Seção: Tutoriais Banda Larga
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Não se pode apresentar o 10G Base-T sem antes apresentar resumidamente o seu precursor, o 1000 Base-T ou 1G Base-T. As primeiras conexões em Gigabit Ethernet (1998) utilizavam a fibra óptica como meio de transmissão e foram padronizadas através da recomendação IEEE 802.3z.
Este novo padrão aliviou as redes que estavam com gargalos nas conexões entre servidores e switchs, principalmente nos grandes cores de rede que apresentavam congestionamento por falta de conexões em alta velocidade.
As empresas que já tinham um parque todo estruturado com cabos de pares metálicos (CAT-5) relutavam em colocar como prioridade a melhoria de tráfego e velocidade em suas redes congestionadas usando o novo padrão, mesmo pensando na total substituição dos cabos metálicos por cabos de fibra óptica.
Em 1999, o IEEE conseguiu estabelecer um padrão utilizando cabos de pares metálicos (cobre) para a transmissão de 1 Gbit/s, através da recomendação IEEE 802.3ab, que utilizava a estrutura legada de cabos (CAT-5) satisfazendo assim os administradores de rede.
Uma vantagem bastante interessante para implantar uma rede com o novo padrão no cabeamento existente é que não haveriam grandes intervenções físicas, pois seriam utilizados os mesmos cabos e conectores, ou mesmo intervenções lógicas profundas.
Para o mesmo sistema e equipamentos, os pacotes teriam o mesmo MTU (no caso das conexões em modo full-duplex, que se tornariam a maioria, com a larga utilização de switches) variando entre 64 e 1514 bytes, como no clássico padrão Ethernet .
A figura a seguir apresenta a estrutura em camadas dos padrões Gigabit Ethernet.
Figura 2: A padronização Gigabit Ethernet.
Principais Características
Codificação
Como trabalharia o padrão 1000 Base-T utilizando o mesmo cabo UTP do padrão 100 Base-T? A resposta é simples: utilizando os quatros pares metálicos existentes no cabo UTP. Assim sendo, cada par trabalharia na mesma frequência do single-pair FastEthernet, ou seja 125 MBauds, através da um poderoso recurso de codificação denominado PAM (Pulse Amplitude Modulation ), que no caso do padrão 1000 Base-T é denominado PAM-5 (cinco níveis). Portanto:
Mas se são utilizados 2 bits para formar 250 Bauds, porque 5 níveis? Utiliza-se o 5º Nível para fins de controle, uma vez que quatro níveis são utilizados para acrescentar os bits adicionais aos quadros, e formatar o padrão também em 1000 Mbit/s.
Comprimento do Cabo UTP
Para o padrão 1000 Base-T o comprimento máximo do cabo é de 100 metros, em uma rede comutada, com 200 metros de raio (com switch central).
Comunicação
O padrão 1000 Base-T utiliza a comunicação full-duplex e suporta a comunicação half-duplex, para compatibilidade com o legado de rede.
A comunicação half-duplex utiliza o protocolo CSMA/CD. Devido ao tamanho do pacote de dados do protocolo e a taxa de 1 Gbit/s da rede, o tempo de transmissão desses pacotes de dados era menor que o tempo de detecção de colisão na nova rede (pois aumentava a taxa de transmissão em 10 vezes), o que limitava o tamanho do cabo em 25 m para pemitir o uso do CSMA/CD.
No entanto, para redes locais esse limite era inviável. A solução foi utilizar a técnica denominada frame burst, onde o próprio controle da rede (hardware - NIC) insere extensões e quadros interligados diretamente com o primeiro frame, aumentando o tamanho do pacote de dados enviado.
Com isso o pacote chega a um mínimo de 512 bytes, sem nenhuma intervenção ou reconhecimento da camada de software. Este tipo de tráfego é denominado back-to-back, e faz com que o meio de acesso fique exclusivo para a conexão entre uma estação rodando com taxa de 10 Mbit/s ou 100 Mbit/s e outra com taxa de 1000 Mbit/s até o último frame desse burst.
Já a comunicação full-duplex, que não utiliza o CSMA/CD, virtualmente duplica a banda disponível (1G Tx + 1G Rx = 2Gbit/s).
Taxa de Erro
A confiabilidade da rede, medida pela taxa de erro, atende o mesmo padrão estabelecido para o Fast Ethernet, ou seja, um bit errado em dez milhões (BER = 1 x 10**-7).
Esta taxa de erro é alcançada utilizando técnicas baseadas em DSP (Digital Signal Processor) para minimizar o efeito de ruídos, ecos e interferências na transmissão de dados sobre os pares metálicos.
Cabeamento (UTP - Cobre)
Os problemas que já eram encontrados nos antigos padrões 10/100 Base-T, tais como o cross-talk ou perda na reflexão do sinal por descasamento de impedância, também eram encontrados nas conexõesGigabit Ethernet em cobre.
Estes problemas foram inicialmente negligenciados na infra-estrutura e padronização do 10 Base-T e suas derivações, mas para a alta taxa do 1G Base T, deveriam ser levados em consideração de forma mais efetiva, uma vez que 10% - mesmo para o padrão FastEthernet - do parque CAT-5 instalado, encontrava-se fora dos padrões considerados resistentes a estas interferências diretas da transmissão.
Desta forma, o padrão de cabeamento CAT-5 melhorado, denominado CAT-5e (enhanced), tornou-se um pré-requisito para as novas instalações que utilizavam a transmissão Gigabit Ethernet sobre cobre. O ganho de sinal torna-se relevante, além de minimizar os problemas de compatibilidade magnética considerados anteriormente.
Como consequência, estes mesmos pré-requisitos e padrões se aplicam também às redes 10G Base-T, embora o cabeamento sugerido seja o CAT-6 ou acima.
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