ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
TELEMÁTICA 1
Deber
Tema: Demostración de parámetros Ethernet a 10Mbps
Fast Ethernet, Gigabit Ethernet y 10 Gigabit Ethernet
Alumno:
Francisco Velasco
Grupo:
GR1
Fecha:
29 de junio, 2017
QUITO – ECUADOR ECUADOR
-
Tiempo de bit: 0,1us: =
1
= 10 =
1 10106
= ,
- Ranura temporal: Tiempo estimado de ida – vuelta entre transmisor y receptor de acuerdo a la especificación 802.3, para una longitud máxima de 2500m: 50us Entonces se tiene que el tiempo de ranura es aproximadamente r ≅50us ≅ 50 × 10−6
1 0,1 × 10−6
≅
- Límite de transmisión: Límite tx=16 Tras la primera colisión, cada estación espera 0 o 1 tiempos de ranura antes de intentarlo de nuevo. Si dos estaciones entran en colisión y ambas escogen el mismo número aleatorio, habrá una nueva colisión. Después de la segunda colisión, cada una escoge 0, 1, 2 o 3 al azar y espera ese número de tiempos de ranura. Si ocurre una tercera colisión (la probabilidad de que esto ocurra es de 0.25), entonces para la siguiente vez el número de ranuras a esperar se escogerá al azar del intervalo 0 a 23 1. En general, tras i colisiones, se escoge un número aleatorio entre 0 y 2 1, y se salta ese número de ranuras. Sin embargo, tras haberse alcanzado 10 colisiones, el intervalo de aleatorización se congela en un máximo de 1023 ranuras. Tras 16 colisiones, el controlador tira la toalla e informa de un fracaso a la computadora. La recuperación posterior es responsabilidad de las capas superiores. Este algoritmo, llamado retroceso exponencial binario, se escogió para adaptar en forma dinámica el número de estaciones que intentan transmitir. Si el intervalo de aleatorización para todas las colisiones fuera de 1023, la posibilidad de que chocaran dos estaciones una segunda vez será insignificante, pero la espera promedio tras una colisión será de cientos de tiempos de ranura, lo que introduce un retardo significativo. Por otra parte, si cada estación siempre se retrasa 0 o 1 ranuras, entonces, al tratar de transmitir 100 estaciones al mismo tiempo, habría colisiones una y otra vez, hasta que 99 de ellas escogieran 1 y la estación restante escogiera 0. Esto podría tomar años. Haciendo que el intervalo de aleatorización crezca de manera exponencial a medida que ocurren más y más colisiones, el algoritmo asegura un retardo pequeño cuando sólo unas cuantas estaciones entran en colisión, pero también asegura que la colisión se resuelva en un intervalo razonable cuando hay colisiones entre muchas estaciones. Truncar el retroceso a 1023 evita que el límite crezca demasiado.
-
Tamaño máximo de trama: 1518 bytes:
No se toma en cuenta el preámbulo, tampoco los bits de relleno: Mac destino: 6bytes Mac origen: 6bytes Longitud: 2bytes Datos: 1500 bytes CRC: 4 bytes
Total: 1518 bytes -
Tamaño mínimo de trama: 64 bytes:
No se toma en cuenta los datos, pero se debe mandar bits de relleno para cumplir con el tamaño mínimo de trama, tampoco se toma en cuenta el preámbulo: Mac destino: 6bytes Mac origen: 6bytes Longitud: 2bytes Relleno: 46bytes CRC: 4 bytes
Total: 64 bytes Fast Ethernet Las redes tradicionales operan entre 4 y 16 Mbps. Mas del 40 % de todos lo Pc’s están conectados a Ethernet. Tradicionalmente Ethernet trabaja a 10 Mbps. Otra red importante es Token ring la cual trabaja entre 4 y 16
