sự khác biệt Fast Ethernet và Gigabit Ethernet và Các chuẩn kết nối 10gigabit

    Ethernet là một nhóm các công nghệ mạng, được sử dụng để kết nối nhiều hệ thống nhằm phát triển mạng Lan .Đây là nơi các thiết bị điện tử kết nối với nhau thông qua một giao thức.

   Trong Ethernet sẽ có khung, để chia luồng dữ liệu thành các gói gồm địa chỉ nguồn và đích, có chức năng phát hiện lỗi trong dữ liệu được truyền và yêu cầu truyền lại.
 
    Có nhiều loại Ethernet trên thị trường, trong đó Fast Ethernet và Gigabit Ethernet hiện đang được sử dụng phổ biến nhất. hôm nay chúng ta  sẽ so sánh chi tiết Fast Ethernet và Gigabit Ethernet để tìm ra sự khác biệt giữa chúng. cũng như các chuẩn kết nối 10gigabit hiện nay được sử dụng rộng rãi và phổ biến nhất.

Fast Ethernet là gì?

Fast Ethernet (FE) là một thuật ngữ của Ethernet trong mạng điện toán, là sự cải tiến tốc độ của enthernet mô tả việc truyền tải lưu lượng ở tốc độ 100Mbps. bằng cách giảm thời gian bit thành 0.1 microsecond. 

    IEEE  sử dụng 100BASE-TX,RX trong đó  : "100" là tốc độ truyền 100Mbps, trong khi "BASE" viết tắt của tín hiệu baseband (băng tần cơ sở). Chữ cái sau dấu gạch ngang ("T" hoặc "F") đề cập đến phương tiện vật lý (cặp xoắn hoặc sợi quang, tương ứng) mang tín hiệu, còn ký tự cuối cùng ("X", "4", v.v...) đề cập đến phương pháp mã dòng được sử dụng. Bảng dưới đây cho thấy các loại Fast Ethernet phổ biến.

  Trong số các tầng vật lý của Fast Ethernet, 100BASE-TX cho đến nay là phổ biến nhất với mỗi segment mạng, có khoảng cách cáp tối đa là 100m.

Gigabit Ethernet là gì?

    Gigabit Ethernet (GE) cung cấp tốc độ 1000Mbps trong mạng điện toán, do đó, có tên Gigabit. Gigabit Ethernet được phát hành vào năm 1999, chỉ vài năm sau khi Fast Ethernet ra đời, nhưng nó không được sử dụng rộng rãi cho đến khi nhu cầu Internet tăng lên vào khoảng năm 2010.

Gigabit Ethernet sử dụng frame format (quy định frame) 803.2 và cũng chạy trên các chế độ bán song công (half-duplex) và song công (full-duplex toàn phần). GE có cùng các loại cáp và thiết bị tương tự với Fast Ethernet nhưng phổ biến và kinh tế hơn. Với sự phát triển không ngừng của Gigabit Ethernet, nhiều phiên bản cao cấp hơn của GE đã ra đời, chẳng hạn như 40G Ethernet, 100G Ethernet.

 Có các tiêu chuẩn tầng vật lý khác nhau cho Gigabit Ethernet, chẳng hạn như 1000BASE-X với cáp quang làm phương tiện, 1000BASE-T sử dụng cáp xoắn đôi hoặc 1000BASE-CX sử dụng cáp đồng có vỏ bọc. Bảng dưới đây cho thấy các loại Gigabit Ethernet.

Hiện tại, Ethernet 10G hoặc 25G được ưa chuộng hơn trong các mạng doanh nghiệp và Ethernet 40G, 100G hoặc thậm chí cao hơn, 200G và 400G, chủ yếu được sử dụng trong các trung tâm dữ liệu lớn và mạng backbone.

Các chuẩn kết nối trong hệ thống mạng 10 Gigabit ethernet

    Giống với các chuẩn ethernet thế hệ trước, 10GE có thể sử dụng cho cả cáp đồng (cáp mạng) hoặc cáp quang. Khoảng cách tối đa qua cáp mạng là 100m nhưng vì yêu cầu băng thông của nó nên cần phải có loại cáp cao cấp hơn so với chuẩn gigabit ethernet thông dụng.

 10 GigE lần đầu tiên được phê chuẩn vào năm 2002 với tên gọi IEEE Standard 802.3ae-2002, sử dụng cáp quang -SR, -LR, -ER và -LX4 để kết nối các nút mạng và chuyển đổi cổng. Kể từ đó, tiêu chuẩn 10 GigE đã được sửa đổi nhiều lần để phù hợp với nhiều loại cáp khác nhau : 

 Cổng cáp quang

 Lần đầu tiên được ra mắt 10 GbE chỉ có 1 tiêu chuẩn cho cáp quang. Mặc dù 1 phiên bản khác của 10GE có sẵn cho cáp hai trục nhưng cáp quang vẫn là trọng tâm chính.

