Оптички етернет

мини|десно|250п|10-гигабитни рутер са етернет оптичким интерфејсима, жути каблови су за пренос сигнала на велике удаљености (мономодно оптичко влакно) Оптички етернет () је појам који се односи на технологије етернет протокола локалних рачунарских мрежа, које свој рад заснивају на преносу података оптичким путем. Као и код стандардног етернета, рад и спецификације описани су великим бројем -{IEEE}- стандарда. Оптичке етернет мреже у топологији од тачке до тачке (), звезде или стабла. Као медијум користи се оптички кабл. Оптички етернет првобитно је имао функцију окоснице међу мрежама и дистрибуције података на већим удаљеностима, да би падом цена компоненти почео да се користи и у дељењу заједничких ресурса у локалној мрежи, као и у приступу интернету.

Оптички етернет до детаља представља технологију која се користи за пренос сигнала, потом начин како станице приступају датој мрежи, начин сигнализације и кодирања информација и величину и формат пакета информације који се користи при комуникацији.

Оптичке локалне мреже Постоји неколико решења за оптичке локалне мреже, која су стандардизовале различите организације. Основна идеја примене оптичких каблова као медијума била је повећање брзине преноса података. Различите индустријске групације предложиле су две нове врсте прстенастих локалних мрежа, заснованих на оптичким кабловима. Једна је названа интерфејс за податке дистрибуиране оптичким влакном -{FDDI}- (), а друга једноставно оптички канал (). Рад са станицама (рачунарима) код оба система је био доста сложен, тако да се ови системи нису пробили до нивоа локалних мрежа, већ су се користили само као окосница мреже. Прве етернет оптичке технологије развијене су управо као окосница мреже, односно за повезивање локалних мрежа у различитим зградама или за повезивање удаљених разводника унутар исте зграде. Док је данашњи оптички етернет нашао своју примену, како у раду са рачунарима и унутар локалне мреже, тако и -{MAN}- и -{WAN}- мрежама, а достигао је -{FDDI}- и -{Fibre Channel}- у погледу брзинеЕндру Таненбаум: Рачунарске мреже, превод четвртог издања, Микро књига 2005..

-{FOIRL}- Први стандард оптичког етернета је -{FOIRL}- (). Оригинални -{DIX}- Етернет стандард дефинисао је део мреже од тачке до тачке који се могао користити за повезивање репетитора на већим удаљеностима. Овај стандард није дефинисао никакве спецификације у вези са медијумом. Касније, организација -{IEEE}- је унапредила овај стандард и објавила своју верзију 1989. године. Стандард је управо дефинисао овај систем као окосницу, предвиђен је да повеже удаљене делове етернета на растојањима до 1 -{km}-, а с обзиром да је пренос сигнала оптичким влакном имун на електромагнетне сметње (на пример грмљавину) систем је био идеалан за повезивање репетитора на крајевима сегмената мрежа у различитим зградамаCharles E. Spurgeon: Ethernet - Definitive Guide, O'Reilly (2000).

Разведен оптички етернет Док се чекало на нови сет спецификација произвођачи су направили нове уређаје који су се могли повезати влакном, омогућавајући персоналним рачунарима приступ мрежи преко -{FOIRL}- сегмента. Ове измене су прихваћене и додате у нови стандард -{IEEE}- 802.3ј 1993. године, -{10Base-F}- систем. Систем -{10Base-F}- мини|десно|200п|Изглед -{ST}- оптичких конектора

Систем -{10Base-F}- је систем технологија етернета путем оптичког кабла, за рад на брзинама од 10-{Mb/s}-. Заменио је оригиналну -{FOIRL}- спецификацију, задржавајући компатибилност са направљеном опремом. Кад се помене систем -{10Base-F}-, помисли се на једну од његових варијанти -{10Base-FL}-. Максимална дужина сегмента у овом систему је 2000 -{m}- (ово растојање се притом односи на растојање од чвора до разводника). Ако би се применила -{FOIRL}- опрема та дужина би била 1000 -{m}-Gilbert Held: Ethernet networks - design, implementation, operation and management, 4th edition, John Wiley & Sons Ltd (2003).

Овај стандард захтева за сваки линк фибер-оптички кабл 62.5/125 -{µm}- (језгро/омотач дијаметар), максимална брзина рада у основном опсегу учестаности је 10 -{Mb/s}-. Постоје три типа овог система: -{10Base-FB}- (), -{10Base-FP}- () и -{10Base-FL}- ().

