ทำไมมาตรฐาน Ethernet ถึงเขียนในรูปแบบ 10/100/1000 ทำไมไม่ใช่แค่ 1,000?

ฉันมักจะเห็นมาตรฐาน Ethernet ที่เขียนในรูปแบบ " ค่าต่ำ / ค่ากลาง / ค่าสูงสุด " และสงสัยอยู่เสมอว่าทำไม

เราเตอร์จะไม่ทำความเร็วที่ต่ำกว่าระดับสูงสุดหากตั้งค่าไว้ดังนั้นจึงทำให้ "/" ไม่จำเป็นหรือไม่

ซึ่งรวมถึงสิ่งนี้เนื่องจากพอร์ตบางพอร์ตไม่สามารถทำงานด้วยความเร็วหลายระดับหรือความเร็วบางอย่าง

การวิ่งด้วยความเร็วเพียงครั้งเดียวอาจเป็นเรื่องธรรมดาที่สุดเมื่อ 100BASE-TX ออกมาก่อนและสวิตช์จำนวนหนึ่งได้ยึดพอร์ต 100BASE-TX เป็นพอร์ตอัปลิงค์ที่มีพอร์ต 10BASE-T สำหรับการเข้าถึง อย่างไรก็ตามเป็นเรื่องปกติสำหรับพอร์ตที่ใช้ GBIC / SFP จำนวนมากที่จะทำงานด้วยความเร็วที่กำหนดเท่านั้น (เช่น 100 Mbps หรือ 1,000 Mbps)

ก้าวไปข้างหน้าคุณจะเริ่มได้รับการสนับสนุนสำหรับความเร็วที่ลดลง Cisco ไม่ได้ให้การสนับสนุน 10BASE-T อีกต่อไปกับพอร์ต "multi-Gig" ใหม่ของพวกเขา ฉันไม่แน่ใจว่านี่เป็นตัวเลือกการออกแบบโดย Cisco หรือยังเป็นส่วนหนึ่งของการแก้ไข IEEE 802.3bz ที่ยังคงใช้งานอยู่

คุณจะพบว่าพอร์ตส่วนใหญ่ (AFAIK ทั้งหมด แต่ไม่แน่นอน 100%) บนแพลตฟอร์ม Cisco Nexus จะไม่สนับสนุน 10BASE-T อีกต่อไปและถูกกำหนดให้เป็นพอร์ต 100/1000 (หรือพอร์ต 1000/10000 ซึ่งไม่รองรับ 100BASE-TX )

และไม่เพียง แต่ Cisco เท่านั้น ผู้ขายรายอื่นที่ให้ความสามารถ 10G มักจะ จำกัด พอร์ตไว้ที่ความเร็ว 1 / 10G หรือ 100/1000/10000 ตัวอย่างเช่น HP มีผลิตภัณฑ์หลายอย่างที่ตามรุ่นความเร็วคู่และ Extreme มีแนวโน้มที่จะใช้แบบจำลองความเร็วสามมิติสำหรับพอร์ตทองแดง 10G

คำถามที่ดี. ในการตอบคำถามนั้นจะเกี่ยวข้องกับการมองผ่าน Ethernet Wiring อย่างลึกซึ้ง แต่ฉันจะพยายามอธิบายด้วยภาษาที่ง่ายกว่า

ความเร็วทั้งสาม (10, 100, 1000) วิ่งผ่านสายไฟเดียวกัน: Unshielded Twisted Pair ( UTP ) UTP ถูกสร้างขึ้นจาก 4 คู่สาย (8 สายรวม) - แต่ละคู่จะบิดรอบกันและกัน สายไฟแต่ละคู่ทำงานร่วมกันเพื่อส่งสัญญาณข้ามไปยังอีกปลายหนึ่ง

สิ่งที่ทำให้สายเคเบิลแบบฟิสิคัลเดียวกันสามารถพกพาบิตข้ามสายด้วยความเร็วที่แตกต่างกันอย่างมากมายนั้นเป็นวิธีการที่แตกต่างกันในการใช้สายไฟแต่ละคู่ 4 คู่ เราจะต้องหารือเกี่ยวกับความคิดแยกต่างหากสามประการ: มาตรฐานและการใช้ลวดการส่งบิตและความถี่

