Evolución Del Estándar Ethernet

El explosivo crecimiento de Internet y de los servicios de negocios basados en redes distribuidas han originado que el rendimiento y fiabilidad de las redes sean conceptos vitales para el éxito de las empresas actuales. Por años, Ethernet se ha convertido en la arquitectura dominante para redes de área local (LANs) gracias a su gran facilidad de implementación, bajo coste, fiabilidad, relativa simplicidad de instalación y mantenimiento.La popularidad de Ethernet ha  crecido hasta el punto de que casi todo el tráfico en Internet se origina o termina con una conexión Ethernet. El creciente aumento en la demanda de altas velocidades, ha ido de la mano con la continua evolución que ha tenido el estándar para poder manejar estas velocidades y los aumentos en volumen de datos asociados.Es así como surgió  Gigabit Ethernet (1Gbps) como sucesor del ampliamente desplegado Fast Ethernet (100Mbps). Posteriormente, en los años 2002-2003, surgen los estándares correspondientes a 10 Gigabit Ethernet tanto en fibra óptica como en cobre, cuyo principal objetivo es ampliar la capacidad de las redes troncales o backbone tanto de las redes LAN, MAN, WAN y SAN. En la actualidad, los laboratorios de investigación de las grandes empresas de Networking han realizado pruebas exitosas y han sentado las bases para transmisiones de 40 y 100 Gigabit Ethernet las cuales están siendo estandarizadas según la IEEE 802.3ba. Este será, el siguiente gran paso de esta tecnología, por lo que los operadores están estudiando la posibilidad de implementar 100 Gigabit Ethernet en el entorno metropolitano (MAN) como un método eficiente para la multiplexación y transporte de grandes cantidades de información en formato Ethernet.

IEEE 802.3 fue el primer intento para estandarizar ethernet. Aunque hubo un campo de la cabecera que se definió de forma diferente, posteriormente ha habido ampliaciones sucesivas al estándar que cubrieron las ampliaciones de velocidad (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet y el de 10 Gigabits Ethernet), redes virtuales, hubs, conmutadores y distintos tipos de medios, tanto de fibra óptica como de cables de cobre (tanto par trenzado como coaxial).

Los estándares de este grupo no reflejan necesariamente lo que se usa en la práctica, aunque a diferencia de otros grupos este suele estar cerca de la realidad.

10-gigabit Ethernet (XGbE o 10GbE) es el más reciente (año 2002) y más rápido de los

estándares Ethernet. IEEE 802.3ae define una versión de Ethernet con una velocidad nominal

de 10 Gbit/s, diez veces más rápido que gigabit Ethernet.

El estándar 10-gigabit Ethernet contiene siete tipos de medios para LAN, MAN y WAN. Ha

sido especificado en el estándar suplementario IEEE 802.3ae, y será incluido en una futura

revisión del estándar IEEE 802.3.

Hay diferentes estándares para el nivel físico (PHY) . La letra "X" significa codificación 8B/10B

y se usa para interfaces de cobre. La variedad óptica más común se denomina LAN PHY,

usada para conectar routers y switches entre sí. Aunque se denomine como LAN se puede

usar con 10GBase-LR y -ER hasta 80 km. LAN PHY usa una velocidad de línea de 10.3 Gbit/s

y codificación 66B (1 transición cada 66 bits al menos). WAN PHY (marcada con una "W")

encapsula las tramas Ethernet para la transmisión sobre un canal SDH/SONET STS-192c.

10GBASE-SR ("short range") -- Diseñada para funcionar en distancias cortas

sobre cableado de fibra óptica multi-modo, permite una distancia entre 26 y 82 m

dependiendo del tipo de cable. También admite una distancia de 300 m sobre una

nueva fibra óptica multi-modo de 2000 MHz·km (usando longitud de onda de

850nm).

10GBASE-CX4 -- Interfaz de cobre que usa cables InfiniBand CX4 y conectores

InfiniBand 4x para aplicaciones de corto alcance (máximo 15 m ) (tal como

conectar un switch a un router). Es la interfaz de menor coste pero también el de

menor alcance. 2,5 Gbps por cada cable.

10GBASE-LX4 -- Usa multiplexión por división de longitud de onda para distancias

entre 240 m y 300 m sobre fibra óptica multi-modo. También admite hasta 10 km

sobre fibra mono-modo. Usa longitudes de onda alrededor de los 1310 nm.

