ネットワーク技術 II 第 7.2 課 イーサネット・テクノロジー 38 号館 4 階 N-411 内線 5459

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1 ネットワーク技術 II 第 7.2 課 イーサネット・テクノロジー http://www.info.kindai.ac.jp/NetEngII 38 号館 4 階 N-411 内線 5459 takasi-i@info.kindai.ac.jp

2 Web 教材の間違い（ 1 ） 7.2.1 本文 2 段落目 図 [2] に示すように、 1000BASE-TX 、 1000BASE- SX 、および 1000BASE-LX は、すべて同じタイミ ング パラメータを使用します。これは 1 ナノ秒、 つまり 10 億分の 1 秒のビット時間で す。・・・・ 1000BASE-T

3 Web 教材の間違い（ 2 ） 7.2.3 図 [ ３ ] カテゴリ 5e UTP

4 Web 教材の間違い（ 3 ） 7.2.4 図 [2] 10μm シングルモードファイ バ

5 Web 教材の間違い（ 4 ） 7.2.6 本文 3 段落目 複合シリアル ビット ストリームは、 10GBASE- LX4 を除くすべてのバージョンの 10GbE で使用 されています。この方式では、 4 ビットの同時 ビット ストリームを、ファイバ内に同時送出さ れる 4 つの波長の光として多重化する WWDM （ Wide Wavelength Division Multiplex ）が使用 されています。 『この方式』 ＝『 10GBASE-LX4 で採用されている方 式』

6 Web 教材の間違い（ 5 ） 7.2.6 図 2 10μm SMF

7 ギガビットイーサネット規格 GbE ＝ Giga bit Ethernet : 1Gbps の帯域幅を持つイーサネット規 格 種類規格メディア 1000Base-TIEEE802.3abUTP 1000Base-CXIEEE802.3z シールド付ケーブ ル 1000Base-SXIEEE802.3z 光ファイバ 850nm 1000Base-LXIEEE802.3z 光ファイバ 1310nm

8 1000Base-T (IEEE802.3ab) メディア UTP( カテゴリ 5e 、 ISO クラス D 以 上 ) 符号化４ D-PAM5 （ Pulse Amplitude Modulation 5 ） 信号線 4 対 8 本 250Mbps/ 対 ×4 対＝ 1000Mbps 伝送距離 100m 通信全二重・・・永続的に衝突があ る

9 1000Base-T の通信 4 対 8 本 (250Mbps/ 対 ×4 対＝ 1000Mbps) 全二重通信 同じワイヤ対上で送信と受信を行う  永続的に衝突が発生 · エコー キャンセル · レイヤ 1 の FEC （ Forward Error Correction ：転送エラー 訂正） · 電位レベルの細心な選択 これらにより衝突問題を解決

10 1000Base-T の符号化 電位 : アイドル中 9 段階, 通信中 17 段階 ４ D-PAM5 ライン符号化 （ Pulse Amplitude Modulation 5 ）

11 1000Base-T の送信プロセス データを 4 つの並列ストリームに分割

12 1000Base-T と他の比較 通信信号線符号化電位 10Base-T 半二重 / 全二重 2対4本2対4本マンチェスター符号 2 段階 100Bae-TX 半二重 / 全二重 2対4本2対4本 4B/5B 符号 +MLT-3 符合 3 段階 1000Base-T 全二重 ( 半二 重 ) 4対8本4対8本 4D-PAM5 ライン符 号 9 段階 ( アイドル 中 ) 17 段階 ( 通信中 )

13 1000BaseT の対応規格 ケーブル 10Base-T100Base-TX1000Base-T カテゴリ 3 ◎ ×× カテゴリ 4 ◎ ×× カテゴリ 5 ◎◎ ○ カテゴリ 5e ◎◎◎ ○ : 使用可 ◎ : 推奨 × : 使用不可

14 1000Base-SX (IEEE802.3z) メディア光ファイバ（ 850nm ：近赤外 線） 50μMM, 62.5μMM 光源レーザー, LED 符号化 8B/10B +NRZ （ Non-Return to Zero ） 信号線 1 対 1 通信 送受信回線 (Tx,Rx) を持つ 伝送距離 220 ～ 500m 通信全二重, 衝突が無い

15 1000Base-LX (IEEE802.3z) メディア光ファイバ（ 1310nm ：近赤外 線） 10μSM, 50μMM, 62.5μMM 光源レーザー 符号化 8B/10B +NRZ （ Non-Return to Zero ） 信号線 1 対 1 通信 送受信回線 (Tx,Rx) を持つ 伝送距離 550m(MM), 5000m(SM) 通信全二重, 衝突が無い

16 1000Base-SX,LX の符号化 8B/10B 8B データを 10B データに変換  0 の連続, 1 の連続を防ぐ NRZ （ Non-Return to Zero ） 0 : 弱い光 1 : 強い光  LED, レーザーは完全に消灯すると時間がかか る

17 マルチモードとシングルモー ド 第 3.2.6 課参照

18 1000Base-CX (IEEE802.3z) メディアシールド付ケーブル (2 芯平衡型のシールドされた同軸ケーブ ル ) 符号化 8B/10B 伝送距離 25m あまり一般的ではない