 Khái niệm cơ bản cho tín hiệu quang là ánh sáng laze được truyền dọc theo sợi quang và được phát hiện ở đầu kia của sợi quang. Ánh sáng khi truyền qua sợi quang được điều chỉnh để có thể truyền dữ liệu đến đầu nhận

Có 2 dạng cáp quang được sử dụng là:

     Cáp quang multi mode (MMF) : cáp multi mode thường có đường kính 50 hoặc 62.5µm . Khi di chuyển qua theo loại cáp quang này, ánh sáng đi theo nhiều hướng khác nhau tạo ra tên gọi đặc trung của cáp quang multi mode. Ánh sáng qua cáp quang được phát theo nhiều hướng khác nhau tạo ra độ trễ chế độ vi sai và kết quả là khoảng cách có thể truyền thường bị giới hạn ở mức tối đa nhỏ hơn rất nhiều so với cáp quang single mode

     Cáp quang single mode (SMF): khi sử dụng sợi quang single mode, ánh sáng truyền theo 1 hướng duy nhất dọc theo sợi quang giúp khoảng cách tối đa có thể đạt tới xa hơn rất nhiều so với cáp quang multi mode. Cáp quang single mode có thể truyền tín hiệu ethernet 10 gigabit với khoảng cách tối đa có thể tới 40km.

   - 10GBASE-SR

10GBASE-SR (short range) là loại cổng kết nối cho cáp quang multi mode sử dụng bước sóng 850 nm

Khoảng cách truyền tín hiệu phụ thuộc vào loại cáp MMF sử dụng

- 10GBASE-LR

10GBASE-LR (long reach) là loại chuẩn kết nối sử dụng cho sợi quang single mode và sử dụng tia laser bước sóng 1310 nm

Chiều dài sợi quang tối đa 10GBASE-LR là 10 km, mặc dù điều này sẽ thay đổi tùy thuộc vào loại sợi quang đơn mode được sử dụng.

 - 10GBASE-LRM

10GBASE-LRM, (long reach multi-mode) là loại chuẩn kết nối dành cho cáp quang multi mode và sử dụng tia laser bước sóng 1310nm.

10GBASE-LRM cho phép khoảng cách lên đến 220 mét (720 ft) trên sợi quang đa chế độ cấp FDDI và phạm vi tiếp cận tối đa 220m tương tự trên các loại sợi OM1, OM2 và OM3. Một số bộ thu phát 10GBASE-LRM cũng cho phép khoảng cách lên đến 300 mét (980 ft) trên sợi quang đơn mode tiêu chuẩn (SMF, G.652)

Để đảm bảo rằng các thông số kỹ thuật được đáp ứng qua các sợi cấp FDDI, OM1 và OM2, máy phát phải được ghép nối thông qua một dây vá điều chỉnh chế độ. Không cần dây vá điều hòa chế độ cho các ứng dụng trên OM3 hoặc OM4.

 - 10GBASE-ER

10GBASE-ER (extended reach) là kết nối dành cho cáp quang single mode và sử dụng tia laser 1550nm.

10GBASE-ER có thể đạt khoảng cách 40km với thiết kế  mở rộng và 30km với thiết kế tiêu chuẩn

 - 10GBASE-ZR

  Một số nhà sản xuất đã giới thiệu kết nối với khoảng cách truyền tín hiệu tới 80km cho chuẩn 100GBASE-ZR dựa trên thông số kĩ thuật của riêng nhà sản xuất

  - 10GBASE-LX4

    10GBASE-LX4 là kết nối dùng cho cáp quang single mode và cáp quang multi mode. Nó sử dụng bốn nguồn laser riêng biệt hoạt động ở tốc độ 3,125 Gbit / s và ghép kênh phân chia bước sóng thô với bốn bước sóng  1310 nm duy nhất.

     10GBASE-LX4 có tầm xa 10 km với cáp quang single mode, 300m với cáp đa chế độ  FDDI, OM1, OM2 và OM3

  -  10GBASE-PR

     10GBASE-PR ban đầu được chỉ định trong IEEE 802.3av là chuẩn kết nối 10 Gigabit Ethernet cho mạng quang thụ động và sử dụng bước sóng 1577nm để truyền đi và 1270nm để nhận về. Chuẩn kết nối này được sử dụng trong cấu hình điểm tới nhiều điểm của mạng quang thụ động

Bi-directional single strand

     Các nhà sản xuất đã giới thiệu tới người sử dụng chuẩn kết nối 10 Gbit/s thông qua 1 sợi quang. Tín hiệu được truyền nhận 2 chiều qua 1 sợi quang single mode với tính năng tương đương 10GBASE-LR hoặc –ER nhưng chỉ cần 1 sợi quang. Các module có sẵn với các công suất phát khác nhau và đạt khoảng cách từ 10 đến 80 km.

Cổng cáp đồng

    10 Gigabit ethernet có thể chạy qua hệ thống cáp 2 sợi, cáp xoắn đôi, và backplanes. Ở đây ta sẽ đề cập tới chuẩn kết nối qua cáp xoắn đôi (cáp mạng).

    10GBASE-T

     10GBASE-T , hoặc IEEE 802.3an-2006 , là tiêu chuẩn được phát hành vào năm 2006 để cung cấp kết nối 10 Gbit / s qua cáp xoắn đôi không được che chắn hoặc có vỏ bọc, với khoảng cách lên đến 100 mét.  Cáp mạng Cat6A có thể truyền tín hiệu với khoảng cách tối đa 100m và Cat6 có thể truyền tín hiệu với khoảng cách tối đa 55m