มาตรฐานและการใช้ลวด

ตัวอย่างเช่น100BASE-TXเป็นมาตรฐานที่ควบคุมอัตราการส่ง 100mbps ผ่าน UTP มันทำสิ่งนี้ด้วยการอุทิศสายไฟหนึ่งคู่สำหรับการส่งและสายอีกคู่สำหรับรับ - ส่วนที่เหลืออีกสองคู่นั้นไม่ได้ใช้งาน

1000BASE-Tเป็นมาตรฐานที่ควบคุมอัตราการส่งข้อมูล 1000mbps ผ่าน UTP มันทำได้โดยใช้คู่ลวดทั้งสี่ในเวลาเดียวกันทั้งสองทิศทาง แต่ละคู่รับผิดชอบการรับส่งข้อมูลประมาณ 250Mbps ในแต่ละครั้งเพื่อให้ได้ปริมาณงานรวม 1,000Mbps หรือ 1Gbps

ส่งบิต

หนึ่งในความแตกต่างอื่น ๆ ระหว่าง 100BASE-TX และ 1000BASE-T คือแต่ละบิตที่ส่งผ่านสายต่างกัน

โดยทั่วไป ณ เวลาใดก็ตามสัญญาณแรงดันไฟฟ้าบนเส้นลวดจะแสดงค่าที่แน่นอน ใน 100BASE-TX, มีเพียงสองค่าที่เป็นไปได้ว่าสามารถอยู่ได้: ค่าของหรือค่าของ0 1คุณสามารถพูดได้ว่าในกรณีใดก็ตามสามารถโอนบิตข้ามสายได้

ใน 1000BASE-T มีสี่00 01 10 11ค่าแรงดันไฟฟ้าไปได้ว่าสามารถอยู่บนลวด: หรือกล่าวอย่างแตกต่างกันแต่ละอินสแตนซ์ของสัญญาณที่ถูกนำไปใช้กับ UTP ในมาตรฐาน 1000BASE-T ถ่ายโอนสองบิตในแต่ละครั้ง

ความถี่

100BASE-TX เรียกความถี่ 100Mhzซึ่งหมายความว่าแต่ละสัญญาณสามารถนำไปใช้และอ่านโดยด้านอื่น ๆ 100 ล้านครั้งต่อวินาที ปลายนี้ขึ้นเป็นความเร็วที่คู่สายแต่ละคนสามารถส่งได้ทั้งหรือ1 0นี่คือสิ่งที่ได้รับ 100BASE-TX ที่ความเร็ว 100Mbps เนื่องจากสัญญาณ 'อินสแตนซ์' แต่ละสัญญาณถูกนำไปใช้เท่ากับการส่งบิตเดียว และเนื่องจากมีการใช้งานสองคู่ (หนึ่งในแต่ละทิศทาง) นั่นเท่ากับ 100Mbps ในทิศทางเดียวและ 100Mbps ในอีกทิศทางหนึ่งหรือรวมเป็น 100Mbps เต็มเพล็กซ์

1,000BASE-T เรียกใช้ความถี่ 125Mhz ซึ่งหมายความว่าสัญญาณสามารถอ่านได้ (สายคู่) สาย 125 ล้านครั้งต่อวินาที เนื่องจากแต่ละอินสแตนซ์ของสัญญาณที่ถูกนำไปใช้ใน 1000BASE-T ส่งสองบิตข้ามเส้นลวดซึ่งหมายความว่าแต่ละคู่สามารถถ่ายโอน 250 ล้านบิตผ่านสายต่อวินาทีหรือ 250Mbps เนื่องจากมีการใช้งานสี่คู่จึงทำให้มีความเร็วรวม 1,000Mbps หรือความเร็ว 1gbps