19 ギガビットイーサネットの比 較

20 種類長所短所 1000Base-T インフラの更新に費用がかか らない 光ファイバに比べて設置コス トが 1/5 ケーブルの品質によりパ フォーマンスを十分に発揮でき ない ノイズの発生し易い場所では 不向き 最大 100m 1000Base-SX 1000Base-LX 伝送幅に余裕がある ノイズの影響を受けにくい 最大 5000m 既存のネットワークから更新 する場合、ケーブルを交換する 必要がある UTP に比べて設置コストが 5 倍 ケーブルの扱いがデリケート 1000Base-CX ノイズの影響を受けにくい ケーブルの扱いがデリケート 最大 25m 対応機器が少ない

21 10 ギガビットイーサネット 10Gbps の帯域幅を持つイーサネット規格 ( メディアは光ファイバの み ) IEEE802.3ae(2002 年 6 月 ) 10GBASE-SR 10GBASE-LX4 10GBASE-LR,-ER 10GBASE-SW,-LW,-EW

22 10GBase-SR (IEEE802.3ae) メディア光ファイバ（ 850nm ：近赤外 線） 50μMM, 62.5μMM 光源レーザー, LED 符号化 64B/66B 伝送プロセ ス 複合シリアルビットストリーム 信号線 1 対 1 通信 送受信回線 (Tx,Rx) を持つ 伝送距離 26 ～ 82m 通信全二重, 衝突が無い

23 10GBase-LX4 (IEEE802.3ae) メディア光ファイバ（ 1310nm ：近赤外 線） 10μSM, 50μMM, 62.5μMM 光源レーザー 符号化 64B/66B 伝送プロセ ス WWDM 信号線 1 対 1 通信 送受信回線 (Tx,Rx) を持つ 伝送距離 240 ～ 330m(MM), 10km(SM) 通信全二重, 衝突が無い

24 WWDM (Wide Wavelength Division Multiplex) 4 種類の波長で同時転送

25 10GBase-LR, -ER (IEEE802.3ae) メディア光ファイバ（ 1310, 1550nm ） 10μSM 光源レーザー 符号化 64B/66B 伝送プロセ ス 複合シリアルビットストリーム 信号線 1 対 1 通信 送受信回線 (Tx,Rx) を持つ 伝送距離 10 ～ 40km 通信全二重, 衝突が無い

26 10GBase-SW, -LW, -EW (IEEE802.3ae) メディア光ファイバ（ 850, 1310, 1550nm ） 10μSM, 50μMM, 62.5μMM 光源レーザー 符号化 64B/66B 伝送プロセ ス 複合シリアルビットストリーム 信号線 1 対 1 通信 送受信回線 (Tx,Rx) を持つ 伝送距離 300m ～ 40km 通信全二重, 衝突が無い

27 10G イーサネットの特徴 すべてのイーサネットと相互運用が可能 ビット時間は 0.1 ナノ秒 全二重なので、 CSMA/CD は不要 加えられた変更 (WAN 対応等 ) はわずか 高い柔軟性、効率、信頼性 単一のレイヤ 2 制御手法で LAN から WAN ま で 最大 40km

28 イーサネットの発展  帯域幅の推移  フレーム構成  各種パラメタ  CSMA/CD はどうなる？  メディアの使い分け

29 ①帯域幅の推移 わずか 4 半世紀の間に、、、 10Mbps100Mbps 1000Mbps10Gbps 40Gbps80Gbps160Gbps 10-Gigabit Ethernet Alliance ( シスコもメンバー )

30 ②フレーム構成 昔も今も同じフレーム形式 ( フォーマット ) 実質的なフレー ム

31 ③各種パラメタ 基本的な変更は 10GbE から パラメタ 10M 100M 1G1G １0G１0G ビット時間 [ns] 1001010.1 スロット時間 [bit 時間 ] 512 4096 なし フレーム間隔 [bit] 96 再送試行限度 16 なし 再送待機限度 n ( ~ 2^n) 10 なし 衝突ジャム信号長 [bit] 32 なし フレームサイズ Max[octet] 1518 フレームサイズ Min[octet] 64 同じ帯域幅を持つ規格はすべて同じパラメタ の値

32 ④ CSMA/CD はどうなる？ 1 対 1 の全二重通信には衝突はありえない ! CSMA/CD に代わる方式が提案されてい る

33 ⑤メディアの使い分け 銅線 ( 主流は UTP) ： 1000Mbps 近辺ま で ワイヤレス： 1000Mbps 近辺まで 光ファイバ： 10Gbps およびそれ以上 レーザー光源とシングルモードが注 目 次世代 50μMMF が Best Solution

34 まとめ (1/4)  MAC 手法  フレームフォーマット  伝送プロセス  メディア  符号化法  GbE と 10GbE の比較  GbE と 10GbE のアーキテクチャの考え 方

35 まとめ (2/4)  MAC 手法 基本的に CSMA/CD は無くなった  フレームフォーマット これまでと何も変わらない  伝送プロセス 銅線メディア：複雑 光ファイバ：複合シリアル、パラレ ル伝送

36 まとめ (3/4)  メディア GbE:UTP( カテゴリ 5e,ISO クラス D 以上 ) 光ファイバ 10GbE ：光ファイバ 光ファイバの課題：伝播容量、 光検出技術、光線の角度 と屈折  符号化法 4D-PAM5 ： 1000BASE-T 8B/10B:1000BASE-X 64B/66B ： 10GBASE

37 まとめ (4/4)  GbE と 10GbE の比較 下位互換、二重通信が基本 10GbE は WAN まで対応  GbE と 10GbE のアーキテクチャの考え 方 スイッチ接続された全二重 2 段階の符号化および伝送プロセス