ปัจจุบันเครือข่ายคอมพิวเตอร์ได้มีบทบาทต่อชีวิตประจำวันมากขึ้นทุกขณะ การเจริญเติบโตของเครือข่ายคอมพิวเตอร์เหล่านี้เป็นไปอย่างต่อเนื่อง และยังไม่มีสัญญานบ่งบอกว่าจะมีการ ชลอตัวแต่อย่างใด เครือข่ายแบบท้องถิ่นในองค์กรต่างๆ ตลอดจน บริษัท สถานศึกษาส่วนใหญ่กว่า80% จะนิยมใช้เครือข่าย Ethernet ส่วนที่เหลือก็จะเป็นพวก FDDI/CDDI, ATM และอื่นๆ ด้วยความต้องการการส่งผ่านข้อมูลที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามขนาดและจำนวน เครื่องคอมพิวเตอร์ที่ต่ออยู่บนเครือข่าย ตลอดจนการเติบโตของ Internet อย่างรวดเร็ว จึงทำให้เครือข่าย Ethernet แบบดั้งเดิมที่มีความเร็วในการส่งผ่านข้อมูลอยู่ที่ 10 Mbps เริ่มจะไม่สามารถตอบสนองความต้องการของผู้ใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
รูป แสดงส่วนประกอบต่างๆของ Gigabit Ethernet ซึ่งได้มีการรวม Fiber Channel เข้าไว้ด้วย
Gigabit Ethernet (IEEE802.3z)เป็นมาตรฐานใหม่ของเทคโนโลยีเครือข่ายท้องถิ่น (LAN-Local Area-Network) ที่พัฒนามาจาก เครือข่ายแบบ Ethernet แบบเก่าที่มีความเร็ว 10 Mbps ให้สามารถรับส่งข้อมูลได้ที่ระดับความเร็ว 1 Gbps ทั้งนี้เทคโนโลยีนี้ ยังคงใช้กลไก CSMS/CD ในการร่วมใช้สื่อเหมือนEthernet แบบเก่า หากแต่มีการพัฒนาและดัดแปลงให้สามารถรองรับความเร็วในระดับ 1 Gbps ได้
Gigabit Ethernet เป็นส่วนเพิ่มขยายจาก 10 Mbps และ 100 Mbps Ethernet (มาตราฐาน IEEE 802.3 และ IEEE802.3u ตามลำดับ) โดยที่มันยังคงความเข้ากันได้กับมาตราฐานแบบเก่าอย่าง100% Gigabit Ethernet ยังสนับสนุนการทำงานใน mode full-duplex โดยจะเป็นการทำงานในการเชื่อมต่อระหว่าง Switch กับ Switch และระหว่าง Switch กับ End Station ส่วนการเชื่อมต่อผ่าน Repeater, Hub ซึ่งจะเป็นลักษณะของShared-media (ซึ่งใช้กลไก CSMA/CD) Gigabit Ethernet จะทำงานใน mode Half-duplex ซึ่งสามารถจะใช้สายสัญญาณได้ทั้งสายทองแดงและเส้นใยแก้วนำแสง
หลักพึ้นฐาน
หลักการพื้นฐานที่สำคัญของ Gigabit Ethernet (IEEE802.3z) คือการปรับแก้ส่วนของ MAC Layer (Media Access Control Layer) โดยกลไกที่เรียกว่า Carrier Extension โดยกลไกตัวนี้จะทำการเพิ่มความยาวของเฟรมที่มีขนาดน้อยกว่า 512 ไบต์ โดยจะทำการเพิ่มข้อมูลเข้าไปยังส่วนท้ายของเฟรมเพื่อให้เฟรมข้อมูลนั้นมีขนาดเท่ากับ 512 ไบต์ เหตุที่ต้องทำเช่นนี้เนื่องมาจากว่าใน Ethernet แบบแรกที่ความเร็ว 10Mbps (IEEE802.3) นั้นได้มีการกำหนดออกแบบเอาไว้ว่าจะต้องสามารถ ตรวจจับ (detect) การชนการของข้อมูล (Collision) ได้เมื่อเครื่องคอมพิวเตอร์เครือข่ายที่อยู่ห่างกัน 2 กิโลเมตร ส่งข้อมูลที่มีความยาว 64 