สรุป

เหล่านี้เป็นวิธีการบางอย่างที่ระบุการเดินสายเคเบิลทางกายภาพ (UTP) สามารถส่งข้อมูลด้วยความเร็วที่แตกต่างกันมากมาย (10Mbps, 100Mbps, 1000Mbps - หรือ 10/100/1000) คิดจากแง่ของการวิวัฒนาการทางเทคโนโลยี - วิศวกรพบวิธีใหม่ในการส่งข้อมูลผ่านสายเดียวกัน เช่นเดียวกับสายไฟสามารถทำความเร็วได้หลายอย่างในเวลาเดียวกัน สาย UTP เส้นเดียวสามารถทำ 10, 100, หรือ 1,000 ล้านบิตต่อวินาทีดังนั้นสายและส่วนต่อประสานนั้นมีชื่อว่า 10/100/1000

^{ฉันเกรงว่าฉันไม่ทราบรายละเอียดของวิธีการถ่ายโอนบิต 10BASE-T ผ่านสายดังนั้นฉันจึงไม่สามารถอธิบายได้ว่ามันทำงานอย่างไรเช่นฉันได้ทำสองมาตรฐาน}

จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องสนับสนุนอุปกรณ์ดั้งเดิมและสายเคเบิล Cisco มีเอกสารที่ค่อนข้างดีคือเทคโนโลยี Ethernetซึ่งอธิบายได้อย่างลึกซึ้ง

อีเธอร์เน็ตได้รับรอบเป็นเวลานานมาก มันถูกวางตลาดในปี 1981 ที่ 10 Mbps ตอนแรกมันค่อนข้างแพง

ฉันจำได้ว่าการ์ดอีเธอร์เน็ตมีค่าใช้จ่าย $ 750 ในเวลาที่มันเป็นเงินจำนวนมาก มันใช้เวลาหลายปีและการถกเถียงอย่างมากเพื่อให้ได้ถึง 100 Mbps และอีกสักครู่สำหรับมาตรฐาน 100BASE-TX ในปัจจุบันจึงกลายเป็นผู้ชนะ ในเวลานั้นมันค่อนข้างแพงเมื่อเทียบกับ 10BASE-T ดังนั้นจึงถูกส่งไปยังศูนย์ข้อมูลและความต้องการความเร็วสูงเป็นเวลานาน พอร์ตถูกสร้างขึ้นด้วยความเข้ากันได้แบบย้อนหลังกับ 10BASE-T เพราะนั่นเป็นสิ่งที่แพร่หลายที่สุดและคุณอาจจำเป็นต้องเชื่อมต่อกับสิ่งนั้นจากสวิตช์เราเตอร์ ฯลฯ

ราคา 100 Mbps ในที่สุดก็ลดลงเมื่อปล่อย 1,000Base-T อีกครั้งมันค่อนข้างแพงเมื่อเทียบกับ 100Base-TX และยังคงอยู่ในศูนย์ข้อมูลเซิร์ฟเวอร์ขนาดใหญ่เป็นเวลานานก่อนที่ราคาจะลดลง และมันจำเป็นต้องเข้ากันได้กับความเร็วที่ช้าลงที่แพร่หลายมากขึ้น

10GBASE-T ตอนนี้อยู่ในตำแหน่งพรีเมี่ยมซึ่งใช้เป็นหลักในศูนย์ข้อมูลและบนเซิร์ฟเวอร์ ในที่สุดมันก็จะกลายเป็นกระแสหลักสร้างขึ้นในอุปกรณ์ใหม่ส่วนใหญ่ แต่มันจะต้องรักษาความเข้ากันได้ย้อนหลังเป็นเวลาหลายปี

ปัจจุบันอีเธอร์เน็ต 40 และ 100 Gbps มีช่องว่างในตลาดและกลไกตลาดจะกำหนดว่ามาตรฐานใดในแต่ละมาตรฐานที่ได้รับความนิยมสูงสุด เมื่อพวกเขากลายเป็นเรื่องธรรมดาราคาสำหรับ 10GBASE-T จะลดลง