Mbps. A estas velocidades las compañías producen grandes ficheros, y pueden tener grande demoras cuando envían los ficheros a través de la red. Estos retrasos producen la necesidad de mayor velocidad en las redes. Hay varias tecnologías disponibles para esto : Fast Ethernet, ATM y FDDI. Dentro de Fast Ethernet hay dos posibles tecnologías : una es conocida como 100 BASE T, que es un extensión de Ethernet que va diez veces mas rápido, sigue usando CSMA/CD pero transmite y soporta solo trafico Ethernet. Las compañías que soportan 100 BASE T son 3COM, Intel y Sinoptics. La otra tecnología es 100 VQ-Anylan y es soportada por compañías como IBM, AT&T y HP. Ellas no usan CSMA/CD sino cuatro pares de cables para eliminar las colisiones y es conocido como prioridad por demanda. Los puristas de Ethernet claman porque no es Ethernet del todo ya que impide el método tradicional (CSMD/CD). 100 VQ_Anylan soporta transmisiones Ethernet y Token ring. Hay otras diferencias menores entre las dos tecnologías lo que hace que la elección de una de ellas no sea fácil. Los negocios que precisan gran cantidad de datos serán servidos mejor por VQ con demanda de prioridad, sin embargo muchos negocios siguen con el probado y seguro CSMA/CD. Sin reparar en la tecnología usada, la industria experta asegura que FAST ETHERNET será eclipsado por FDDI a corto plazo, debido a la madurez del producto y a los servicios que proporciona. A largo plazo, se espera que ATM llegue a ser la tecnología elegida , una vez superado el problema con los estándares y la infraestructura. Las redes de gran velocidad tomaron diferentes formas hace unos años. Aunque nos centraremos en una de ellas, es importante discutir sobre las otras posibles tecnologías que emergen actualmente tales como ATM y FDDI. Las redes de gran velocidad están generando interés entre la mayoría de los negocios y los vendedores de ordenadores. Se estima que el mercado de la alta velocidad habra crecido alrededor de 1.7 billones de $ en 1998, estando el mercado dominado por ATM. Las compañías intentan comprimir los datos tanto como sea posible, están muy desalentados por la limitación del ancho de banda en estándares como Ethernet o Token ring. Estas redes solo alcanzan velocidades entre 4 y 16 Mbps en las redes locales. En las redes extensas la velocidad alcanza 1.5 Mbps. La posibilidad de la fibra óptica ha incrementado la capacidad de las redes hasta el punto de que pueden se hechas sobre un cableado previo como coaxial o par trenzado sin escudo. Las compañías quieren no solo datos sin vídeo ,voz e imágenes . Requieren características como tolerancia ante fallos, administración de la red y aumento de la seguridad de la seguridad. Los vendedores han unido esfuerzos para proporcionar estos servicios, y esto ha dado como resultado diferentes estándares.
Redes de Gran Velocidad. Hoy en día un gran número de campos o áreas tienden a incorporar redes de comunicación. Algunas son :
Computación cliente/servidor: Se trata de reemplazar el computador central o mainframe, que aunque seguro que es muy lento, se sustituye por una computación descentralizada o distribuida.
Multimedia : Este área es realmente reciente y actualmente muchos negocios proporcionan aplicaciones que combinan sonido, texto e imágenes. Tales paquetes incluyen entrenamiento para personal de un determinado trabajo e incluso programas para tasas y CD´s de enseñanza.Estos paquetes están disponible en una LAN, y su acceso desde el Pc que esta conectada a la misma, el uso de los paquetes genera tráfico a gran escala en la red, y con la tradicional LAN hay problemas para controlarlo.
Capacidad de los ordenadores : El incremento del poder de procesar y almacenar de los ordenadores personales permite que manejen gráficos y sonido que proporcionan muchos paquetes. Esto lleva a que los ordenadores manejen o sean capaces de manejar más información que la que una LAN tradicional puede manejar.
Atm Uno de los principales competidores es ATM, la industria precisó que a largo plazo seria la de mayor aceptación. ATM usa celdas de longitud fija de 53 bytes permitiendo proporcionar gran velocidad a la red. El relativo pequeño tamaño de las celdas proporcionan una gran eficiencia, especialmente en el área de la comunicación oral, creando un gran tráfico en la red, sin grandes retrasos en la transición.