10GBASE-LR ("long range")-- Este estándar permite distancias de hasta 10 km

sobre fibra mono-modo (usando 1310nm).

10GBASE-ER ("extended range")-- Este estándar permite distancias de hasta

40 km sobre fibra mono-modo (usando 1550nm). Recientemente varios

fabricantes han introducido interfaces enchufables de hasta 80-km.

10GBASE-LRM - http://www.ieee802.org/3/aq/, 10 Gbit/s sobre cable de FDDI- de

62.5 µm.

10GBASE-SW, 10GBASE-LW y 10GBASE-EW. Estas variedades usan el WAN

PHY, diseñado para interoperar con equipos OC-192/STM-64 SONET/SDH

usando una trama ligera SDH/SONET. Se corresponden en el nivel físico con

10GBASE-SR, 10GBASE-LR y 10GBASE-ER respectivamente, y por ello usan los

mismos tipos de fibra y permiten las mismas distancias. (No hay un estándar WAN

PHY que corresponda al 10GBASE- LX4.).

10GBASE-T (802.3an - 2007)

UTP-6 o UTP-7.

Distancia < 100 m.

PAM-16.

GIGABIT ETHERNETGigabit Ethernet, también conocida como GigaE, es una ampliación del estándar Ethernet (concretamente la versión 802.3ab y 802.3z del IEEE) que consigue una capacidad de transmisión de 1 gigabit por segundo, correspondientes a unos 1000 megabits por segundo de rendimiento contra unos 100 de Fast Ethernet (También llamado 100BASE-TX).

Características y prestaciones[editar]

Gigabit Ethernet surge como consecuencia de la presión competitiva de ATM por conquistar el

mercado LAN y como una extensión natural de las normas Ethernet 802.3 de 10 y 100 Mbit/s.

que prometen tanto en modo semi-dúplex como dúplex, un ancho de banda de 1 Gbit/s. En

modo semi-dúplex, el estándar Gigabit Ethernet conserva con mínimos cambios el método de

acceso CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Colision Detection) típico de Ethernet. Los

cambios son:

Ráfaga de tramas.

Extensión de portadoras.

Gran énfasis por el Control C, Control Z.

En cuanto a las dimensiones de red, no hay límites respecto a extensión física o número de

nodos. Al igual que sus predecesores, Gigabit Ethernet soporta diferentes medios físicos, con

distintos valores máximos de distancia. El IEEE 802.3 Higher Speed Study Group ha

identificado tres objetivos específicos de distancia de conexión: conexión de fibra

óptica multimodo con una longitud máxima de 500 m; conexión de fibra óptica monomodo con

una longitud máxima de dos kilómetros; y una conexión basada en cobre con una longitud de

al menos 25 m. Además, se está trabajando para soportar distancias de al menos 100 m en

cableado UTP de categoría 5. Es una tecnología aplicada a los mejores montajes de las redes

LAN a nivel mundial. Hay que tener una cierta precaución con los protocolos que aplica pero

de resto es quizás la mejor de las tecnologías aplicadas a las redes en general.

Estándares 1000BASE-X (802.3z)[editar]

Estándares con codificación 8B10B, 1250 Mbaudios.

1000BASE-SX[editar]

Fibra Multimodo (MMF).

Laser 850 nm.

Distancia < 550 m.

1000BASE-LX[editar]

Fibra Multimodo (MMF) y Fibra Monomodo (SMF).

Laser 1310 nm.

Distancia < 10 km.

1000BASE-EX[editar]

Fibra SMF.

Laser 1310 nm.

Distancia < 40 km.

1000BASE-ZX[editar]

Fibra SMF.

Laser 1550 nm.

Distancia < 80 km.

1000BASE-CX[editar]

Cable STP (2 pares).

Distancia < 25 m.

Fast EthernetFast Ethernet o Ethernet de alta velocidad es el nombre de una serie de estándares de IEEE de redes Ethernet de 100 Mbps (megabits por segundo). El nombre Ethernetviene del concepto físico de ether. En su momento el prefijo fast se le agregó para diferenciarla de la versión original Ethernet de 10 Mbps.