การวิจัยและพัฒนาได้ทำไปแล้วสำหรับความเร็วที่ช้าลงและอีเทอร์เน็ตถูกสร้างขึ้นบนชิปในขณะนี้ดังนั้นจึงไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายใด ๆ อีกต่อไปในการนำเสนอความเร็วที่ช้าลงเนื่องจากยังมีอุปกรณ์รุ่นเก่าที่ต้องการความเร็วที่ช้าลง

เอกสารของ Cisco ในลิงค์ด้านบนเขียนขึ้นเมื่อนานมาแล้ว แต่หลักการยังคงใช้ได้และคำถามแรกนั้นเป็นคำถามเดียวกับที่คุณถาม

ทบทวนคำถาม

ถาม - เครือข่าย 10Base-T ทั้งหมดควรได้รับการอัปเกรดเป็น 100 Mbps หรือไม่ ทำไมหรือทำไมไม่?

A - ไม่จำเป็นว่าถ้าเครือข่าย 10Base-T ปัจจุบันเป็น repeater-based แทนที่ Repersers ด้วย 10/100 สวิทช์ไม่อิ่มตัวจะส่งผลให้โดยอัตโนมัติ n ครั้งเพิ่มแบนด์วิดธ์เฉลี่ยที่มีอยู่สำหรับแต่ละสถานีปลาย

ถาม - แนะนำรุ่นใด 100Base ทำไม?

A - 100Base-TX แนะนำหากการเดินสายแนวนอนคือ Category5 หรือ UTP ที่ดีกว่า หากการเดินสายในแนวนอนเป็นหมวดที่ 3 สามารถใช้ 100BaseT4 ได้ แต่อาจเป็นเรื่องยากที่จะได้รับ (บางรายงานระบุว่าเนื่องจาก 100Base-TX พร้อมใช้งานนานกว่าหนึ่งปีก่อน T4 จึงจับได้มากถึง 95 เปอร์เซ็นต์ของตลาด) 100Base-T2 ใช้งานไม่ได้

ถาม - ขอแนะนำรุ่น 1,000Base ใด? พวกเขาจะใช้ที่ไหน?

A - 1,000Base-T ขอแนะนำหากการเดินสายในแนวนอนคือหมวด 5 หรือ UTP ที่ดีกว่า สามารถใช้ 1000Base-SX หากการเดินสายในแนวนอนเป็นไฟเบอร์มัลติโหมดเช่นเดียวกับแบ็คโบนมัลติโหมดบางส่วน สามารถใช้ 1000Base-LX สำหรับใยแก้วนำแสงในโหมดเดียวหรือมัลติโหมด (ดูตารางที่ 7-5) 1,000Base-CX สามารถใช้สำหรับจัมเปอร์ในห้องระยะสั้นได้สูงสุด 25 เมตร

ถาม - ควรใช้สายเคเบิลประเภทใดในเครือข่ายใหม่ สำหรับการอัพเกรดเครือข่ายที่มีอยู่ ทำไม?

เอ - ลิงค์ UTP ใหม่หรือที่เปลี่ยนใหม่อาจเป็น Category 5E หรือดีกว่าเพื่อให้อัตราการเติบโตของข้อมูลสูงถึง 1,000 Mbps มัลติไฟเบอร์สามารถใช้งานได้ตามที่ระบุไว้ในตารางที่ 7-5 สำหรับ 1000Base-SX หรือตามที่ระบุไว้ในวรรคต่อไปนี้ตารางที่ 7-5 สำหรับ 1000Base-LX (เส้นใยเหล่านี้จะให้การสนับสนุนในอนาคตสำหรับระยะทางที่สั้นกว่า (ระหว่าง 100 และ 300 เมตรขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น] ที่ 10,000 Mbps) เพื่อเป็นหลักฐานในอนาคตอย่างแท้จริงและเพื่อให้แน่ใจว่าคุณจะสามารถใช้แบ็คโบนทางไกลได้ เส้นใยโหมดเดียว

ถาม - คุณจะรู้ได้อย่างไรว่าเมื่อใดที่เครือข่ายจะต้องมีการอัพเกรด คุณเริ่มจากที่ไหน