ATM trabaja a una velocidad de hasta 155 Mbps e incluso mayores. Algunas de las principales características son :
Conmutación extremadamente rápida debido a que la conmutación se hace a través de hardware. Los conmutadores son modernizados por dispositivos de gran transmisión que son añadidos a la configuración. Soporte para datos, voz y vídeo. ATM tiene una organización en la que se engloban compañías de comunicaciones y de computadores, la cuales ofrecen una gran cantidad de opciones de compra.
FDDI (Fiber Distributed Data Interface). FDDI en una tecnología popular para negocios que necesitan un inmediato incremento en la realización de sus redes.Proporciona hasta 100 Mbps de comunicaciones, mientras que oferta los mismos servicios encontrados en cualquier otra LAN. FDDI usa una arquitectura Token ring. Usa dos anillo sobre fibra de cobre. Un anillo primario, y uno secundario que puede cubrir los fallos del anillo primario. Esta tecnología usa conmutación de paquetes, mientras que una reciente revisión, conocida como FDDI-II permite conmutación de circuitos. Un anillo puede contener hasta 16 canales.
Fast Ethernet. Fast Ethernet es una extensión del estándar Ethernet actualmente usado en muchas LAN´s alrededor del mundo. Estas redes operan actualmente a una velocidad de 10 Mbps, y el estándar es conocido como IEEE 802.3. Hay diferentes tipos de medio donde se ejecuta 802.3, incluido el par trenzado sin escudo (10BASE-T), coaxial (grueso y delgado) y fibra (10BASE-F). Como hemos anunciado el estándar Ethernet usa la tecnología conocida como CSMA/CD (carrier sense multiple acces/colision detection). Este es un método bastante caótico d e comunicación que algunas veces es referido como "Escuchar antes de transmitir", que significa que cuando una estación de trabajo desea enviar
un paquete de datos, esta escucha en la red para ver si esta ocupada, si no lo esta, transmite el paquete. Si exactamente al mismo tiempo otras estaciones transmiten un paquete, se detecta una colisión, y todas las estaciones que están transmitiendo esperan un tiempo aleatorio para intentar retransmitir. En una red extremadamente ocupada, estas colisiones pueden ocurrió muy a menudo, provocando la degradación de la eficiencia de la red. Aunque hay diferentes tecnologías para obtener mayor rapidez en el trabajo en red incluida ATM, 100VGAnylan y FDDI, Fast Ethernet es la elección obvia por varias razones. Fast Ethernet esta basada en el estándar Ethernet por lo que es familiar con la mayoría de los administradores de red. Puede ser instalada en la mayoría de las redes actuales con un pequeño o sin cambios en la infraestructura de la red. El uso de los adaptadores de red que corren a la velocidad del estándar Ethernet tanto como a velocidad de Fast Ethernet (100 Mbps) permite a los usuarios migrar a su propia velocidad. Y finalmente, Fast Ethernet tiene una bajo coste y es la solución mas adoptadas de las disponibles en el mercado.
Tipos de Fast Ethernet. Los inventores de Fast Ethernet han buscado el incremento de la tasa de transmisión de 10 Mbps en múltiplos de 10. Esto ha hecho sin embargo, que se hayan creado dos estándares diferentes competidores.
100 BASE-T El primer estándar es conocido como 100 BASE-T y es soportado por compañías como 3Com, Intel y Sinóptics. Esta es puramente una extensión del estándar 802.3 original, reteniendo el protocolo CSMA/CD como tecnología de comunicación. El estándar inicial 100BASE-T se aprobó en 1994, y los mayores vendedores involucrados en este producto han formado un comité conocido como la alianza Fast Ethernet. La transmisión esta limitada a un cable de 250m, antes de que un dispositivo tal como un puente o router se necesite para regenerar una señal. Esto se encontrara en las necesidades de la mayoría de los negocios. El estándar 100BASE-T consiste en cinco especificaciones:
Capa física(3): Tres tipos de condiciones de operaciones. Par trenzado sin escudo, par trenzado con escudo y fibra óptica.
Interfaz independiente del medio (MII): Esta es una nueva subcapa localizada sobre la capa física. Esta define un interface estándar entre la capa MAC(debajo), y cualquiera de las tres capas físicas.