ไบต์ออกมาในจังหวะเวลาที่ทำให้เกิดการชนกันของข้อมูล (Roundtrip Propagation Delay) ซึ่งเมื่อเกิดการชนกันขึ้น MAC Layer จะเป็นตัวที่ตรวจพบและมันจะทำการส่งสัญญาณเพื่อให้เครื่องที่ส่งข้อมูลชนกันหยุดการส่งข้อมูล และทำการสุ่มเวลาเริ่มต้นเพื่อนที่จะทำการส่งข้อมูลนั้นใหม่อีกครั้ง และใน 100 Mbps (IEEE802.3u)ก็ใช้ข้อกำหนดนี้ แต่ความเร็วที่เพิ่มขึ้นได้มาจากการเพิ่มสัญญาณนาฬิกาในการส่งข้อมูลให้เร็วขึ้นเป็น 10 เท่าจากของเดิม ทำให้เวลาที่ต้องใช้ในการส่งข้อมูลลดลง 10 เท่า ซึ่งทำให้ระยะห่างสูงสุดระหว่างเครื่องในเครือข่ายลดลง 10 เท่าเช่นกัน คือ จาก 2 กิโลเมตรเหลือเพียง 200 เมตรแต่เมื่อมีการเพิ่มความเร็วขึ้นอีก 10 เท่าใน Gigabit Ethernet จึงทำให้ระยะห่างดังกล่าวลดลงเหลือเพียง 20 เมตรบนสาย UTP cat5 ซึ่งไม่สามารถใช้งานได้ในสภาพการทำงานจริง ดังนั้น Carrier Extension นี่เองที่จะเข้ามาทำให้สามารถตัวจับการชนกันของข้อมูลเมื่อเครื่องคอมพิวเตอร์บนเครือข่ายอยู่ห่างกันที่ระยะ 200 เมตร
ขนาดของเฟรมที่เล็กที่สุดของ Gigabit Ethernet ซึ่งมีค่าเท่ากับ 512 ไบต์นั้นจะทำให้สามารถตรวจจับการชนกันของข้อมูลได้ที่ความเร็วในการส่งข้อมูลเท่ากับ 1 Gbps และระยะห่างสูงสุดที ่ 200 เมตร ทั้งนี้ทางคณะทำงานที่กำหนดมาตรฐาน IEEE802.3z ได้ลดจำนวน repeater hop ลงจาก 100Base-T(IEEE802.3u) ที่อนุญาตให้มีได้ 2 hop (และ 4 hop ใน 10Base-T) ลงเหลือเพียง 1 hop เท่านั้น ทั้งนี้เพื่อเหตุผลในเรื่องการลดเวลาในการตรวจสอบการชนกันของข้อมูล นอกจากนี้ค่าพารามิเตอร์อื่นๆทางวิศวกรรม(ค่าทางไฟฟ้า) ใน IEEE802.3z จะไม่มีการเผื่อ Safety Factor อีกต่อไปดังนั้นถ้าผู้ผลิตแต่ละยี่ห้อไม่ได้ใช่ค่าพารามิเตอร์ที่ตรงกันจริงๆ ก็จะทำให้เกิดปัญหาเมื่อนำเอา อุปกรณ์ Gigabit Ethernet ของต่างผู้ผลิตมาต่อเชื่อมกันได้
Gigabit Ethernet เป็นส่วนเพิ่มขยายจาก 10 Mbps และ 100 Mbps Ethernet (มาตราฐาน IEEE 802.3 และ IEEE802.3u ตามลำดับ) โดยที่มันยังคงความเข้ากันได้กับมาตราฐานแบบเก่าอย่าง100% Gigabit Ethernet ยังสนับสนุนการทำงานใน mode full-duplex โดยจะเป็นการทำงานในการเชื่อมต่อระหว่าง Switch กับ Switch และระหว่าง Switch กับ End Station ส่วนการเชื่อมต่อผ่าน Repeater, Hub ซึ่งจะเป็นลักษณะของShared-media (ซึ่งใช้กลไก CSMA/CD) Gigabit Ethernet จะทำงานใน mode Half-duplex ซึ่งสามารถจะใช้สายสัญญาณได้ทั้งสายทองแดงและเส้นใยแก้วนำแสง
หลักพึ้นฐาน
