Gigabit Ethernet Nedir ?

Gigabit Ethernet Nedir ?

Ağ bağlantıları için kullandığımız 10Mbps ( 10 Base-T) Ethernet ve 100 Mbps ( 100Base-T) Fast Ethernet’in genişletilmiş şeklidir. Ethernet ve Fast Ethernet bağlantıları ile Tam uyumludur. Orjinal Ethernet 802.3’de tanımlanan Frame Format, CSMA/CD protokol, Flow Control gibi özelliklere sahiptir.


Kısaca Gigabit Ethernet, Ethernet dir. Ama Fast Ethernet’den 10 kez, Ethernet’dende 100 kez hızlıdır. En belirgin farklılığı günümüz band genişliğine aç uygulamaları, Server ve Masa üstü PC’lerin artan gücünü desteklemesidir.Ağ içerisinde hızlı fiber optik bağlantıları destekler. MAC ( Media Access Control ) seviyesinde data oranlarını 10 kat artırır ve böylece Video konferans, komplex görüntüler ve yoğun bilgi içeren uygulamaları destekler.10 Mbps Ethernet’den 100 Mbps’lık Fast Ethernet’e geçiş ne kadar deneyim gerektiriyorsa 1000Mbps Gigabit Ethernet’e aynı oranda deneyim gerektirir. Ayrıca kullanılacak protokol yıgınlarına ( stacks) gerek yoktur.


IDC research’ün 1996 da yaptığı araştırmaya göre kurulmuş olan bağlantıların yüzde 80’ini Ethernet oluşturmaktadır. Ethernet in üstünlüğü1998’de devam etmiş ve Gigabit Ethernet’e geçiş başlamıştır.
Üretici ve ürünlerdeki geniş yelpaze Ethernet ürün fiyatlarının hızlı düşüşü bu üstünlüğü pekiştirmek ve Gigabit Ethernetin, Ethernetin yerini almasını kaçınılmaz hale getirmektedir.

Gigabit Ethernet’e geçişde önemli faktörler şunlardır.
• Ethernet uygulamalarının popülerliliği, Gigabit Ethernet çözümleri ile uyumlu olması.
• Fast Ethernet tecrübesinin birikimi
• Üreticiler tarafından taahhüt ve uzmanlığın sağlanması


Gigabit Ethernet Çözümleri

Bilgisayar ağları, artan kullanıcı sayıları, gelişen yazılım teknolojileri, multimedya uygulamalar, yoğun veri tabanları gibi faktörlerden dolayı yavaşlayabilir. Çok fazla kullanıcının eriştiği sunucularda yapılan test ölçümlerinde CPU kullanımı normal çıkarken, darboğazın sunucu band genişliğinde görülmesine sık rastlanıyor. 100 Mbps ethernet teknolojisi, ucuzlaması ile birlikte masaüstü bilgisayarlarda yaygın olarak kullanılmaya başladı. Sunucularımız da 100 Mbps’lik bir ethernet kartı ile çok sayıda aynı hıza sahip terminale hizmet etmek durumunda kalıyor ve taleplere yanıt veremiyor.

Gigabit ethernet, 1998 yılında fiber kablo üzerinden 1000Mbps hızında iletişim sağlamak üzere bir standart olarak belirlendi ve 2000 yılı başlarında ise bakır UTP kablolar üzerinden 1000 Mbps hızında veri taşıyabileceğimiz standardı da kabul edildi. Mevcut kategori 5 kablomuzu değiştirmeden ağlarımızı gigabit ethernet teknolojisi ile tanıştıran bu teknoloji ise giderek yaygınlaşıyor.

