ویکی‌پدیا

لایه فیزیکی اترنت

لایه فیزیکی اترنت: لایه فیزیکی از خانواده استانداردهای شبکه کامپیوتری اترنت است که توسط موسسه مهندسین برق و الکترونیک (IEEE) منتشر شده‌است. لایه فیزیکی ویژگی‌های الکتریکی یا نوری و سرعت انتقال اتصال فیزیکی بین یک دستگاه و شبکه یا بین دستگاه‌های شبکه را مشخص می‌کند. این لایه با لایه نظارت بر دسترسی و انتقال و لایه پیوند منطقی تکمیل می‌شود.

لایه فیزیکی اترنت
یک استاندارد برای کانکتورها 8P8C (که اغلب RJ45 نامیده می‌شود) که بیشتر در کابل‌های دسته ۵ استفاده می‌شود، یکی از انواع کابل کشی‌های مورد استفاده در شبکه‌های اترنت می‌باشد.
استاندارد IEEE 802.3 (1983 به بعد)
رسانه‌های فیزیکی کابل کواکسیال، جفت پیچ خورده، فیبر نوری
توپولوژی شبکه شبکه نقطه به نقطه، شبکه ستاره، شبکه باس
انواع عمده 10BASE5، 10BASE2، 10BASE-T، 100BASE-TX، 1000BASE-T، 10GBASE-T
حداکثر فاصله ۱۰۰ متر (328 ft) بیش از جفت پیچ خورده، تا ۱۰۰ کیلومتر روی فیبر نوری
حالت عملکرد دیفرانسیل (متعادل)، نوری، تک سر
حداکثر نرخ بیت ۱ مگابیت بر ثانیه تا ۴۰۰ گیگابیت بر ثانیه
سطوح ولتاژ ۲٫۵ ± V (بیش از جفت پیچ خورده)
انواع کانکتورهای رایج 8P8C، LC, SC, ST

لایه فیزیکی اترنت از سال ۱۹۸۰ شروع به نوشتن و تکامل شده‌است. این لایه از ظرفیت ۱۰ مگابیت بر ثانیه تا ۴۰۰ گیگابیت بر ثانیه در محیط فیزیکی از کابل کواکسیال حجیم تا جفت تابیده و فیبر نوری با دسترسی استاندارد را داراست.

بسیاری از آداپتورهای اترنت و پورت‌های سوئیچ با استفاده از مذاکره خودکار برای تنظیم سرعت و ارتباط دوطرفه برای بهترین بازدهی، از چندین سرعت پشتیبانی می‌کنند. اگر مذاکره خودکار شکست بخورد، برخی از دستگاه‌های چند سرعته، کاهش طرف مقابل را حس می‌کنند،[۱] اما ممکن است منجر به عدم تطابق دوطرفه شود.

اترنت ۱۰ گیگابیتی قبلاً در سال ۲۰۰۷ در شبکه‌های سازمانی و در شبکه اپراتور اترنت ۴۰ گیگابیتی مورد استفاده قرار گرفت.[۲][۳]

در سال ۲۰۱۷، اترنت ۱۰۰ گیگابیتی[۴] تصویب شد.[۵] سریع‌ترین افزوده‌ها به خانواده اترنت ۲۰۰ و ۴۰۰ گیگابیت بر ثانیه بود.

توسعه ۸۰۰ گیگابیت بر ثانیه و استانداردهای اترنت ۱٫۶ ترابیت بر ثانیه در سال ۲۰۲۱ آغاز شد.[۶]

قراردادهای نامگذاری ویرایش

به‌طور کلی، لایه‌های اترنت بر اساس مشخصات خود نامگذاری می‌شوند[۷] در نامگذاری اترنت پیشوند اعداد و پسوندهای مربوط که با خط تیره جدا می‌شوند و نشان دهنده ویژگی‌های آن هستند استفاده می‌شود که در ذیل می‌بینید:

  • ۱۰، ۱۰۰، ۱۰۰۰، 10G، ... – سرعت اسمی و قابل استفاده در بالای لایه فیزیکی (بدون پسوند = مگابیت/ثانیه، G = گیگابیت/ثانیه)
  • عبارات BASE, BROAD, PASS - به ترتیب سیگنالینگ باند پایه، پهنای باند یا باند عبور را نشان می‌دهد.
  • پسوندهای -T, -T1،S, -L،E, C, -K,H

. - T = جفت تابیده

. - T1 = جفت تابیده تک جفت

. - S = نانومتر ۸۵۰: طول موج کوتاه (فیبر چند حالته)

. - L = نانومتر ۱۳۰۰: طول موج طولانی (بیشتر فیبر تک حالته)