Control de acceso al medio(MAC): Esta localizado debajo de la capa MII, y esta basado en el protocolo CSMA/CD previamente usado en el estándar Ethernet de 10 Mbps. Los tiempos de respuesta de CSMA/CD controla las LAN’s convirtiéndose en peor cuanto mayor es el incremento en el trafico de la red. Con el incremento general en el tamaño de los ficheros en los ordenadores, y la gran cantidad de personas usando multimedia, este incremento puede convertirse en un problema para los consumidores de 100BASE-T.
100 VG-ANYLAN. La segunda tecnología competidora fue puesta en practica por compañías incluyendo IBM y Hewlett Packard. Es conocid a como 100VG-Anylan. La tecnología detrás de Anylan en completamente nueva, en vez de usar CSMA/CD, usa un protocolo de
Figura 1. 100 VG soporta todas las tecnologías usadas por LAN’s 10BASE -T Ethernet ó 802.5 Token Ring.
prioridad de demanda no relacionado. Este se ejecuta en cuarto pares de cables de cobre, distribuyendo los datos equitativamente en cada par.
100VG-Anylan permite una longitud de cable de 4000m, sin la necesidad de dispositivos que refuercen la señal. Esto se ha recogido en una especificación estándar de IEEE, conocida como 802.12. Los mas importantes vendedores involucrados se han agrupado para formar el Forum 100Vg-Anylan. 100VG-Anylan soporta paquetes de Ethernet y Token ring, lo que la hace muy flexible. Sin embargo, su método de transmisión de estos paquetes difiere mucho de los métodos tradicionales. Antes del uso de CSMA/CD o métodos de paso de Token, usa un protocolo de acceso de prioridad de demanda determinístico. Un dispositivo de usuario envía un tono de control al centro de la red cuando desea enviar un paquete, y el centro sondea todos los dispositivos conectados y luego concede el acceso basado en la prioridad. Los defensores de 100VG-Anylan reclaman que este es un mejor protocolo para LAN’s que transmite gran cantidad de datos sensibles de tiempo, tales como vídeo y otros ficheros multimedia. Puede argumentarse que 100VG-Anylan no es actualmente Ethernet por completo, debido al uso de un protocolo de transmisión diferente. Los puristas de las redes reclaman que como CSMA/CD es la base completa de Ethernet, 100VG no esta cualificada para llamarse a si misma Ethernet.
Gigabit Ethernet Gigabit Ethernet, también conocida como GigaE, es una ampliación del estándar Ethernet (concretamente la versión 802.3ab y 802.3z del IEEE) que consigue una capacidad de transmisión de 1 gigabit por segundo, correspondientes a unos 1000 megabits por segundo de rendimiento contra unos 100 de Fast Ethernet (También llamado 100BASE-TX).
Características y prestaciones Gigabit Ethernet surge como consecuencia de la presión competitiva de ATM por conquistar el mercado LAN y como una extensión natural de las normas Ethernet 802.3 de 10 y 100 Mbit/s. que prometen tanto en modo semi-dúplex como dúplex, un ancho de banda de 1 Gbit/s. En modo semi-dúplex, el estándar
Gigabit Ethernet conserva con mínimos cambios el método de acceso CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Colision Detection) típico de Ethernet. Los cambios son: Ráfaga de tramas. Extensión de portadoras. En cuanto a las dimensiones de red, no hay límites respecto a extensión física o número de nodos. Al igual que sus predecesores, Gigabit Ethernet soporta diferentes medios físicos, con distintos valores máximos de distancia. El IEEE 802.3 Higher Speed Study Group ha identificado tres objetivos específicos de distancia de conexión: conexión de fibra óptica multimodo con una longitud máxima de 500 m; conexión de fibra óptica monomodo con una longitud máxima de dos kilómetros; y una conexión basada en cobre con una longitud de al menos 25 m. Además, se está trabajando para soportar distancias de al menos 100 m en cableado UTP de categoría 5. Es una tecnología aplicada a los mejores montajes de las redes LAN a nivel mundial. Hay que tener una cierta precaución con los protocolos que aplica pero de resto es quizás la mejor de las tecnologías aplicadas a las redes en general. Estándares 1000BASE-X (802.3z) Estándares con codificación 8B10B, 1250 Mbaudios. Fibra SMF. 1000BASE-SX Fibra Multimodo ....(MMF). Láser 1550 nm. Láser 850 nm. Distancia < 80 km. Distancia < 550 m. 1000BASE-CX Cable STP (2 pares). 1000BASE-LX Fibra Multimodo (MMF) y Fibra Monomodo Distancia < 25 m. (SMF). Estándares 1000BASE-T (1999 - 802.3ab) Láser 1310 nm. Cable UTP-5e (125 MHz) con 4 pares. Distancia < 10 km. Codificación PAM-5. Distancia < 100 m. 1000BASE-EX Fibra SMF. Full-Duplex (FDX) dual. Láser 1310 nm. Modulación a 125 Mbaudios, se traduce en 250 Distancia < 40 Km. Mbit/s por par.