Sunucu Darboğazları
Ağlarımızda kullandığımız güncel uygulamalar (veri tabanları, VoIP, elektronik ticaret uygulamaları vs.) ile birlikte sunucular daha büyük dosyaları işlemek durumunda kaldığı gibi bu büyük dosyaları da ağ üzerindeki istemcilere iletmek durumunda kalıyor.
Yukarıdaki şekilde görüldüğü gibi 100 Mbps ethernet kullanımı her geçen gün artmakta ve 2002 yılında ağa bağlı terminallerin % 86’sında 100 Mbps teknolojisinin kullanılacağı tahmin ediliyor.
Günümüze kadar geçerli olan bir takım kurallar artık internet uygulamalarının da gelişmesi ile geçerliliğini kaybetmektedir. 80/20 kuralı diye bildiğimiz ve de ağ trafiğimizin % 80’i yerel ağda, % 20’si ise WAN hattımızda olması gerektiğini içeren kural günümüzde 50/50 kuralı olarak değişebilir. Yeni veri merkezi modelinde, verilerimiz kiralık hatlarımıza, internet ortamına daha sık akmaktadır.



Gigabit Ethernet Nerelerde Kullanılabilir?


100 Mbps ethernet teknolojisinde ki bu yoğun artış ile sunucu tarafında tıkanmalar meydana gelmektedir. Diğer darboğazlar ise switch’ler arası bağlantılarda ve de ağ omurgasında oluşabilir.


Aşağıdaki şekilde örnek bir gigabit ethernet ağ yapısı gösterilmektedir.





Gigabit Ethernet’in Avantajları

• Yüksek band genişliği ile darboğazları ortadan kaldırır.
• Kategori 5 kablolama yapılmış ağlara kablolar değiştirilmeden uygulanabilir.
• IEEE 802.3ad standardı ile 8’e kadar gigabit bağlantı toplanarak 16 Gbps’lik performans alınabilir.
• Full-duplex özelliği ile iki yönlü veri transferi yapılabilir.
• QoS özellikleri ile eş zamanlı iletim gerektiren uygulamalarda (VoIP, video konferans gibi) performans sağlar.
• Ekonomiktir.

Gigabit Ethernet Uyumlulukları

• CSMA/CD desteği
• Standart ethernet paketi kullanır
• Full-duplex çalışır.
• Akış kontrolünü destekler


Gigabit Ethernetin OSI Başvuru Modelindeki Yeri

Gigabit ethernet ile, alışılagelen Ethernet teknolojileri üzerinde bazı değişiklikler yapılarak çok yüksek hızlara çıkılmıştır. Değişiliklerden en önemlisi kodlama tekniği ve fiziksel katmandaki kablolama gereksinimidir.Aşağıdaki şekilde Gigabit ethernet birimleri OSI başvuru modeliyle karşılaştırmalı olarak görülmektedir; en üstte diğer Ethernet’lerde olduğu gibi LLC ve MAC(1000 Mbps için) birimleri vardır. Bu birimlerin de altında kodlama ve fiziksel arayüz birimi bulunur. Gigabit Ethernete sahip portları olan ağ cihazlarına fiziksel arayüz esnekliği kazandırmak için GMMI ara birimi (Ethernet’teki AUI, Fast Ethernet’teki MII’ın karşılığı olarak) vardır.





Gigabit Ethernet Türevleri

Gigabit Ethernet ailesinin FO kablo için 1000Base-LX, 1000Base-SX ve 1000Base-CX (Bunlar 802.3z ile tanımlanmıştır); UTP bakır kablo için 1000Base-T (802.3ab ile tanımlanmıştır) olarak adlandırılan türevleri vardır.
1000Base-LX : FO kablo kullanılmasına dayanır; tek modlu fiber(Single Mod Fiber, SMF) veya çok modlu fiber(Multi Mod Fiber, MMF) kablo kullanılabilir; SMF kablo ile 3 km mesafe bağlantı yapılabilir; 50 micron MMF kablo ile 550m, 62.5 micron MMF kablo 440m ye kadar gidilebilmektedir. Yarı çift yönlü(half-duplex) veya tam çift yönlü(full duplex) çalışabilir. Kodlama olarak 8B / 10B tekniği kullanılabilir.