Debido al incremento de la capacidad de almacenamiento y en el poder de procesamiento, los Pc’s actuales tienen la posibilidad de manejar gráficos de gran calidad y aplicaciones multimedia complejas. Cuando estos ficheros son almacenados y compartidos en una red, las transferencias de un cliente a otro producen un gran uso de los recursos de la red.

Las redes tradicionales operaban entre 4 y 16 Mbps. Más del 40 % de todos los Pc’s están conectados a Ethernet. Tradicionalmente Ethernet trabajaba a 10 Mbps. A estas velocidades,dado que las compañías producen grandes ficheros, pueden tener grandes demoras cuando envían los ficheros a través de la red. Estos retrasos producen la necesidad de mayor velocidad en las redes.

Fast Ethernet no es hoy por hoy la más rápida de las versiones de Ethernet, siendo actualmente Gigabit Ethernet y 10 Gigabit Ethernet las más veloces.

Características Generales[editar]

Un adaptador de fast Ethernet puede ser dividido lógicamente en una parte de control de

acceso al medio (MAC; media access controller), que se ocupa de las cuestiones de

disponibilidad y una zona de capa física (PHY; physical).

La capa MAC se comunica con la física mediante una interfaz de 4 bits a 25 MHz de forma

paralela síncrona, conocida como MII.

La interfaz MII puede tener una conexión externa, pero lo normal es hacer su conexión

mediante ICs en el adaptador de red.

La interfaz MII establece como tasa máxima de bits de datos una velocidad de 100Mbit/s para

todas las versiones de fast Ethernet.

Se puede observar que actualmente en redes reales la cantidad de datos que se envían por

señal esta por debajo de este máximo teórico. Esto es debido a que se añadan cabeceras y

colas en cada paquete para detectar posibles errores, a que ocasionalmente se puedan

“perder paquetes” debido al ruido, o al tiempo de espera necesario para que cada paquete sea

recibido por el otro terminal.

Soporte[editar]

Fast ethernet puede trabajar sobre fibra óptica y sobre cable de cobre. Cada modo de trabajar

tiene unos estándares específicos adaptados a la situación requerida:

COBRE

100BASE-TX

100BASE-T4

100BASE-T2

FIBRA ÓPTICA

100BASE-FX

100BASE-SX

100BASE-BX

Tecnologías Ethernet

TecnologíaVelocidad de

transmisiónTipo de cable

Distancia

máximaTopología

100BaseTX 100MbpsPar Trenzado

(categoría 5UTP)100 m

Estrella. Half Duplex

(hub) y Full Duplex

(switch)

100BaseFX 100Mbps Fibra óptica 2000 mNo permite el uso de

hubs

100BaseT 100Mbps4 pares trenzado

(categoría 5UTP)100 m

Estrella. Full Duplex

(switch)

100BaseSX 100MbpsFibra

óptica (multimodo)550 m

Estrella. Full Duplex

(switch)

100BaseBX 100MbpsFibra óptica

(monomodo)5000 m

Estrella. Full Duplex

(switch)

Estándares para cobre[editar]

Dependiendo del tipo de estándar utilizado, el tipo de cable pertenecerá a una categoría

diferente con unas características determinadas que siguen la siguiente tabla:100BASE-T es

un estándar de Fast Ethernet que utiliza un par de cobre trenzado. Podemos encontrar las

siguientes categorías de este estándar:

100BASE-TX (100 Mbit/s sobre 2 pares de cobre trenzado de categoría 5

o superior)

100BASE-T4 (100 Mbit/s sobre 4 pares de cobre trenzado de categoría 3

o superior)

100BASE-T2 (100 Mbit/s sobre 2 pares de cobre trenzado de categoría 3

o superior)

La longitud de segmento de cable para un estándar de tipo 100Base-T está limitada a 100

metros. Esto está recogido en el estándar IEEE 802.3 (aprobado en 1995)

100BASE-TX[editar]

El estándar más común dentro de este tipo de Ethernet es 100BaseTX, y es soportado por la

mayoría del hardware Ethernet que se produce actualmente.

Utiliza 2 pares de cobre trenzado de categoría 5 o superior (un cable de categoría 5 contiene 4

pares, por lo que puede soportar 2 enlaces 100BASE-TX).