У следећој табели су дате спецификације -{10Base-FL}- системаIEEE Std 802.3™ - 2005: IEEE Computer Society, section 3, New York, 9 December 2005.

Спецификације система -{10Base-FL}-

<tr bgcolor="#c0c0c0"> <td style="width:50%"> -{10Base-FL}- <td style="width:50%"> ''''''

<tr > <td>Брзина емитовања<td>-{B}- = 10 -{Mb/s}- <tr > <td>Пренос се врши у основном опсегу учестаности<td> — <tr > <td>Максимална дужина кабла<td>-{lmax = 2000 m}- <tr > <td>Мултимодно влакно 62,5/125-{μm}- слабљења<td>-{α ≤ 3,5 -{dB}-/km}- <tr > <td>Извор ласер (850 -{nm}-) снаге<td>-{pt = - 20 -{dB}-m до -12 -{dB}-m}- <tr > <td>Детектори су -{pin}- фотодиоде<td>-{pr = -32,5 -{dB}-m до -12 -{dB}-m}- <tr > <td>-{ST}- конектори слабљења<td>-{Fc = 0,75 -{dB}-}- <tr > <td>Манчестер кодирање преузето из 10Base-T<td> — <tr > <td colspan="2" bgcolor="#480000">

Комутиран оптички етернет

Систем -{100Base-T}- (брзи етернет) је тип комутираног етернета на неоклопљеним упреденим парицама, док је то код оптичког етернета систем -{100Base-FX}- базиран на оптичком влакну као медијуму за пренос и двосмерно комуницирање. Наиме, код овог система једно вишережимско влакно се користи за одлазни, док се друго користи за долазни саобраћај - потпун дуплекс. Код система базираних на оптичким влакнима, па и -{100Base-FX}- система, станице се повезују сегментима од тачке до тачке. Како је потпуним дуплексом омогућена симултана комуникација између станица (станица — станица, комутатор — станица ...) код ових система не долази до сукобљавања. Потпун дуплекс као вид комуникације омогућава обема повезаним станицама да истовремено и шаљу и примају податке, што дуплира капацитет линка и на тај начин -{100Base-FX}- систем постиже брзине 100-{Mb/s}- у оба смера.

Друга, а у случају оптичког етернета битнија предност двосмерног вида комуникације је та да максимална дужина сегмента више није ограничена временским ограничењима полудуплексног етернета са дељеним каналом. -{CSMA/CD}- алгоритам није подржан, -{100Base-FX}- систем не дозвољава разводнике. Код потпуног дуплекса једина ограничења су одређена особинама медијума као носиоца сигнала. Упредене парице су ограничене карактеристикама бакра као носиоца сигнала што у том случају и не представља видно побољшање, док код оптичког влакна као медијума сегмент може бити драматично дужи. На пример, -{100Base-FX}- користи обично вишережимско влакно које је ограничено на дужину од 412 -{m}- при полудуплексном виду комуникације, док је користећи исти медијум могуће постићи удаљености до 2 -{km}- при потпуном дуплексном виду комуникације. Функционисање потпуног дуплекса дефинисано је марта 1997. године стандардом -{802.3x}-, који такође наводи механизме за контролу тока преко канала са двосмерном комуникацијом (-{MAC}- контрола и -{PAUSE}- механизам).

Гигабитни оптички етернет, да би обезбедио компатибилност са претходним верзијама има подржан режим рада у полудуплексу, док је подразумевани режим потпун дуплекс. Претпоставка је да се у овом случају користи разводник за повезивање. Како је брзина слања оквира 100 пута бржа него код система -{10Base-F}- максимална удаљеност би требало да буде 100 пута мања (уместо 2.500 -{m}-, 25 -{m}-). Комитет за мреже је унео две допуне у стандард 802.3-{z}- да би се избегао овај случај. Прва се односи на проширење носиоца података () која налаже хардверу да својим ресурсима допуни нормалан оквир до 512 бајтова и друга, бујица оквира () која омогућава пошиљаоцу да у једном преносу пошаље уланчану секвенцу више оквира. Уведене особине проширују радијус мреже на 200 -{m}-.