หลักการพื้นฐานที่สำคัญของ Gigabit Ethernet (IEEE802.3z) คือการปรับแก้ส่วนของ MAC Layer (Media Access Control Layer) โดยกลไกที่เรียกว่า Carrier Extension โดยกลไกตัวนี้จะทำการเพิ่มความยาวของเฟรมที่มีขนาดน้อยกว่า 512 ไบต์ โดยจะทำการเพิ่มข้อมูลเข้าไปยังส่วนท้ายของเฟรมเพื่อให้เฟรมข้อมูลนั้นมีขนาดเท่ากับ 512 ไบต์ เหตุที่ต้องทำเช่นนี้เนื่องมาจากว่าใน Ethernet แบบแรกที่ความเร็ว 10Mbps (IEEE802.3) นั้นได้มีการกำหนดออกแบบเอาไว้ว่าจะต้องสามารถ ตรวจจับ (detect) การชนการของข้อมูล (Collision) ได้เมื่อเครื่องคอมพิวเตอร์เครือข่ายที่อยู่ห่างกัน 2 กิโลเมตร ส่งข้อมูลที่มีความยาว 64 ไบต์ออกมาในจังหวะเวลาที่ทำให้เกิดการชนกันของข้อมูล (Roundtrip Propagation Delay) ซึ่งเมื่อเกิดการชนกันขึ้น MAC Layer จะเป็นตัวที่ตรวจพบและมันจะทำการส่งสัญญาณเพื่อให้เครื่องที่ส่งข้อมูลชนกันหยุดการส่งข้อมูล และทำการสุ่มเวลาเริ่มต้นเพื่อนที่จะทำการส่งข้อมูลนั้นใหม่อีกครั้ง และใน 100 Mbps (IEEE802.3u)ก็ใช้ข้อกำหนดนี้ แต่ความเร็วที่เพิ่มขึ้นได้มาจากการเพิ่มสัญญาณนาฬิกาในการส่งข้อมูลให้เร็วขึ้นเป็น 10 เท่าจากของเดิม ทำให้เวลาที่ต้องใช้ในการส่งข้อมูลลดลง 10 เท่า ซึ่งทำให้ระยะห่างสูงสุดระหว่างเครื่องในเครือข่ายลดลง 10 เท่าเช่นกัน คือ จาก 2 กิโลเมตรเหลือเพียง 200 เมตรแต่เมื่อมีการเพิ่มความเร็วขึ้นอีก 10 เท่าใน Gigabit Ethernet จึงทำให้ระยะห่างดังกล่าวลดลงเหลือเพียง 20 เมตรบนสาย UTP cat5 ซึ่งไม่สามารถใช้งานได้ในสภาพการทำงานจริง ดังนั้น Carrier Extension นี่เองที่จะเข้ามาทำให้สามารถตัวจับการชนกันของข้อมูลเมื่อเครื่องคอมพิวเตอร์บนเครือข่ายอยู่ห่างกันที่ระยะ 200 เมตร
ขนาดของเฟรมที่เล็กที่สุดของ Gigabit Ethernet ซึ่งมีค่าเท่ากับ 512 ไบต์นั้นจะทำให้สามารถตรวจจับการชนกันของข้อมูลได้ที่ความเร็วในการส่งข้อมูลเท่ากับ 1 Gbps และระยะห่างสูงสุดที ่ 200 เมตร ทั้งนี้ทางคณะทำงานที่กำหนดมาตรฐาน IEEE802.3z ได้ลดจำนวน repeater hop ลงจาก 100Base-T(IEEE802.3u) ที่อนุญาตให้มีได้ 2 hop (และ 4 hop ใน 10Base-T) ลงเหลือเพียง 1 hop เท่านั้น ทั้งนี้เพื่อเหตุผลในเรื่องการลดเวลาในการตรวจสอบการชนกันของข้อมูล นอกจากนี้ค่าพารามิเตอร์อื่นๆทางวิศวกรรม(ค่าทางไฟฟ้า) ใน IEEE802.3z จะไม่มีการเผื่อ Safety Factor อีกต่อไปดังนั้นถ้าผู้ผลิตแต่ละยี่ห้อไม่ได้ใช่ค่าพารามิเตอร์ที่ตรงกันจริงๆ ก็จะทำให้เกิดปัญหาเมื่อนำเอา อุปกรณ์ Gigabit Ethernet ของต่างผู้ผลิตมาต่อเชื่อมกันได้
ประโยชน์ของกิกะบิตอีเธอร์เนต
เมื่อมีความต้องการแบนด์วิธมากขึ้น แน่นอนต้องปรับช่องส่งสัญญานให้กว้างขึ้น เสันใยแก้วนำแสง (Fiber Optics) จึงเข้ามามีส่วนมาก ในการส่งผ่านข้อมูล เพื่อรองรับการส่งผ่านสัญญาณสูง ในปัจจุบันได้มีการพัฒนาให้ส่งผ่าน สายทองแดงหรือที่เรียกว่า 1000BASE-T
