Pourquoi les normes Ethernet sont-elles rédigées sous la forme 10/100/1000? Pourquoi pas seulement 1000?

J'ai toujours vu les normes Ethernet écrites sous la forme " valeur basse / valeur moyenne / valeur maximale " et je me suis toujours demandé pourquoi.

Un routeur ne reproduira-t-il pas simplement des vitesses inférieures à son maximum s'il est configuré en tant que tel, rendant ainsi "/" inutile?

Ils incluent ceci car tous les ports ne peuvent pas fonctionner à plusieurs vitesses ou à certaines vitesses.

Le fonctionnement à une seule vitesse était probablement plus courant lorsque la norme 100BASE-TX est apparue et que plusieurs commutateurs avaient des ports 100BASE-TX fixes en tant que ports de liaison montante avec des ports 10BASE-T pour fournir un accès. Cependant, il est courant que de nombreux ports basés sur GBIC / SFP ne s'exécutent qu'à une certaine vitesse spécifiée (par exemple, 100 Mbps ou 1 000 Mbps).

À l’avenir, vous constaterez que l’assistance à certaines vitesses réduites est abandonnée. Cisco ne fournit plus de support pour 10BASE-T avec ses nouveaux ports "multi-gig". Je ne suis pas sûr qu'il s'agisse d'un choix de conception par Cisco ou d'une partie de l'amendement IEEE 802.3bz en cours d'élaboration.

Vous trouverez également la plupart des ports (autant que je sache, mais pas à 100% certains) de la plate-forme Cisco Nexus ne prend plus en charge 10BASE-T et sont désignés ports 100/1000 (ou ports 1000/10000 qui ne prennent pas en charge 100BASE-TX). ).

Et ce n'est pas seulement Cisco. D'autres fournisseurs offrant une capacité 10G limitent souvent les ports à des vitesses de 1 / 10G ou 100/1000/10000. Par exemple, HP propose plusieurs produits qui suivent le modèle à double vitesse et Extreme a tendance à utiliser le modèle à trois vitesses pour ses ports en cuivre 10G.

Bonne question. Répondre pleinement à ce problème impliquerait un examen approfondi du câblage Ethernet. Mais je vais essayer de l'expliquer dans un langage plus simple.

Les trois vitesses (10, 100, 1000) utilisent le même câblage physique: paire torsadée non blindée ( UTP ). UTP est composé de 4 paires de fils (8 fils au total) - chaque paire est torsadée l’une sur l’autre . Chaque paire de fils fonctionne ensemble pour envoyer des signaux à l'autre extrémité.

Ce qui permet au même câblage physique de transporter des bits sur le fil à des vitesses si différentes, ce sont les différentes manières dont chacune des 4 paires de fils est utilisée. Nous devrons discuter de trois idées distinctes: normes et utilisation des câbles, bits transmis et fréquence.

Normes et utilisation du fil

Par exemple, 100BASE-TX est la norme prédominante régissant les débits de transmission de 100 Mbits / s sur le protocole UTP. Pour ce faire, il dédie une paire de fils pour la transmission et l’autre paire de fils pour la réception - les deux paires restantes sont inutilisées.

1000BASE-T est la norme prédominante régissant les débits de transmission de 1000 Mbits / s par rapport au débit UTP. Pour ce faire, il utilise les quatre paires de câbles simultanément, dans les deux sens. Chaque paire est chargée de transporter environ 250 Mbps de trafic à la fois, ce qui correspond à un débit total de 1 000 Mbps ou 1 Gbps.

Bits Transmis

Une des autres différences entre 100BASE-TX et 1000BASE-T est que chacun transmet différemment des bits sur le fil.

Fondamentalement, à un moment donné, un certain signal de tension sur le fil représente une certaine valeur. Dans 100BASE-TX, il n’existe que deux valeurs possibles: une valeur de 0ou une valeur de 1. Vous pouvez dire que dans n'importe quel cas, un seul bit peut être transféré sur le réseau .

Dans 1000BASE-T, il y a quatre valeurs de tension possibles qui peuvent exister sur le fil: 00 01 10 11. Ou, autrement dit, chaque instance de signal appliquée à UTP dans la norme 1000BASE-T transfère deux bits à la fois.