1000Base-SX : MMF kablo kullanılmasına dayanır; 50 micron MMF kablo ile 550m, 62.5 micron MMF kablo 260m uzaklığa gidilebilmektedir. 1000Base-LX ile daha çok uzak mesafede bağlantılar amaçlanmışken, 1000Base-SX ile daha ucuz yatay kablolama ve çok uzakta olmayan omurgaya bağlantı amaçlanmıştır. Kodlamada yine 8B / 10B tekniği kullanılır.

1000Base-CX : Bakır kablo(copper twinax) kullanılmasına dayanır; genel olarak çok yakın(25m’ye kadar) mesafedeki bağlantılar için tanımlanmıştır. Kodlama olarak 8B / 10B tekniği kullanılabilir.

1000Base-T : Bu satndart ile Gigabit Ethernet’in alışılagelen Cat5 UTP kablolama(4 çiftli) alt yapısı üzerine çalışması amaçlanmıştır. Daha önceki LX, SX ve CX tanımlamaları 802.3z altında toplanmışken; 1000Base-t, 802.3ab adı altında tanımlanmıştır. Bu standartta bağlanacak iki uç arası 100m’ye kadar olabilir; ağın çapı ise 200m ye kadar çıkabilir.



Bakır Kablo Üzerinden Gigabit Ethernet

Network yöneticileri kablo sistemleri konusunda karar aldıkları zaman, Network altyapısının temeli ve uzun süreli kullanımı için karar alırlar. Günümüzde, network yöneticileri Gigabit ethernet hakkında çok zor sorular soruyor, çünkü network alt yapılarının gelecekte nasıl olacağının ispatlanmasını istemektedirler.
Günümüzde bina içi kablolamanın büyük bir kısmını kategori 5 kablo oluşturmaktadır. Temelde kurulu olan kategori 5 kablodan yüksek hızlı ethernet’e geçiş, IEEE 1000BASE-T çalışma gurubunun odak noktasıdır.Kabin içerisinden network cihazları çok kolay çıkarılabilirken, duvar içerisinden geçen, yükseltilmiş katlara çekilmiş veya tavan arasına çekilmiş kabloların değiştirilmesi çok daha zordur. Değişik bakır ve fiber kablo seçenekleri piyasada bulunmaktadır. Bu yazıda kurulu olan kategori 5 UTP üzerinde Gigabit Ethernet' in çalışması hakkında soruları cevaplayacağız.




1000BASE-T ( Bakır üzerinde Gigabit Ethernet) ve CAT 5 Kablolama

Network yöneticileri ve planlayıcıları 1000BASE-T’yi kategori 5 kablo üzerinde çalıştırabileceklerdir. ANSI/TIA/EIA-586A(1995) tarifine uygun, kurulmuş olan katagori 5 kablo üzerinde Gigabit Ethernet’in çalışması için 1000BASE-T tarifleri IEEE tarafından yazılmaktadır. 1000BASE-T’yi kullanmak için var olan katagori 5 kabloyu değiştirmeye gerek kalmayacaktır.
IEEE 1000BASE-T çalışma gurubunun teknik amacı kategori 5 mirasının kullanılmasını sağlamaktır.Endüstri eksperlerine göre IEEE çalışma gurubunun yaptığı bu çalışma ile kullanılmakta olan 100BASE-T basitce 1000BASE-T ‘yi desteklecektir.

CAT 5 Kablolama üzerinde Gigabit Bandgenişliği

Fast Ethernet (100BASE-T) 100Mb/s çalışma hızına ulaşmaktadır. 100BASE-T iki çift tel kullanır; göndermek için bir, almak için bir. Bir sonraki adım hız, 1000BASE-T 125Mbaud oranını bir sembol olarak kullanır, ama 4 çifttin hepsini bağlantı için kullanır ve 5 seviyeden oluşan daha kompleks kodlama şeması ortaya çıkar (100BASE-TX’de 3 seviye). Ek olarak 1000BASE-T her çift tel üzerinden eş zamanlı gönderim ve alım yapar. 5 seviyeli kodlama ve 4 çift telin birleşmesi 1000BASE-T ‘ye her sinyal vuruşunda paralel olarak 1 byte göndermesine izin verir.

