الهندسةهندسة الاتصالات

شبكات 10 جيجابت إيثرنت 10Gigabit Ethernet

اقرأ في هذا المقال
  • تطور تقنية 10 جيجابت إيثرنت
  • أساسيات 10 جيجابت إيثرنت
  • تفاصيل ألياف 10 جيجابت إيثرنت
  • إصدارات 10 جيجابت إيثرنت

يُعد “10 جيجابت إيثرنت” هو معيار الإيثرنت يمكنه نقل البيانات بسرعة “10 جيجابت في الثانية”، حيث يتم اختصارها غالباً إلى “10GbE” أو “10GE” أو “10G Ethernet”، وعلى الرغم من أنّ الاستخدام الأولي كان في الشبكات الأساسية ثم في شبكات البيانات الكبيرة، إلّا أنّ المعيار يكتسب الآن قبولاً لشبكات المنطقة المحلية (LAN).

 

تطور تقنية 10 جيجابت إيثرنت:

 

في عام 2002م تم تطوير معيار “10 جيجابت إيثرنت”، حيث أخذ الأمر بضع سنوات قبل أن يبدأ في اكتساب قوة جذب على المجتمع الأوسع نتيجةً للتكلفة، حيث كانت بعض المكونات المطلوبة لبناء واجهات “10 جيجابايت إيثرنت” مكلفة للغاية، ممّا حد من استخدامها، وفقاً لذلك كان الحد الأدنى من الاستخدام لسنوات عديدة في الشبكات الأساسية لمقدمي الخدمات على نطاق واسع، حيث تعني مشكلات الأداء أنّ التكاليف يمكن تبريرها.

 

كما إنّه يتيح زيادة في سرعة البيانات بمعدل 10 أضعاف عن سرعة “1 جيجابت إيثرنت”، حيث يمكنه إرسال “1 جيجابت في الثانية” وهذا يساوي تقريباً “1250 ميجابايت في الثانية”، كما تسعى العديد من أجهزة الكمبيوتر العادية للتكيف، ومع ذلك قد تستفيد منه بعض شبكات المنطقة المحلية التي تستخدم تطبيقات الفيديو، حيث قد يلزم مشاركة ملفات البيانات الكبيرة جداً وأيضاً مع تقدم التكنولوجيا إلى الأمام وإنترنت أسرع واتصالات أخرى مطلوبة، ستصبح “10GE” هي المعيار في النهاية.

 

تتوفر العديد من المجالات التي تكون فيها “10 جيجابت” إيثرنت ذات فائدة كبيرة، ومع استخدام المزيد من الخدمات مثل الخدمات السحابية، والمزيد من أجهزة الكمبيوتر التي تستخدم تطبيقات أكثر كثافة للبيانات ممّا يعني أنّه يتم نقل مستويات أعلى بكثير من البيانات، ونتيجةً لذلك قد تكون “10GE” ضرورة، فعلى سبيل المثال شبكة حواسيب يوجد فيها 20 جهاز كمبيوتر متصل بنفس الخادم، وتحتاج جميع أجهزة الكمبيوتر هذه إلى مشاركة النطاق الترددي ممّا يمنح كل كمبيوتر بشكل فعال، ومعدل نقل يبلغ “200 ميجابت / ثانية” باستخدام “1GE”.

 

مع زيادة عدد أجهزة الكمبيوتر، ينخفض ​​النطاق الترددي المتاح، ولا يمكن لشبكة “Gigabit Ethernet” تلبية متطلبات السرعة، ويبدأ “10Gbit Ethernet” في الظهور بشكل أكثر قابلية للتطبيق أو حتى ضروري، كما يتم استخدام “10 جيجابت إيثرنت” لأعمدة شبكة البيانات الأساسية.

 

باستخدام “1GE” الأقدم، من المحتمل جداً حدوث اختناقات في البيانات في شبكة المنطقة المحلية، حيث سيؤدي تثبيت “10GE” إلى تحسين كبير، وبالإضافة إلى ذلك يتم استخدام “10Gb Ethernet” لوصلات الألياف طويلة المسافة، حيث توفر تحسينات كبيرة جداً في السرعة مقارنةً بما كان متاحاً في السابق.

 

أساسيات 10 جيجابت إيثرنت:

 

يتم استخدام “10 جيجابت إيثرنت” في عدد من التطبيقات، وبسبب سرعته القصوى يتم استخدامه في المناطق الأكثر حاجةً، والتي تحتاج إلى نقل سريع للبيانات، حيث تدعم “10 جيجابت إيثرنت” وضع الازدواج الكامل فقط، وتقنية “CSMA / CD” المانعة للتصادم المستخدمة للوصول إلى الوسيط المادي وغير مدعومة في “802.3ae”، حيث تم استخدام “CSMA / CD” بشكل أقل نظراً لأنّ العديد من الوصلات كانت تشير إلى نقطة وليس المحطات المتعددة على كابل “coax“، وبالتالي تم استخدام “CSMA / CD” بشكل أقل على أي حال.

 

المواصفات الرئيسية لشبكة (10 جيجابت إيثرنت) هي “IEEE 802.11ae”، حيث يغطي التقنيات القائمة على الألياف، كما تنطبق المواصفات على مجموعة متنوعة من أنواع الألياف المختلفة، ويتم استخدام واصفات مختلفة وفقاً لنوع الألياف ووضعها، ثم في عام 2004م تم إصدار نسخة من “10G” إي للكابلات ثنائية المحاور، كما تم إصدار هذا في عام “2004” بموجب “IEEE 802.3ak”.