- มีหลายวิธี:

• ผู้ใช้ของคุณจะบอกคุณ (แต่บ่อยครั้งหลังจากที่พวกเขาผ่านเกณฑ์แห้ว)
• ระบบการจัดการเครือข่ายของคุณควรสามารถระบุลักษณะการโหลดสำหรับแต่ละพอร์ต DCE
• องค์กรของคุณกำลังพิจารณาเพิ่มแอปพลิเคชั่นใหม่ (เช่นมัลติมีเดีย) ที่จะต้องใช้แบนด์วิดธ์การสื่อสารที่มากขึ้น
• องค์กรของคุณกำลังเติบโตและมีพอร์ต DCE ไม่เพียงพอในตำแหน่งที่เหมาะสมเพื่อรองรับผู้ใช้เพิ่มเติม

หลังจากที่คุณได้พิจารณาความต้องการคุณสามารถพิจารณาตัวเลือก โปรดจำไว้ว่าองค์ประกอบเครือข่ายที่มีอายุการใช้งานยาวนานที่สุด (สื่อลิงค์ตามด้วยเซิร์ฟเวอร์เครือข่ายและสวิตช์เครือข่าย) อาจมีราคาแพงที่สุดในการเปลี่ยน เลือกด้วยตาต่อการเติบโตในอนาคตและพิจารณานำองค์ประกอบเหล่านี้กลับมาใช้ใหม่ทุกที่ที่ทำได้

Pure Ethernet hubs ใช้เพื่อเรียกใช้เพียงหนึ่งความเร็วเท่านั้น- คุณไม่สามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์ 10 mbit (หรือฮับอื่น ๆ สวิตช์เราเตอร์ที่ความเร็วนั้น) กับฮับ 100mbit นั่นเป็นสิ่งที่ไม่สะดวกอย่างยิ่งดังนั้นฮับแบบดูอัลความเร็วสูง (โดยทั่วไปจะเป็นสวิตช์สองพอร์ต) จึงถูกสร้างขึ้น สิ่งเหล่านี้เป็นความก้าวหน้าสำหรับอีเทอร์เน็ต 100mbit ในตลาดบ้าน / โซโฮ แน่นอนไปสำหรับสวิทช์ที่มีพอร์ตความเร็วสูงในภายหลัง คำศัพท์ทางการตลาดที่แยกความแตกต่างจากสิ่งที่ทำด้วยความเร็วเดียวคือ '10/100 'และมันทำการตลาดอย่างหนักจนคุณไม่สามารถจินตนาการได้

พอร์ตจะมีป้ายกำกับ "10/100/1000" เพื่อแสดงความเข้ากันได้ - พอร์ตเช่นนี้จะเชื่อมโยงกับพอร์ตอื่นที่ความเร็วสูงสุดร่วมกัน นี่เป็นวิธีที่ดีในการอัพเกรดเครือข่ายของคุณในขณะที่คุณเดินทาง หลายคนเริ่มต้นด้วย 100 Mbit / s หรือแม้แต่ 10 Mbit / s และโดยการเปลี่ยนอุปกรณ์เมื่อเวลาผ่านไปสิ่งเหล่านี้เริ่มเชื่อมโยงด้วยความเร็วสูงขึ้น

อย่างไรก็ตามมาตรฐาน PHYเป็นเพียงความเร็วเดียว: 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T, 10GBASE-SR, ... ไม่มีความเข้ากันได้บังคับสำหรับพอร์ต 100BASE-TX เพื่อรองรับ 10BASE-T แต่เป็นตัวเลือก และพบได้ทั่วไปมาก ดังนั้นพอร์ตที่มีความเร็วหลายระดับจึงเข้ากันได้กับ PHY ที่แตกต่างกันหลายตัว

ความเข้ากันได้ที่สมบูรณ์แบบมักจะจบลงด้วยพอร์ต 10G ซึ่งโดยทั่วไปแล้วรองรับ 1G เท่านั้นและไม่ช้าลง