125M sembol/saniye X 1 Byte( 4 çift üzerinden)/ Sembol = 1 Gbps

Bağlantı üzerinde sembollerin iletimi sırasında, 1000BASE-T’ye etki eden çevresel etkenler yankı ve çarpışmalara neden olur.

Kurulmuş Kabloların Testi

IEEE, Katagori 5 kablolamanın kalitesi için iki test önermektedir.1000BASE-T çalışma gurubunun önerisi iki neden içindir.
Birincisi, ANSI/TIA/EIA568-A standartı tanımlanmadan kurulmuş olan katagori 5 sistemlerin bu standart ile uyumlu olması.İkincisi, 1995’de tanımlanan kablo standartının iki kritik parametresini tanımlamaması , Dönen kayıplar ve Far – End Crosstalk (FEXT). Dönen kayıplar, göndericiye bağlantının empedans uyumsuzluğu yüzünden bir miktar sinyalin geri dönmesi olarak tanınlanır ( Genelde konnektörlerden kaynaklanır).Far –End Crosstalk, tel çifti üzerindeki gürültüdür. Tel çiftlerinin birbirine bitişik olmasından kaynaklanan düşük sinyal tarafından oluşturulur.Level Far – End Crosstalk ( ELFEXT) veya Power Sum ELFEXT (PSELFEXT) şeklinde adlandırılan ve tel çiftinde yapılan ölçüm, bitişik tel çiftlerinde oluşan tüm gürültünün toplamıdır.

Katagori 5 bağlantı üzerinde 10 BASE-T sinyali taşınması için kullanıldığında, Dönen kayıp ve Far – End Crosstalk etkileri önemsenmez. Ama bunalrın 100BASE-TX ve 1000BASE-T sinyallerinde kayda değer etkileri ortaya çıkar.
Bağlantı yüksek hızlı protokoller için kullanılmadan önce dönen kayıplar, ELFEXT ve PSELFEXT için test edilmesi yerinde alınacak doğru bir karardır.
Temel kablo text bilgileri ANSI/TIA/EAI-TSB-67 tarafından sağlanmıştır. ELFEXT, PSELFEXT ve dönen kayıplar için ek test parametreleri yayınlanmıştır.


Risk Değeri

Bazı network yöneticileri var olan katagori 5 bağlantının dönen kayıp ve ELFEXT testlerinden geçmeme şansını soruyorlar. 1000BASE-T çalışma gurubunun yaklaşımı, kurulu olan katagori 5 kabloların % 10 ‘unun uygunsuz kurulduğudur. Bu uygunsuz kurulan kablolar 1000BASE-T’yi desteklemeyebilir. Diğer önemli bir gözlemde 100BASE-TX’I desteklemeyen kabloların kullanılamayacağıdır.

Geri Dönen Kayıplar ve ELFEXT İçin Test

Network yöneticileri sistemlerini dönen kayıp ve ELFEXT için nasıl test edecekler?
Bir çok üretici yeni test cihazları veya kullanılan cihazlar için yazılım güncelleştirmeleri sunmaktadır. Bu güncelleştirmeler ve yeni cihazlar ile bahsedilen parametreler ölçülebilir.

ANSI/TIA/EIA568-A ve Test

ANSI/TIA/EIA568-A özelliklerinde dönen kayıp, ELFEXT ve PSELFEXT için özel bir test yoktur. 1995’de bu özellikler son olarak gözden geçirildiğinde böyle bir konu tam olarak anlaşılmamıştır.1998 ‘de ortak problem halini alınca TIA 41.8.1 çalışma gurubu tarafından ele alındı. ANSI/TIA/EIA-TSB-95 teknik servis bülteninde kategori 5 kablo için dönen kayıplar ve Far-End Crosstalk ölçümleri yer aldı. Başka bir deyişle, ISO/IEC 11801 değiştirildi, katagori 5 kablolama için olan özelliklere dönen kayıp ve ELFEXT ölçümleri eklendi. Farklı bir kategori 5 tanımı yapılmadı.