1 ประสิทธิภาพในการใช้เครือข่ายเพิ่มมากขึ้น ทำให้การส่งผ่านข้อมูลข้ามจากเซกเมนต์หนึ่ง ไปยังเซกเมนต์หนึ่งด้วยความเร็วสูง เพื่อตอบสนองการใช้งาน
2 โอกาสในการขยายตัวของระบบเครือข่าย ทำให้รองรับอนาคตได้อีกยาวไกล
3 คุ้มค่าในการลงทุนในระยะยาว
1 ประสิทธิภาพในการใช้เครือข่ายเพิ่มมากขึ้น ทำให้การส่งผ่านข้อมูลข้ามจากเซกเมนต์หนึ่ง ไปยังเซกเมนต์หนึ่งด้วยความเร็วสูง เพื่อตอบสนองการใช้งาน
2 โอกาสในการขยายตัวของระบบเครือข่าย ทำให้รองรับอนาคตได้อีกยาวไกล
3 คุ้มค่าในการลงทุนในระยะยาว
จะเห็นได้ว่าเครื่องพีชี ที่ติดต่ออยู่กับระบบเนตเวอรค์ในปัจจุบัน ล้วนแต่ประสิทธิภาพสูงๆ ไม่ว่าจะเป็น เพนเทียมทู เพนเทียมโปร ซึ่งต้องการการผ่านข้อมูลสูงๆ ทั้งนั้น ฉนั้นโครงสร้างพื้นฐาน ระดับ 1000 Mbps จึงจำเป็นสำหรับเนตเวอร์ที่ต้องการการส่งผ่านข้อมูลสูงๆ แบบนี้
รูปแบบในการติดตั้งกิกะบิต อีเธอร์เนต อย่างง่ายๆ
รูปแบบที่หนึ่ง กิกะบิตอิเธอร์เนต จะถูกสวิสซ์แล้ววิ่งไปตามแบคโบนเครือข่าย ที่มีการเชื่อมต่อ ระหว่างสวิสต์กับสวิสต์ (Switch to Switch) การเชื่อมต่อใช้เส้นใยแก้วนำแสง ระหว่างตึกต่อตึก และใช้สายทองแดงเชื่อมต่อ ในระยะทางที่สั้นกว่า ดังรูป
รูปแบบที่สอง การเชื่อมต่อแบบ สวิสต์กับเครื่องเซิฟเวอร์ (Switch to Server) เป็นการเข้าถึงเชิฟเวอร์ด้วยความเร็วสูง แต่จุดสำคัญจะต้องเป็น เชิฟเวอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงมาก จากนั้นจึงสวิสต์ไปยัง อิเธอร์เนตอื่นด้วยความเร็วที่ 100 Mbps และส่งผ่านระดับ 10 Mbps เข้ายังพีชี
เมื่อพีชีในปัจจุบันมีความเร็วมากขึ้นๆ ความต้องการเชิฟเวอร์ลดลง หันมาใช้แบบเวิร์คกรุ๊ปแทน ในรูปแบบที่สามการใช้ทรัพยากรในระดับ 100 Mbps
เครือข่ายความเร็วสูง เมื่อก่อนเห็นจะเป็น ATM แต่ก็ไม่ใช่เรื่องง่ายนัก ที่จะจัดการไม่ว่าการข้ามยี่ห้อของอุปกรณ์ การเซ็ตอะไรต่อมิอะไร ในระบบ และแอพพิเคชั่นที่ใช้อยู่ในระบบ มาบัดนี้ กิกะบิต อีเธอร์เนต ดูเหมือนจะมาแรงแซงนำ มากกว่ารูปแบบอื่นๆ เพราะอิเธอร์เนต แทบจะไม่ต้องทำอะไรเลย ไม่ว่าจะเป็น อิเธอร์เนต ฟาสต์อิเธอร์เนต หรือกิกะบิต อิเธอร์ตเนต ซึ่งปัจจุบันฮาร์ดแวร์ก็มีอยู่หลายๆ ค่าย ที่ออกมารองรับความเร็วระดับนี้ ทาง บริษัท ซี-พลัส จำกัด เองได้มีโอกาส ติดตั้งกิกะบิต อิเธอร์เนตแบคโบน ที่ราชภัฎเชียงราย ถือว่าเป็นอีกความภาคภูมิใจหนึ่งของเรา ซึ่งพูดได้ว่าเป็นไซต์แรก ของประเทศก็ว่าได้ที่ กิกะบิตแบคโบน ที่ให้การส่งผ่านข้อมูลสูงถึงความเร็ว 1000 Mbps บทความ กิกะบิต อิเธอร์เนต จาก gigabit-ethernet.org (PDF File)
แหล่งที่มา http://web.ku.ac.th/schoolnet/snet1/network/gigabit/index.html
http://www.zplus.co.th/gigabit.htm
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น