La fréquence

100BASE-TX appelle pour une fréquence de 100 MHz , ce qui signifie qu'un signal peut être appliqué et lu par l'autre côté 100 millions de fois par seconde. Cela finit par être la vitesse à laquelle chaque paire de fils peut transmettre un 1ou un 0. C’est ce qui donne à 100BASE-TX sa vitesse de 100 Mbps, car chaque "instance" de signal appliquée équivaut à un seul bit transmis. Et comme deux paires sont utilisées (une dans chaque direction), cela équivaut à 100 Mbps dans une direction et à 100 Mbps dans l’autre, soit un total de 100 Mbps en duplex intégral.

1000BASE-T appelle à l’utilisation de la fréquence 125 MHz, ce qui signifie qu’un signal peut être lu par la paire de fils 125 millions de fois par seconde. Étant donné que chaque instance d'un signal appliqué dans 1000BASE-T envoie deux bits sur le fil, cela signifie que chaque paire peut transférer 250 millions de bits par seconde sur le fil, soit 250 Mbps. Étant donné que quatre paires sont utilisées, cela donne un débit total de 1000 Mbit / s, ou 1 Gbit / s.

Sommaire

Ce sont certaines des méthodes permettant à une seule spécification de câblage physique (UTP) de transmettre des données à des vitesses aussi différentes (10 Mbit / s, 100 Mbit / s, 1000 Mbit / s - ou 10/100/1000). Pensez-y aux termes de l'évolution technologique: les ingénieurs ont trouvé de nouveaux moyens de transmettre des données sur le même fil. En tant que tel, le fil unique peut effectuer plusieurs vitesses en même temps. Un seul câble UTP peut générer 10, 100 ou 1 000 millions de bits par seconde. Par conséquent, les câbles et les interfaces sont étiquetés 10/100/1000.

^{J'ai bien peur de ne pas connaître les détails de la façon dont 10BASE-T a transféré des bits sur le réseau. Je ne peux donc pas décrire comment cela fonctionne comme je l'ai fait pour les deux autres normes.}

Cela se résume vraiment à la nécessité de prendre en charge les périphériques et le câblage hérités. Cisco a un très bon document, Ethernet Technologies , qui explique beaucoup de choses en profondeur.

Ethernet existe depuis très longtemps. Il a été commercialisé en 1981 à 10 Mbps. Au début, c'était assez cher.

Je me souviens de cartes Ethernet coûtant 750 $ à un moment où c'était beaucoup d'argent. Il a fallu de nombreuses années et de nombreux arguments pour atteindre 100 Mbps, et un peu de temps pour que le standard actuel 100BASE-TX devienne le vainqueur. À l'époque, il coûtait assez cher par rapport à 10BASE-T; il a donc été longtemps relégué aux centres de données et aux besoins de haut débit. Les ports ont été construits avec une compatibilité ascendante avec 10BASE-T parce que c’était le modèle le plus répandu, et vous devrez peut-être vous y connecter à partir d’un commutateur, d’un routeur, etc.

Le prix de 100 Mbps a finalement baissé avec la sortie de 1000Base-T. Encore une fois, il était assez coûteux par rapport à 100Base-TX et il est resté longtemps dans les centres de données un gros serveur avant que le prix ne baisse. Et il devait être compatible avec les vitesses plus lentes plus répandues.

10GBASE-T occupe désormais une position privilégiée, principalement dans les centres de données et sur les serveurs. Il deviendra lui aussi, à terme, intégré dans la plupart des nouveaux équipements, mais il faudra maintenir une compatibilité ascendante pendant de nombreuses années.

Les réseaux Ethernet à 40 et 100 Gbit / s occupent actuellement une niche sur le marché, et ce sont les forces du marché qui détermineront quel est le standard le plus répandu, ainsi que leur standard. Comme ils deviennent plus courants, les prix de 10GBASE-T vont baisser.

La recherche et le développement ont déjà été effectués pour les vitesses plus basses, et Ethernet est à présent essentiellement construit sur une puce. Il n’est donc plus rentable d’offrir des vitesses plus basses, car il existe encore des appareils traditionnels qui ont besoin de vitesses plus basses.

Le document de Cisco dans le lien ci-dessus a été écrit il y a longtemps, mais les principes sont toujours valables et la première question est fondamentalement la même chose que vous demandez.

Questions de révision

Q - Tous les réseaux 10Base-T ne devraient-ils pas simplement être mis à niveau à 100 Mbps? Pourquoi ou pourquoi pas?

R - Pas nécessairement, si le réseau 10Base-T actuel est basé sur un répéteur, le remplacement des répéteurs par des commutateurs non saturants 10/100 entraînerait une augmentation automatique n fois de la bande passante moyenne disponible pour chaque station d'extrémité.