Kablo Kurulumlarında Problemler

Eğer kablo bağlantıları katagori 5 bağlantı testinden , dönen kayıplar ve Far-End Crosstalk testlerinden geçemezse, problem genelde yatay kablolardan değil konnektör ve patch kablolardandır.
ANSI/TIA/EIA568-A(1995) katagori 5 bağlantıda dört konnektöre izin verir.

Konnektör dönen kayıp ve Far-End Crosstalk için ana nedendir.
ANSI/TIA/EIA-TSB-98 geri dönen kayıplar ve Far-End Crosstalk için beş düzenleme sunmuştur.
• Bağlantıda çapraz bağlantı var ise, çapraz bağlantıları normal bağlantı şeklinde tekrar konfigurasyonu
• Geçiş noktası konnektörlerinin, standartlara uygun tanımlanmış konnektörlerle değişimi
• Kullanılan prizlerin geliştirilmiş katagori 5 özelliğini destekleyenler ile değişimi
• Bağlantıların geliştirilmiş katagori 5 tanımlarındaki gibi olması
• Düşük frekansdaki dönen kayıp hataları için (<20Mhz) kullanılan bağlantı kablolarının ( patch cord) standata uygun olanlarla değişimi



Yukarıda bahsedilen beş özellik uygulandıktan sonra aşağıdaki şekil elde edilmiştir.


Yeni kurulum için tavsiyeler

Network planlayıcıları kablo yapısını kurarken katagori 5 veya daha iyi sinyal marjinleri olan katagori 6’yı tercih etmek isterler. Network tasarımcısının en iyi performansı alması gerekli olan kablolamayı yaptığından emin olması gerekmektedir. Tasarımcı, standart performans tanımlarından, kurulumdan, geliştirilen kablo tipinin testleri hakkında bilgi sahibi olmalıdır.

Topoloji kuralları

Kurallar 100BASE-TX için kullanılanların aynısı olmalı. TIA/EIA-586-A kablo standartına göre katagori 5 bağlantıların uzunluğu 100 metre ile sınırlıdır. Half-duplex çarpışma bölgeleri (collision domain) 100BASE-TX ‘in benzeri olmalıdır. Bununla birlikte, her half-duplex çarpışma bölgesi yalnızca bir half–duplex repeater (tekrarlayıcı) destekleyebilir












Ethernet Standartlarının Gelişimi

Gigabit Ethernet 10 Mbps ethernet teknolojisinin bir uzantısıdır. Aşağıdaki tabloda ethernet standartları ve özellikleri listelenmiştir.

Standart Hız Maksimum mesafe Ortam
10Base-T 10Mbps 100m Bakır
100Base-TX 100Mbps 100m Bakır
100Base-FX 100Mbps 2km MM Fiber
1000Base-LX 1000Mbps
1000Mbps 5km
550m SM Fiber
MM Fiber
1000Base-SX 1000Mbps
1000Mbps 550m
275m MM Fiber (50u)
MM Fiber (62.5u)
1000Base-CX 1000Mbps 25m Bakır
1000Base-T 1000Mbps 100m Bakır



Intel Gigabit Çözümleri


Intel PRO/1000T Sunucu Adaptörü Katerogori 5 kablolama ile sunucularınızda kullanabileceğiniz 32/64 bit sunucu ethernet kartı
Intel PRO/1000F Sunucu Adaptörü Fiber kablo ile kullanabileceğiniz 32/64 bit sunucu ethernet kartı
Intel Netstructure 470T ve 470F Switch 6 port 1000Base-T + 2 GBIC veya 8 port 1000 SX switch
Intel Netstructure 480T Switch 3. katman çalışan, IP Routing yapabilen 12 adet 100/1000Base-T + 4 GBIC switch
Intel Express Switch Gigabit Modülleri Intel Express 500 serisi ve de 460 serisi switch’leri için gigabit modüller