1000BASE-ZX 10 Gigabit Ethernet El estándar 10 Gigabit Ethernet contiene siete tipos de medios para LAN, MAN y WAN. Ha sido especificado en el estándar suplementario IEEE 802.3ae, y será incluido en una futura revisión del estándar IEEE 802.3. Hay diferentes estándares para el nivel físico (PHY) . La letra X significa codificación 8B/10B y se usa para interfaces de cobre. La variedad óptica más común se denomina LAN PHY, usada para conectar routers y switches entre sí. Aunque se denomine como LAN se puede usar con 10GBase-LR y 10GBase-ER hasta 80 km. LAN PHY usa una velocidad de línea de 10.3 Gbit/s y codificación 66B (1 transición cada 66 bits al menos). WAN PHY (marcada con una W) encapsula las tramas Ethernet para la transmisión sobre un canal SDH/SONET STS-192c. 10GBASE-SR (short range, corto alcance). Diseñada para funcionar en distancias cortas sobre cableado de fibra óptica multimodo, permite una distancia entre 26 y 82 m dependiendo del tipo de cable. También admite una distancia de 300 m sobre una nueva fibra óptica multimodo de 2000 MHz/km (usando longitud de onda de 850nm). 10GBASE-CX4. Interfaz de cobre que usa cables InfiniBand CX4 y conectores InfiniBand 4x para aplicaciones de corto alcance (máximo 15 m), tales como conectar un conmutador a un enrutador. Es la interfaz de menor coste pero también el de menor alcance. 2.5 Gbps por cada cable. 10GBASE-LX4. Usa multiplexión por división de longitud de onda para distancias entre 240 m y 300 m sobre fibra óptica multimodo. También admite hasta 10 km sobre fibra monomodo. Usa longitudes de onda alrededor de los 1310 nm.
10GBASE-LR (long range, largo alcance). Este estándar permite distancias de hasta 10 km sobre fibra monomodo (usando 1310nm). 10GBASE-ER (extended range, alcance extendido). Este estándar permite distancias de hasta 40 km sobre fibra monomodo (usando 1550nm). Recientemente varios fabricantes han introducido interfaces enchufables de hasta 80-km. 10GBASE-LRM. http://www.ieee802.org/3/aq/, 10 Gbit/s sobre cable de FDDI- de 62.5 µm. 10GBASE-SW, 10GBASE-LW y 10GBASE-EW. Estas variedades usan el WAN PHY, diseñado para interoperar con equipos OC-192/STM-64 SONET/SDH usando una trama ligera SDH/SONET. Se corresponden en el nivel físico con 10GBASE-SR, 10GBASE-LR y 10GBASE-ER respectivamente, y por ello usan los mismos tipos de fibra y permiten las mismas distancias. No hay un estándar WAN PHY que corresponda al 10GBASE- LX4. 10GBASE-T (802.3an - 2007) UTP-6 o UTP-7. Distancia < 100 m. PAM-16.
BIBLIOGRAFÍA -
Andrew S. Tanenbaum. “Redes de Computadoras”. Cuarta Edición. Pearson Prentice Hall.