. - E = نانومتر ۱۵۰۰: طول موج فوق‌العاده بلند (تک حالته)

. - B = فیبر دو طرفه (بیشتر تک حالته) با استفاده از مالتی پلکس کردن بر پایه تفکیک طول موج

. - P = نوری غیرفعال (شبکه نوری نافعال)

. - C = مس/ تویناکس

. - K = صفحه پشتی

. - F = فیبر

. - H = فیبر نوری پلاستیکی

. - X برای رمزگذاری بلوک 8b/10b (4B5B برای اترنت سریع)

. - R برای رمزگذاری بلوک بزرگ (64b/66b)

برای ۱۰ مگابیت بر ثانیه، هیچ کدگذاری نشان داده نشده‌است زیرا همه انواع از کد منچستر استفاده می‌کنند. اکثر لایه‌های جفت پیچ خورده از رمزگذاری منحصر به فرد استفاده می‌کنند، بنابراین اغلب فقط از عبارت -T استفاده می‌شود.

اصطلاح دسترسی در اترنت، به ویژه برای اتصالات فیبر نوری، به عنوان حداکثر طول قابل دستیابی تعریف می‌شود که تضمین می‌شود زمانی که تمام پارامترهای کانال ارتباطی برآورده می‌شوند (پهنای باند مدال، تضعیف، تلفات درج و غیره) این سیستم به‌طور صحیح کار می‌کند. با پارامترهای کانال ارتباطی با کیفیت تر، اغلب می‌توان به طول پیوند طولانی‌تر و پایدار دست یافت. بالعکس، یک پیوند با پارامترهای کانال ارتباطی بدتر نیز می‌تواند کار کند اما فقط در یک فاصله کوتاهتر. در اصل دسترسی و حداکثر فاصله به یک معنا هستند.

لایه‌های فیزیکی ویرایش

بخش‌های زیر خلاصه‌ای از انواع رسانه‌های رسمی اترنت را ارائه می‌کنند. علاوه بر این استانداردهای رسمی، بسیاری از فروشندگان انواع رسانه‌های اختصاصی را به دلایل مختلف اجرا کرده‌اند که عیت این امر اغلب برای پشتیبانی از فواصل طولانی‌تر از کابل فیبر نوری بوده‌است.

پیاده‌سازی‌های اولیه و ۱۰ مگابیت بر ثانیه ویرایش

استانداردهای اولیه اترنت از کدگذاری منچستر استفاده می‌کردند تا سیگنال خود ساعت شود و تحت تأثیر فیلترهای بالاگذر قرار نگیرد.

اترنت سریع ویرایش

همه انواع اترنت سریع از توپولوژی/هم‌بندی ستاره‌ای استفاده می‌کنند و به‌طور کلی از کدگذاری خط ۴بی۵بی استفاده می‌کنند.

اترنت ۱ گیگابیت بر ثانیه ویرایش

همه انواع اترنت گیگابیتی از توپولوژی ستاره ای استفاده می‌کنند. در ابتدا حالت نیمه دوبلکس در استاندارد گنجانده شد اما از آن زمان کنار گذاشته شده‌است.[۸] دستگاه‌های بسیار کمی از سرعت گیگابیت در حالت نیمه دوبلکس پشتیبانی می‌کنند.

اترنت ۲٫۵ و ۵ گیگابیت بر ثانیه ویرایش

انواع ۲٫۵ و ۵ گیگابیت بر ثانیه انواع کوچک شده ۱۰گیگابیت بر ثانیه هستند و دسترسی طولانی تری نسبت به قبل از بافته مسی 6 (CAT6) دارند. کابل کشی این لایه‌های فیزیکی فقط از کابل‌های مسی جفت تابیده پشتیبانی می‌کنند.

اترنت ۱۰ گیگابیت بر ثانیه ویرایش

اترنت ۱۰ گیگابیتی نسخه ای از اترنت با نرخ اسمی داده ۱۰ گیگابیت بر ثانیه است، ده برابر گیگابیت اترنت. اولین استاندارد اترنت ۱۰ گیگابیتی در سال ۲۰۰۲ منتشر شد. استانداردهای بعدی شامل انواع رسانه برای فیبر تک حالته (مدت طولانی)، فیبر چند حالته (تا ۴۰۰ متر) می‌شود. صفحه پشتی مسی (تا ۱ متر) و جفت پیچ خورده مسی (تا ۱۰۰ متر).

تمام استانداردهای ۱۰ گیگابیتی در استاندارد IEEE 802.3-2008 ادغام شدند. اکثر انواع ۱۰ گیگابیتی از کد (-R) استفاده می‌کنند. اترنت ۱۰ گیگابیتی از سهم بازار قابل توجهی در شبکه‌های حامل برخوردار است.