 

تم تحسين هذا الإصدار من “10GE” لتوفير أربعة كابلات ثنائية المحور للاستخدام، ولكن بالاعتماد على النحاس بدلاً من الألياف، فإن المسافات التي يمكن دعمها لمعدلات البيانات العالية هذه وترددات الإشارة الناتجة تعني أنّ المسافة كانت محدودة، وأنّ التطبيقات تهدف إلى ربط المفاتيح و أجهزة التخزين في مراكز البيانات، حيث يتمثل أحد الجوانب المهمة لاستخدام “10GE” في أنّ تنسيق إطار البيانات يبقى كما هو بالنسبة للإصدارات الأخرى من الإيثرنت، حيث يتيح ذلك التكامل السلس لشبكات “10 جيجابت إيثرنت” في الشبكات الحالية.

 

  • تُشير “CSMA / CD” إلى “Carrier-sense multiple access with collision detection”.

 

  • “coax” هي اختصار لـ “coaxial cable”.

 

تفاصيل ألياف 10 جيجابت إيثرنت:

 

عندما تم إصدار “10 جيجابت إيثرنت” لأول مرة، كان متاحاً فقط كمعيار أساسه معتمداً على الألياف، وعلى الرغم من توفر إصدار آخر من “10GE” للكابلات ثنائية المحاور، إلّا أنّ الألياف لا تزال محور التركيز الرئيسي، كما أنّ المفهوم الأساسي للألياف الضوئية هو أنّ الضوء المولّد بالليزر يمر عبر الألياف، ويكتشف في الطرف البعيد وأثناء تعديل شعاع الضوء، يتم استخدام هذا التعديل لنقل البيانات.

 

أنواع الكابلات المستخدمة في ألياف 10 جيجابت إيثرنت:

 

1. الألياف متعددة الأوضاع “MMF”:

 

يُعد قطر كابل الألياف متعدد الأوضاع عادةً يساوي “50” أو “62.5 ميكرومتر”، وعند الإرسال على طول هذا الشكل من الألياف الضوئية، يتبع الضوء عدداً كبيراً من المسارات المختلفة التي تؤدي إلى ظهور اسم الألياف متعددة الأوضاع، حيث تؤدي المسارات المتعددة إلى ما يسمى بتأخير الوضع التفاضلي، ونتيجةً لذلك غالباً ما تكون المسافات التي يمكن تغطيتها محدودة بحد أقصى يبلغ حوالي 300 متر.

 

كما تُعد ميزة “MMF” في إمكانية استخدام الليزر منخفض التكلفة، ممّا يوفر استخدام هذا النوع من الألياف في المناطق التي تكون فيها التكلفة أكثر أهمية، وفقاً لذلك تعتمد “MMF” فقط تقنية “10GE” حيث تكون عمليات التشغيل القصيرة مطلوبة.

 

2. الألياف أحادية الوضع “SMF”:

 

عند استخدام الألياف أحادية الوضع، يُرسل الضوء من الليزر على طول الألياف باستخدام مسار واحد لتحقيق المسار الفردي، حيث يكون هذا الشكل من الألياف الضوئية أضيق كثيراً، وعادةً ما يكون “8.3 ميكرومتر”، وهذا يتطلب الحاجة إلى مكونات أكثر دقة لليزر وأجهزة الكشف والتوصيلات، ممّا يعني أنّ الاعتماد على “SMF” في الاستخدام أكثر تكلفة، ولكن يمكن تحقيق مسافات أطول بكثير، حيث يستخدم “SMF” لوصلات إيثرنت لمسافات تصل إلى “40 كم”، ولتمييز كابلات “SMF” عن كابلات “MMF” وعادةً ما تكون كابلات “SMF” صفراء، بينما تكون كابلات “MMF” برتقالية أو مائية.

 

  • “MMF” هي اختصار “Multimode fiber”.

 

  • “SMF” هي اختصار “Single mode fiber”.

 

إصدارات 10 جيجابت إيثرنت:

 

تتوفر عدة إصدارات من “10GE” يتم اختيارها وفقاً للوسيط الذي سيتم إرسال البيانات من خلاله، على الرغم من أنّ معيار إصدارات الإيثرنت يستخدم عادةً السرعة في ميجابت في الثانية كرقم، إلّا أنّ الـ “10 جيجابت إيثرنت”، يتم استبدال هذا الرقم بـ “10 جيجا” لأنّ عدد الأصفار يصبح طويلًا نوعاً ما، حيث يتم استخدام “10GBASE-nnn” بدلاً من “10000BASE-nnn”.

 

  • 10GBASE-CX4

 

  • 10GBASE-ER

 

  • 10GBASE-ER

 

  • (10GBASE-LRM (850nm

 

  • (10GBASE-LRM (1310nm

 

  • 10GBASE-LX4

 

  • 10GBASE-SR

 

  • 10GBASE-ZR

 

  • 10GBASE-EW

 

  • 10GBASE-LW

 

  • 10GBASE-SW

 

توفر “10 جيجابت إيثرنت” زيادة كبيرة في سرعة نقل البيانات مقارنة بمعايير إيثرنت السابقة، ممّا يوفر زيادة قدرها عشرة أضعاف عن أي أشكال أخرى، وعلى الرغم من أنّ الإقبال الأولي كان بطيئاً في بعض القطاعات ومع انخفاض التكاليف، حيث يقوم الكثيرون بترقية أنظمتهم إلى كل من إصدارات الألياف الضوئية و”twinax” من “10GE”، وكما تتوفر منتجات مثل محولات “10 جيجابت إيثرنت” على نطاق واسع، وكذلك واجهات الخوادم وأجهزة الكمبيوتر.

المصدر
10-Gigabit Ethernet10-Gigabit Ethernet10 Gigabit Ethernet, 10GE IEEE 802.3aeDo you need 10 Gigabit Ethernet?

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى