naziv EPON (Eternet PON). Među PON specifikacijama, EPON je samo arhitektura pristupne mreže. PON ne vodi poreklo od mreža za javne komunikacije, već od mreža za prenos podataka u privatnim preduzećima. EPON je standardizovala radna grupa IEEE 802.3 — grupe koja vlada u svetu lokalnih mreža, ali ne i mnogo izvan toga. Eternet projekat “U prvoj milji” bio je prvi takav pokušaj izviđačka misija na još neistraženoj teritoriji. EPON je zahvatio industriju “preko noći” i kroz pet godina postao je standard u industriji. Ostaje pitanje da li će imati istih uspeha u pristupnim mrežama kao njegovi prethodnici u korporacijskim LAN mrežama.[7]
Druga primena optičkog eterneta je kao “eternet transportni mehanizam velike brzine za gradske mreže” (engl. Carrier ethernet). Izrazi “kerijer eternet” i “eternet gradska mreža” često se poistovećuju. Kerijer eternet definiše korišćenje eternet frejmova kao transportnog sredstva, čime omogućuje frejmovima da prenose IP pakete ili čak ATM (engl. asynchronous transfer mode) ćelije. Ova tehnologija takođe može predstavljati izazov za tradicionalnu SONET telefonsku infrastrukturu. Prednost eterneta u ceni i spajanje glasovnih, informacionih i video servisa na paketno-orijentisanoj mrežnoj infrastrukturi doprinelo je da eternet servisi postanu servisi sa najbržim razvojem u telekomunikacionoj industriji. Umesto zahteva za tradicionalnim iznajmljenim linijskim servisima zasnovanim na TDM-u, sve više i više korisnika zahteva iznajmljene eternet linije, koje ne samo da su jeftinije, nego i imaju veći propusni opseg[8].
Vidi još[uredi | uredi izvor]
Izvori[uredi | uredi izvor]
- ^ a b Endru Tanenbaum: Računarske mreže, prevod četvrtog izdanja, Mikro knjiga 2005.
- ^ Charles E. Spurgeon: Ethernet - Definitive Guide, O'Reilly (2000)
- ^ Gilbert Held: Ethernet networks - design, implementation, operation and management, 4th edition, John Wiley & Sons Ltd (2003)
- ^ IEEE Std 802.3™ - 2005: IEEE Computer Society, section 3, New York, 9 December 2005
- ^ Optical Fiber Telecommunications - Volume VB, Systems and Networks, Academic Press 2008.}-
section 9 - Cedric F. Lam and Winston I. Way: Optical Ethernet: Protocols, management, and 1–100G technologies - ^ Optical Fiber Telecommunications - Volume VB, Systems and Networks, Academic Press 2008.
-{section 9 - Cedric F. Lam and Winston I. Way: Optical Ethernet: Protocols, management, and 1–100G technologies - ^ Cedric F. Lam: Passive Optical Networks - Principles and Practice, Academic Press, Oct. 2007
- ^ Gilbert Held: Carrier Ethernet, Auerbach Publications (2008)
Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]
- (jezik: engleski) Eternet IEEE 802.3 radna grupa
- (jezik: engleski) Ceo tekst IEEE 802.3 standarda Arhivirano na sajtu Wayback Machine (26. jul 2010)
- (jezik: engleski) CISCO specifikacije primopredajnih modula