Q - Quelle version (s) 100Base est recommandée? Pourquoi?

A - 100Base-TX est recommandé si le câblage horizontal est de catégorie 5 ou supérieure. Si le câblage horizontal correspond à la catégorie 3, 100BaseT4 peut être utilisé, mais il peut être difficile à acquérir (certains rapports indiquent que 100Base-TX étant disponible plus d'un an avant le T4, il a capturé jusqu'à 95% du marché). 100Base-T2 n'est pas disponible.

Q - Quelle version (s) 1000Base est recommandée? Où seraient-ils utilisés?

A - 1000Base-T, est recommandé si le câblage horizontal est UTP de catégorie 5 ou supérieure. 1000Base-SX peut être utilisé si le câblage horizontal est en fibre optique multimode, ainsi que pour certains réseaux dorsaux multimodes. 1000Base-LX peut être utilisé pour les fibres optiques monomodes ou multimodes (voir Tableau 7-5). 1000Base-CX peut être utilisé pour des cavaliers de salle d'équipement de courte distance jusqu'à 25 mètres.

Q - Quels types de câbles doivent être utilisés pour les nouveaux réseaux? Pour la mise à niveau des réseaux existants? Pourquoi?

R - Les liaisons UTP nouvelles ou de remplacement peuvent appartenir à la catégorie 5E ou supérieure pour permettre une augmentation du débit de données pouvant atteindre 1 000 Mbits / s. La fibre multimode peut être utilisée comme indiqué dans le tableau 7-5 pour 1000Base-SX ou dans le paragraphe suivant le tableau 7-5 pour 1000Base-LX. (Ces fibres fourniront également un support futur pour des distances plus courtes [entre 100 et 300 mètres, en fonction de la longueur d'onde] à 10 000 Mbits / s.) fibre monomode.

Q - Comment savez-vous quand un réseau doit être mis à niveau? Par où commence tu

A - Il y a plusieurs façons:

• Vos utilisateurs vous le diront (mais souvent seulement après avoir franchi le seuil de frustration).
• Votre système de gestion de réseau doit être capable d'indiquer les caractéristiques de charge pour chaque port DCE.
• Votre organisation envisage d'ajouter de nouvelles applications (telles que le multimédia) qui nécessiteront davantage de bande passante de communication.
• Votre organisation est en pleine croissance et il n’ya pas suffisamment de ports DCE aux bons emplacements pour accueillir les utilisateurs supplémentaires.

Une fois que vous avez déterminé le besoin, vous pouvez envisager les options. N'oubliez pas que les éléments de réseau ayant la plus longue durée de vie utile (le média de liaison, suivi des serveurs de réseau et des commutateurs de réseau) peuvent également être les plus coûteux à remplacer. Choisissez en fonction de la croissance future et envisagez de réutiliser ces éléments dans la mesure du possible.

Les concentrateurs Ethernet purs n’utilisaient qu’une seule vitesse - vous ne seriez pas en mesure de connecter un périphérique 10 Mbits (ou un autre concentrateur, commutateur, routeur à cette vitesse) à un concentrateur à 100 Mbits / s. C'était extrêmement gênant, alors des concentrateurs à double vitesse (essentiellement un commutateur à deux ports) ont été construits. Celles-ci constituaient la percée pour Ethernet 100 Mbits sur les marchés domestiques / SOHO. Il en va de même pour les commutateurs dotés de ports dualspeed ultérieurement. Le terme marketing à différencier de l'ancien système à une seule vitesse était '10 / 100 'et il était tellement commercialisé que vous ne pouvez même pas vous l'imaginer.

Les ports sont étiquetés "10/100/1000" pour montrer leur compatibilité - un port comme celui-ci sera relié à un autre port à la vitesse mutuelle la plus élevée. C'est un bon moyen de mettre à niveau votre réseau au fur et à mesure. Beaucoup ont commencé avec 100 Mbit / s, voire 10 Mbit / s, et en remplaçant des périphériques au fil du temps, ceux-ci commencent à se lier à des vitesses plus élevées.

Cependant, les normes PHY ne sont qu'à une seule vitesse: 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T, 10GBASE-SR, ... Il n'y a pas de compatibilité obligatoire pour un port 100BASE-TX prenant également en charge 10BASE-T, mais il est facultatif et extrêmement commun. Ainsi, un port à plusieurs vitesses est compatible avec plusieurs PHY différents.

Une compatibilité descendante parfaite se termine souvent par des ports 10G qui, très souvent, ne prennent en charge que la 1G et non une vitesse plus lente.