اترنت ۲۵ گیگابیت بر ثانیه ویرایش

اترنت ۲۵ گیگابیتی از روی چهار استاندارد ۱۰۰ گیگابیتی اترنت توسط کارگروه استاندارد IEEE 802.3-2008 توسعه داده شد.[۹]

اترنت ۴۰ گیگابیت بر ثانیه ویرایش

این کلاس از اترنت در ژوئن ۲۰۱۰ به عنوان IEEE 802.3ba استاندارد شد.[۱۰][۱۱] یک استاندارد اترنت ۴۰ گیگابیتی جفت تابیده ۴۰ در سال ۲۰۱۶هم منتشر شد.

اترنت ۵۰ گیگابیت بر ثانیه ویرایش

کارگروه استاندارد IEEE 802.3cb اترنت ۵۰ گیگابیت بر ثانیه را توسعه داد.[۱۲]

اترنت ۱۰۰ گیگابیت بر ثانیه ویرایش

نسل اول اترنت ۱۰۰ گیگابیتی با استفاده از خطوط ۱۰ و ۲۵ گیگابیت بر ثانیه در ژوئن ۲۰۱۰ به عنوان استاندارد IEEE 802.3ca در کنار اترنت ۴۰ گیگابیتی استاندارد شد.[۱۳]

نسل دوم با استفاده از خطوط ۵۰ گیگابیت بر ثانیه توسط کارگروه استاندارد IEEE 802.3cd به همراه ۵۰ گیگ و ۲۰۰ گیگ توسعه داده شد.[۱۴]

استانداردهای نسل سوم با استفاده از یک خط ۱۰۰ گیگابیت در ثانیه در حال حاضر توسط کارگروه استاندارد IEEE 802.3ck به همراه اترنت ۲۰۰ گیگابیت بر ثانیه و اترنت ۴۰۰ گیگابیت بر ثانیه در حال توسعه است.[۱۵]

اترنت ۲۰۰ گیگابیت بر ثانیه ویرایش

نسل اول اترنت ۲۰۰ گیگابیت بر ثانیه توسط کارگروه استاندارد IEEE 802.3bs تعریف شده و در سال ۲۰۱۷ استاندارد شده‌است.[۱۶]

کارگروه استاندارد IEEE 802.3cd و نسل بعدی استانداردهای۱۰۰ و ۲۰۰ را توسعه داده‌است. به ترتیب با استفاده از یک، دو یا چهار خط ۵۰ گیگابت بر ثانیه ای.[۱۷] نسل بعدی با استفاده از خطوط ۱۰۰ گیگابیت بر ثانیه در حال حاضر توسط کارگروه استاندارد IEEE 802.3ck همراه با اترنت ۱۰۰ گیگابیتی و اترنت ۴۰۰ گیگابیتی در حال توسعه است.[۱۸]

اترنت ۴۰۰ گیگابیت بر ثانیه ویرایش

استاندارد اترنت با قابلیت ۲۰۰ گیگابیت بر ثانیه و ۴۰۰ گیگابیت بر ثانیه در سال ۲۰۱۷ تعریف شد.[۱۹]

در سال ۲۰۰۸، رابرت متکالف، یکی از مخترعان اترنت، گفت که او معتقد است برنامه‌های تجاری با استفاده از ترابیت اترنت ممکن است تا سال ۲۰۱۵ رخ دهد، اگرچه ممکن است به استانداردهای اترنت جدید نیاز داشته باشد.[۲۰] پیش‌بینی می‌شد که این امر به‌سرعت با افزایش سرعت تا ۱۰۰ ترابیت، احتمالاً در اوایل سال ۲۰۲۰، دنبال شود. اینها پیش‌بینی‌های تئوریک توانایی فناوری بودند، به‌جای تخمین‌هایی مبنی بر اینکه چه زمانی چنین سرعت‌هایی واقعاً با یک قیمت عملی در دسترس خواهند بود.[۲۱]

اترنت ۸۰۰ گیگابیت بر ثانیه ویرایش

کنسرسیوم فناوری اترنت ۸۰۰ گیگابیتی را پیشنهاد کرد که این نوع اترنت مبتنی بر پی‌سی‌اس در آوریل ۲۰۲۰ معرفی گردید.[۲۲]

در دسامبر ۲۰۲۱، اترنت ۸۰۰ گیگابیتی راه اندازی کرد. این نوع از اترنت بر روی مس دو محوره، صفحات پشتی الکتریکی، فیبر نوری تک حالته و چند حالته به همراه با استفاده از اترنت‌های ۱۰۰ گیگابیتی و ۲۰۰ گیگابیتی پیده سازی شدند.[۲۳]