En una configuración típica de 100Base-TX se utiliza un par de cables trenzados en cada

dirección (full-duplex).

(Ver IEEE 802.3 para más detalles)

La configuración de una red 100Base-TX es muy similar a una de tipo 10Base-T. Cuando

utilizamos este estándar para crear una red de área local, los componentes de la red

(ordenadores, impresoras, etc) suelen estar conectados a un switch o un hub, creando una

red con topología de estrella. Alternativamente, es posible conectar dos componentes

directamente usando cable cruzado.

En cuanto al tipo de codificación, utiliza la 4B5B.

100BASE-T4[editar]

Fue una de las primeras implementaciones de Fast Ethernet. Se requiere de cuatro pares de

cable trenzado, pero estos pueden ser de categoría 3 en lugar categoría 5 que es la exigida

por TX, permitiendo amortizar instalaciones antiguas. De los cuatro pares, un par esta

reservado para transmitir, otro para recibir, y los dos conmutan a envío/recepción de modo

que la comunicación siempre se establece simultáneamente a través de 3 pares.

En cuanto al tipo de codificación, utiliza la 8B6T.

100BASE-T2[editar]

En este estándar los datos se transmiten sobre dos pares de cobre, 4 bits por símbolo. En

primer lugar, un símbolo de 4 bits se amplia en dos símbolos de 3 bits cada uno mediante un

procedimiento complicado de codificación basado en un registro lineal de retroalimentación

(ver el estándar para obtener más información). Esto es necesario para aplanar el ancho de

banda y el espectro de la señal.

El mapa de bits original que representa al código, no es constante en el tiempo y tiene un

largo periodo (se podría decir que aparece con una frecuencia aleatoria).

En cuanto al tipo de codificación, utiliza la PAM-5.

Estándares para Fibra Óptica[editar]

La versión sobre fibra óptica de estos estandars consigue una velocidad superior, así como

abarcar mayor superficie sin necesidad de repetidores.

100BASE-FX[editar]

Es una versión de Fast Ethernet sobre fibra óptica. Utiliza un tipo de luz 1300 (NIR; nm near-

infrared) que es transmitida a través de dos líneas de fibra óptica multimodo (MMF), una para

recepción (RX) y la otra para transmitir (TX).

Para estos casos, la longitud máxima que abarca es de 400 metros para las conexiones half-

duplex (para asegurar la detección de colisiones) o 2 kilómetros para full-duplex sobre fibra

óptica multimodo (en comparación con los 100 metros sobre cable de cobre).

En cuanto al tipo de codificación utilizada, 100BASE-FX utiliza la misma codificación 4B5B y

NRZI que usaba 100BASE-TX.

100BASE-SX[editar]

Utiliza dos líneas multimodo de fibra óptica para recibir y transmitir. Se trata de una alternativa

de menor coste que 100BASE-FX, ya que usa una longitud de onda más corta, que es mucho

menos costoso que la longitud de onda larga utilizada en 100BASE-FX. 100BASE-SX puede

trabajar a distancias de hasta 300 metros.

100BASE-SX utiliza la misma longitud de onda que la versión de fibra óptica 10BASE-FL.

Debido a la corta longitud de onda utilizada (850 nm), se necesitan componentes ópticos

menos costosos (LEDs en lugar de láseres), lo que hace que sea una opción atractiva para

aquellos que actualicen de 10BASE-FL y los que no exigen largas distancias.

100BASE-BX[editar]

Trabaja a través de una sola línea de fibra óptica (a diferencia de 100BASE-FX, que utiliza un

par de fibras). Debido a que contamos con una solo línea, se utiliza un multiplexor que divide

la señal en dos longitudes diferentes de onda, una para transmitir, y otra para recibir.

Ventajas de Fast Ethernet[editar]

Fast Ethernet está basada en el estándar Ethernet por lo que es compatible con cualquier red

Ethernet, independientemente del tipo que sea, ya que los adaptadores de red (las tarjetas de

red) automáticamente ajustan su velocidad al adaptador más lento, de forma que todos los

equipos puedan estar conectados (aunque a costa de perder velocidad).

Puede ser instalada en la mayoría de las redes actuales casi sin cambios en la infraestructura

de la red.

Finalmente, Fast Ethernet tiene un bajo coste y es la solución más adoptada de las

disponibles en el mercado.