Redes de Comunicaciones en PDF.

4.11 La evolución de la familia Ethernet

4.11.1 Ethernet

Transmite a 10Mbps. Utiliza codigo Manchester, que es sencillo y barato de implementar, pero poco eficiente ya que al utilizar el doble de frecuencia requiere un cable de altas prestaciones como el coaxial.

En Ethernet la codificación se realiza en el controlador, no en el transceiver, por lo que se ha de emplear en todos los medios físicos. En las siguientes especificaciones la codificación se realiza en el transceiver, con lo que para cada medio físico puede elegirse el código que más convenga.

Definido en el libro azul de Ethernet publicado por DIX en 1980. Al primer protocolo implantado en Palo Alto a 2,94 Mbs se le conoce como Ethernet Experimental.

Estándar	Medio y conectores	Repet. /Est.	Distancia / Transmisión
10Base-5 (1) Fue la primera versión comercial.	Coaxial amarillo de 50 2#2 Transceptores vampiros y cable AUI (drop) de hasta 50 metros.	2 / 100	500 m. Half-Duplex
10Base-2 (1) Surgió para solucionar los problemas de coste y rigidez del coaxial amarillo.	Coaxial RG58 de 50 2#2 Conectores BNC -conectores T-	4 / 30 separadas entre sí por 1 m. o más.	185 m. Half-Duplex
10Base-T (2) Surgió para reutilizar los cables de telefonía -par trenzado no apantallado (UTP)- para datos.	Par trenzado a partir de Cat. 3. Conectores RJ-45. De los 4 pares del cable solo utiliza dos: El 2 y el 3 (hilos 1, 2, 3 y 6).	4 / 1024	Cat. 3 - 100m Cat. 5 - 150m Half-Duplex y Full-Duplex
10Base-F (3) (10Base-Fx) Implementación del estándar. Se usan sus variantes FL, FB o FP.	Multimodo; LED en primera ventana. Luz visible. Conectores ST.		2000 m. Half-Duplex y Full-Duplex

(1) englishBasado en cable coaxial y topología lineal (o de bus). Se pueden unir varios segmentos con repetidores siempre que no haya más de 4 repetidores entre dos segmentos cualesquiera. englishSi se abre el coaxial o uno de los terminadores, deja de funcionar toda la red. Necesita terminadores de 50 2#2 en los extremos del cable.

english(2) Aunque su topología lógica sigue siendo lineal, su topología física es de estrella con un repetidor multipuerto (concentrador o englishhubenglish) en su centro. Cada estación tiene un cable propio que lo une al concentrador. Se puede mezclar con 10Base-5 o 10Base-2 siempre que no se interconecten por más de 3 coaxiales.

Soporta 1024 estaciones en cada dominio de colisión.

(3) Implementación del estándar original Ethernet sobre fibra: FOIRL (Fiber-Optic Inter-Repeater Link). No se utiliza directamente, si no una de sus variantes (FL -la más utilizada-, FB -para espinazos (backbones)- o FP -nunca se usó-).

4.11.2 Fast Ethernet

Esta regulada por la norma IEEE 802.3u. Transmite a 100 Mbps. Utiliza codificación de traducción.

Estándar	Medio y conectores	Repetidores / Estaciones	Dist. / Trans.
100Base-Tx Variante de 100Base-T con cable cat. 5. Código 4B/5B.	Par trenzado (TP) de categoría 5. Usa los mismos hilos que 10Base-T.	2 Clase II33 unidos con un cable de hasta 5m.	100m. - Full-Duplex
100Base-T4 (1) Variante de 100Base-T con cable cat. 3, usando 4 pares. Código 8B/6T.	UTP de categoría 3. Utiliza 3 pares para transmitir y uno para detección de colisiones.	2 Clase II unidos con un cable de hasta 5m.	100m. - Half-duplex
100Base-T2 (1) Variante de 100Base-T con cable cat. 3 Full-Duplex. Código PAM-5x5.	UTP de categoría 3. Utiliza los 4 pares.	Requiere procesadores de señal específicos muy sofisticados, ya que emiten y reciben a la vez por el mismo cable(*), por lo que era una opción cara que nunca se llegó a implementar.	100m. - Full-duplex (* Dual-Duplex)
100Base-Fx Código 4B/5B NRZ-I (No Return to Zero - Inverted).	Fibra englishóptica multimodo con LED en segunda ventana. Conectores SC.		400m. - Half-duplex 2000m - Full-Duplex

(1) Pensados para seguir utilizando el cableado telefónico existente (UTP Cat. 3).