Гигабитни оптички етернет мини|десно|200п|Изглед -{GBIC}- гигабитног примопредајног модула

Етернети од 10/100 -{Mbps}- су углавном засновани на бакарном медијуму, коаксијалном каблу или упреденим бакарним парицама (). Пренос сигнала на широко распрострањеној Категорији 5 -{UTP}--a брзином од 1000 -{Mbps}-, представљао је велики изазов за дизајнере силицијумских чипова, јер то захтева огромно процесирање сигнала да би се умањили негативни ефекти у бакарним парицама (као што су ИСИ интер-симболска интерференција која се јавља услед ограничене ширине пропусног опсега канала, као и преслушавања сигнала између парова бакарних парица). Иако је сада гигабитни етернет углавном заснован на -{UTP}- каблу, рани гигабитни етернет је био заснован на оптичком интерфејсу. Фибер има предност што га одликују мало слабљење сигнала и велики пропусни опсег. Погодан је за преносе дуж окоснице мреже, што је и била главна намена раног гигабитног етернета. Гигабитни етернет је прво стандардизован на оптичком фиберу 1998. године. -{IEEE}- стандард -{802.3z}- је ратификовао два дизајна за пренос сигнала гигабитног етернета: системе -{1000Base-SX}- и -{1000Base-LX}-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.

Систем -{1000Base-SX}- Систем -{1000Base-SX}- () користи ласере мале таласне дужине 850 -{nm}- на мултимодним оптичким влакнима (770-860 -{nm}- дозвољено по спецификацијама). Да би очувала ниску цену гигабитног етернета, -{IEEE}- 802.3-{z}- организација је веома концизно дефинисала максималну преносну раздаљину -{1000BASE-SX}--а на 550-{m}-.

Спецификације система -{1000Base-SX}-

<tr bgcolor="#480000"> <td style="width:50%"> ' <td style="width:10%"> ' <td style="width:10%"> ' <td style="width:10%"> ' <td style="width:10%"> ' <td style="width:10%"> '

<tr > <td>Брзина емитовања<td colspan="5">-{B}- = 1 -{Gb/s}- <tr > <td>Пренос се врши у основном опсегу учестаности<td colspan="5"> — <tr > <td>Извор ласер, опсега таласних дужина (-{nm}-)<td colspan="5">-{λ}- = 770 до 860 <tr > <td>Снага извора (-{dBm}-)<td colspan="5">-{pt}- = - 9,5 до 0 <tr > <td>Фотодетектор осетљивости (-{dBm}-)<td colspan="5">-{pr}- = - 17 до 0 <tr > <td colspan="6" bgcolor="#D80000"> <tr > <td>Мултимодно влакно димензија (-{μm}-)<td> — <td>62,5<td>62,5<td>50<td>50 <tr > <td>Модални пропусни опсег (-{MHz/km}-)<td> — <td>100<td>200<td>400<td>500 <tr > <td>Максимална дужина кабла (-{m}-)<td>-{lmax=}-<td>220<td>275<td>500<td>550 <tr > <td colspan="6" bgcolor="#A80000"> <tr > <td>Мултимодно влакно 62,5/125 -{μm}- слабљења<td colspan="5">-{α ≤ 3,5 dB/km}- <tr > <td>Мултимодно влакно 50/125 -{μm}- слабљења<td colspan="5">-{α ≤ 3,5 dB/km}-

<tr > <td>-{SC}- конектори слабљења<td colspan="5">-{Fc = 0,75 -{dB}-}- <tr > <td>Кодирање 8B10B<td colspan="5"> — <tr > <td colspan="6" bgcolor="#480000">

Систем -{1000Base-LX}- Систем -{1000Base-LX}- () користи ласер велике таласне дужине 1.310 -{nm}- на стандардном мономодном или мултимодном фиберу (таласне дужине 1.270-1.355 -{nm}- су дозвољене), при чему ради на растојањима до 5 -{km}-. Према стандардима, минимална дужина кабла између станица за све типове каблова је 2 -{m}-.

Спецификације система -{1000Base-LX}-

<tr bgcolor="#480000"> <td style="width:50%"> ' <td style="width:12.5%"> ' <td style="width:12.5%"> ' <td style="width:12.5%"> ' <td style="width:12.5%"> ''''''

<tr > <td>Брзина емитовања<td colspan="4">-{B}- = 1 -{Gb/s}- <tr > <td>Пренос се врши у основном опсегу учестаности<td colspan="4"> — <tr > <td>Извор ласер, опсега таласних дужина (-{nm}-)<td colspan="4">-{λ}- = 1270 до 1355 <tr > <td>Снага извора (-{dBm}-)<td colspan="4">-{pt}- = - 11,5 до -3 <tr > <td>Фотодетектор осетљивости (-{dBm}-)<td colspan="4">-{pr}- = - 19 до -3 <tr > <td colspan="6" bgcolor="#D80000"> <tr >

Оптички етернет

Źródło i licencja