اترنت ۱٫۶ ترابیت بر ثانیه ویرایش

در دسامبر ۲۰۲۱، استاندارد IEEE 802.3 کارگروه ویژه ای را برای تعریف انواع ۸۰۰ و ۱۶۰۰ گیگابیت بر ثانیه از طریق مس دو محوره، صفحات پشتی الکتریکی، فیبر نوری تک حالته و چند حالته به همراه انواع جدید آن تا حداکثر سرعت ۱/۶ ترابیت بر ثانیه معرفی کرد.[۲۴]

منابع ویرایش

  1. ↑ "Configuring and Troubleshooting Ethernet 10/100/1000Mb Half/Full Duplex Auto-Negotiation". Cisco Systems. Retrieved 2016-08-09. ...it is possible for a link partner to detect the speed at which the other link partner operates, even though the other link partner is not configured for auto-negotiation. In order to detect the speed, the link partner senses the type of electrical signal that arrives and sees if it is 10 Mb or 100 Mb.
  2. ↑ "Consideration for 40 Gigabit Ethernet" (PDF). IEEE HSSG. May 2007.
  3. ↑ "40 gigabit Ethernet answers" (PDF). IEEE HSSG. May 2007.
  4. ↑ "HECTO: High-Speed Electro-Optical Components for Integrated Transmitter and Receiver in Optical Communication". Hecto.eu. Retrieved December 17, 2011.
  5. ↑ "IEEE P802.3ba 40Gb/s and 100Gb/s Ethernet Task Force". IEEE. 2010-06-19.
  6. ↑ "IEEE P802.3df 200 Gb/s, 400 Gb/s, 800 Gb/s, and 1.6 Tb/s Ethernet Task Force". IEEE 802. IEEE. Retrieved 17 January 2022.
  7. ↑ IEEE 802.3 1.2.3 Physical layer and media notation
  8. ↑ IEEE 802.3 41. Repeater for 1000 Mb/s baseband networks
  9. ↑ IEEE 802.3by 25 Gb/s Ethernet Task Force
  10. ↑ Reimer, Jeremy (July 25, 2007). "New Ethernet standard: not 40Gbps, not 100, but both". Ars Technica. Retrieved December 17, 2011.
  11. ↑ "IEEE P802.3bg 40Gb/s Ethernet: Single-mode Fibre PMD Task Force". official task force web site. IEEE 802. April 12, 2011. Retrieved June 17, 2011.
  12. ↑ "IEEE 802.3 50 Gb/s, 100 Gb/s, and 200 Gb/s Ethernet Task Force". IEEE 802.3. 2016-05-17. Retrieved 2016-05-25.
  13. ↑ Reimer, Jeremy (July 25, 2007). "New Ethernet standard: not 40Gbps, not 100, but both". Ars Technica. Retrieved December 17, 2011.
  14. ↑ "IEEE 802.3 50 Gb/s, 100 Gb/s, and 200 Gb/s Ethernet Task Force". IEEE 802.3. 2016-05-17. Retrieved 2016-05-25.
  15. ↑ http://www.ieee802.org/3/ck/
  16. ↑ "[STDS-802-3-400G] IEEE P802.3bs Approved!". IEEE 802.3bs Task Force. Retrieved 2017-12-14.
  17. ↑ "IEEE 802.3 50 Gb/s, 100 Gb/s, and 200 Gb/s Ethernet Task Force". IEEE 802.3. 2016-05-17. Retrieved 2016-05-25.
  18. ↑ http://www.ieee802.org/3/ck/
  19. ↑ "[STDS-802-3-400G] IEEE P802.3bs Approved!". IEEE 802.3bs Task Force. Retrieved 2017-12-14.
  20. ↑ "Bob Metcalfe on the Terabit Ethernet". Light Reading. February 15, 2008. Retrieved August 27, 2013.
  21. ↑ author. "IEEE to introduce new Ethernet speed, up to 1Tb per second - MacNN". Archived from the original on 20 February 2015. Retrieved 9 August 2016. {{cite web}}: |last= has generic name (help)
  22. ↑ "25 Gigabit Ethernet Consortium Rebrands to Ethernet Technology Consortium; Announces 800 Gigabit Ethernet (GbE) Specification". 2020-04-06. Retrieved 2020-09-16.
  23. ↑ "Objectives IEEE 802.3 802.3df Task Force" (PDF). 2021-12-10. Retrieved 2022-01-08.
  24. ↑ "Objectives IEEE 802.3 802.3df Task Force" (PDF). 2021-12-10. Retrieved 2022-01-08.
برگرفته از «https://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=لایه_فیزیکی_اترنت&oldid=36911908»