4.11.3 Gigabit Ethernet

Esta regulada por las normas IEEE 802.3z para fibra e IEEE 802.3ab para cobre. Transmite a 1000 Mbps.

Estándar	Medio y conectores	Distancia / Transmisión
1000Base-T Código PAM-5x5.	Par trenzado (TP) Cat. 5, 5e o 6. Emite y recibe simultáneamente por los 4 pares (*).	100 m. - Full-duplex (* Dual-duplex)
1000Base-Lx Código 8B/10B NRZ. englishSe puede optimizar para conseguir hasta 10.000m. de alcance con fibras mono-modo.	Fibra óptica multi y monomodo con ILD en segunda ventana. Conectores SC.	En fibras multimodo: 330m - Half-duplex 550m - Full-duplex En fibras monomodo: 330m - Half-duplex 2000m - Full-duplex
1000Base-Sx Código 8B/10B (8 bits/10 baudios) NRZ. La optoelectrónica de LEDs en primera ventana lo hace mucho más económico que Lx	Fibra englishóptica multimodo con LED en primera ventana. Conectores SC.	62,5/125: 275m. 50/125: <~ 330m - Half-duplex <~ 550m - Full-duplex Depende de la calidad de la fibra.

Aunque el estándar define el uso half-duplex, no se suele utilizar en fibras. En el caso de half-duplex solo se soporta un concentrador. Para poder alcanzar mayor distancia (330m) en half-duplex el tamaño mínimo de trama se amplia a 512B bits. Debido a la complejidad de la implementación half-duplex, se han diseñado concentradores especiales de fibra llamados buffered repeaters que funcionan en full-duplex pero sin aislar tráfico como hacen los conmutadores que son más complejos.

En caso de que por un puerto de un conmutador llegue una trama de menos de 512B y el conmutador tenga que enviarla por un puerto half-duplex, el conmutador podrá:

• Añadir una extensión de portadora para que la trama tenga 512B.
• Concatenar tramas (tramas Jumbo o Jumbo frames) y añadir luego la extensión de portadora si no llegan a tener 512B.

Cuando el conmutador recibe una trama con extensión de portadora y tiene que enviarla a un puerto full-duplex o un puerto no gigabit elimina la portadora.

En fibra óptica aparecen los Gbics que llevan la óptica del protocolo para hacer más flexibles los nodos.

Actualmente se está desarrollando el estándar IEEE 802.3ae a 10 Gbps. No funcionará en cable de par trenzado categoría 5, pero puede que si en categoría 5e o 6. Se están pensando hacer un estándar con velocidad variable como en los módems.

4.11.4 Problemas en Ethernet

• Su funcionamiento no permitía a los administradores un control centralizado de la red. Esto se soluciona con conmutadores programables.
• Ethernet considera el medio suficientemente fiable como para no ocuparse de la pérdida de tramas. Una trama perdida no se retransmite hasta que no vence el tiempo de espera (timeout) del nivel superior. Como el nivel de red también supone un nivel de enlace fiable, estos tiempos suelen ser altos.
• El mecanismo de retroceso exponencial binario intenta transmitir la trama hasta 16 veces. Si no lo consigue se reporta al nivel superior que hay excesivas colisiones, lo que suele ser debido a errores en el nivel físico.
• Efecto captura. Distintos paquetes pequeños de una máquina que los prepara y emite rápidamente pueden colisionar repetidamente con el mismo paquete de una máquina más lenta que irá aumentando su contador de retroceso, mientras que para la máquina rápida son distintas colisiones y cada vez pone su contador a 0, teniendo más probabilidades de enviar antes su paquete y mantener el uso del medio.
• La tasa de colisiones de una red es más o menos preocupante en función de los tamaños de trama que se utilicen. Normalmente debe ser menor del 10%.
• Ethernet no reparte equitativamente los recursos en condiciones de alta ocupación. Con una tasa de colisiones alta puede proporcionar más ancho de banda a aplicaciones que utilizan una trama más grande.
• En una topología no valida (diámetro excesivo del dominio de colisión), puede haber colisiones que se detecten después de haber enviado una trama mínima y haber dado la trama por transmitida. Este fenómeno se denomina colisiones tardías y es un síntoma de que pueden estar perdiéndose tramas mínimas.
• Un elevado numero de broadcast y/o multicast es indeseable. Algunos conmutadores pueden configurarse para filtrar estos paquetes si se supera un cierto umbral o no permitirlos.
• Si dos puntos de la red están unidos por dos caminos alternativos, la topología deja de ser un bus para contener un anillo. Por ese anillo circulan las tramas infinitamente sin ser nunca eliminadas lo que provoca una saturación inmediata de la red. En el caso de que el bucle se cree entre conmutadores sin spannig tree activado en al menos uno de ellos, aunque las tramas de unicast no entren en el bucle, si lo harán las tramas de multicast y de broadcast, saturando igualmente la red.
• Otro de los mayores problemas en Ethernet es que uno de los dos extremos este configurado en full-duplex y el otro en half-duplex. Aunque la mayoría de dispositivos actuales detecta automáticamente el tipo de envío, esto provocaría colisiones en el extremo half-duplex que tendrá que reenviar la trama y la pérdida de la trama del extremo full-duplex que presupone que no pueden existir colisiones.

Los problemas de colisiones se solucionan si los equipos se conectan a conmutadores full-duplex.

4.11.5 Resumen

Estándar	Medio / Conectores	Distancia	Codificación
10Base-5 (1) Primera versión comercial.	Coaxial amarillo de 50 2#2 (grueso) y transceptores	500 m. Half-Duplex	Manchester
10Base-2 (1) Coaxial más económico.	Coaxial RG58 de 50 2#2 (fino) y conectores BNC	185 m. Half-Duplex	Manchester
10Base-T (2) Reutiliz. cables de telefonía.	UTP Cat. 3 y RJ-45. UTP Cat. 5 y RJ-45.	Cat. 3 - 100m Cat. 5 - 150m Half-Duplex y Full-Duplex	Manchester
10Base-F (3) (10Base-Fx) Fibra óptica multimodo. FL / FB / FP	Multimodo; LED en primera ventana. Luz visible. Conectores ST.	2000 m. Half-Duplex y Full-Duplex	Manchester
100Base-Tx UTP Cat. 5.	UTP Cat. 5 y RJ-45.	100m. - Full-Duplex	4B/5B
100Base-T4 (1) UTP Cat. 3 Half no balanceado.	UTP Cat. 3 y RJ-45. 3 pares para transmisión 1 par para colisiones	100m. - Half-duplex	8B/6T
100Base-T2 (1) UTP Cat. 3 Full balanceado.	UTP Cat. 3 y RJ-45. Procesadores específicos.	100m. - Full-duplex (Dual-Duplex)	PAM-5x5
100Base-Fx Fibra óptica.	Multimodo; LED en segunda ventana. Conectores SC.	400m. - Half-duplex 2000m - Full-Duplex	4B/5B NRZ-I
1000Base-T Par trenzado.	UTP Cat. 5, 5e o 6 y RJ-45.	100 m. - Full-duplex (Dual-duplex)	PAM-5x5
1000Base-Lx Fibra más rápida.	Fibra óptica multi y monomodo con ILD en segunda ventana. Conectores SC.	En fibras multimodo: 330m - Half-duplex 550m - Full-duplex En fibras monomodo: 330m - Half-duplex 2000m - Full-duplex	8B/10B NRZ
1000Base-Sx Fibra más económica.	Fibra englishóptica multimodo con LED en primera ventana. Conectores SC.	62,5/125: 275m. 50/125: 330m - Half-duplex 550m - Full-duplex	8B/10B NRZ

Notas al pie

... II³³

Los concentradores pueden ser de Clase I o II en función del retardo que generan.

 

2009-05 Güimi (http://guimi.net)
Está permitido copiar, distribuir y/o modificar los documentos bajo los términos de la licencia
"Reconocimiento-Compartir bajo la misma licencia 3.0 España" de Creative Commons.
Puede ver una copia de esta licencia completa.

Redes de Comunicaciones, LAN, WAN, ISO OSI, IP, Ethernet, IEEE 802.11, Wi-Fi, PDH, RDSI, Frame-Relay, xDSL, CATV, VPN, H.323, SIP, Multimedia