:. Redes Gigabit e 10 Gigabit Ethernet

 Por Carlos E. Morimoto
 http://www.guiadohardware.net
 28/01/2002


Querendo ou não, estes dois novos padrões de rede já são uma realidade. Conheça os detalhes sobre eles e em que situações eles podem ser úteis para você.


:. Gigabit Ethernet

Depois dos padrões de 10 e 100 megabits, o passo natural para as redes Ethernet seria novamente multiplicar por 10 a taxa de transmissão, atingindo 1000 megabits. E foi justamente o que fizeram :-)

O padrão Gigabit Ethernet começou a ser desenvolvido pelo IEEE em 1997 e acabou se ramificando em quatro padrões diferentes.

O 1000BaseLX é o padrão mais caro, que suporta apenas cabos de fibra óptica e utiliza a tecnologia long-wave laser, com laseres de 1300 nanômetros. Apesar de, em todos os quatro padrões a velocidade de transmissão ser a mesma, 1 gigabit, o padrão 1000Base-LX é o que atinge distâncias maiores. Usando cabos de fibra óptica com núcleo de 9 mícrons o sinal é capaz de percorrer distâncias de até 5 KM, enquanto utilizando cabos com núcleo de 50 ou 62.5 mícrons, com frequências de respectivamente 400 e 500 MHz, que são os padrões mais baratos, o sinal percorre 550 metros.

O segundo padrão é o 1000BaseSX que também utiliza cabos de fibra óptica, mas utiliza uma tecnologia de transmissão mais barata, chamada short-wave laser, que é uma derivação da mesma tecnologia usada em CD-ROMs, com feixes de curta distância. Justamente por já ser utilizada em diversos dispositivos, esta tecnologia é mais barata, mas em em compensação o sinal também é capaz de atingir distâncias menores.

Existem quatro padrões de laseres para o 1000BaseSX. Com laseres de 50 mícrons e frequência de 500 MHz, o padrão mais caro, o sinal é capaz de percorrer os mesmos 550 metros dos padrões mais baratos do 1000BaseLX. O segundo padrão também utiliza laseres de 50 mícrons, mas a frequência cai para 400 MHz e a distância para apenas 500 metros.

Os outros dois padrões utilizam laseres de 62.5 mícrons e frequências de 200 e 160 MHz, por isso são capazes de atingir apenas 275 e 220 metros, respectivamente.

Para distâncias mais curtas existe o 1000BaseCX, que ao invés de fibra óptica utiliza cabos twiaxiais, um tipo de cabo coaxial com dois fios, que tem a aparência de dois cabos coaxiais grudados. Este padrão é mais barato que os dois anteriores, mas em compensação o alcance é de apenas 25 metros. A idéia é que ele servisse para interligar servidores em data centers, que estivessem no mesmo rack, ou em racks próximos.

Mas, o padrão que está crescendo mais rapidamente, a ponto de quase condenar os demais ao desuso é o 1000BaseT, também chamado de Gigabit over copper, por utilizar os mesmos cabos de par trançado categoria 5 que as redes de 100 megabits atuais. Isto representa uma enorme economia, não apenas por eliminar a necessidade de trocar os cabos atuais por cabos muito mais caros, mas também nas próprias placas de rede, que passam a ser uma evolução das atuais e não uma tecnologia nova. O alcance continua sendo de 100 metros e os switchs compatíveis com o padrão são capazes de combinar nós de 10, 100 e 1000 megabits, sem que os mais lentos atrapalhem os demais.

Toda esta flexibilidade torna uma eventual migração para o 1000BaseT relativamente simples, já que você pode aproveitar o cabeamento já existente. Na verdade, muita pouca coisa muda. Note que apesar dos cabos serem os mesmos, o 1000BaseT faz um uso muito mais intensivo da capacidade de transmissão e por isso detalhes como o comprimento da parte destrançada do cabo para o encaixe do conector, o nível de interferência no ambiente, cabos muito longos, etc. são mais críticos. Com um cabeamento ruim, o índice de pacotes perdidos será muito maior do que numa rede de 100 megabits.

Todos estes padrões de Gigabit Ethernet são intercompatíveis apartir da camada Data Link do modelo OSI. Abaixo da Data Link está apenas a camada física da rede, que inclui o tipo de cabos e o tipo de modulação usado para transmitir dados através deles. Os dados transmitidos, incluindo camadas de correção de erro, endereçamento, etc. são idênticos em qualquer um dos padrões. Assim como muitos hubs, inclusive modelos baratos permitem juntar redes que utilizam cabos de par trançado e cabo coaxial, é muito simples construir dispositivos que permitam interligar estes diferentes padrões.

Isto permite interligar facilmente segmentos de rede com cabeamento de cobre e de fibra óptica, que podem ser usados nos locais onde os 100 metros dos cabos cat 5 não são suficientes.

As placas Gigabit Ethernet já estão relativamente acessíveis, custando entre 150 e 500 dólares. Existe um modelo da DLink, o DGE550T (Gigabit over copper). que já custa abaixo dos 100 dólares, mas naturalmente tudo nos EUA. Os switchs continuam sendo o equipamento mais caro, custando na casa dos 1000 dólares (Janeiro de 2002).

Naturalmente não é uma tecnologia que você utilizaria na sua rede doméstica, até por que existiriam poucas vantagens sobre uma rede tradicional de 100 megabits, mas o ganho de velocidade faz muita diferença nos pontos centrais de grandes redes, interligando os principais servidores, criando sistemas de balanceamento de carga, backup, etc. Outro uso são os clusters de computadores, onde é preciso um link muito rápido para obter o melhor desempenho.

As placas Gigabit Ethernet podem operar tanto no modo full-duplex, onde os dois lados podem transmitir dados simultâneamente, quanto no modo half-duplex. O que determina o uso de um modo ou de outro é novamente o uso de um hub ou de um switch.

Você verá muitas placas anunciadas como capazes de operar a 2 Gigabits, o que nada mais é do que uma alusão ao uso do modo full-duplex. Já que temos 1 Gigabit em cada sentido, naturalmente a velocidade total é de 2 Gigabits. Mas, na prática não funciona bem assim pois raramente ambas as estações precisarão transmitir grandes quantidades de dados. O mais comum é uma relação assimétrica, com uma falando e a outra apenas enviando os pacotes de confirmação, onde o uso do full-duplex traz um ganho marginal.


Placa Gigabit Ethernet,
cortesia da DLink


Assim como as placas de 100 megabits, as placas gigabit são completamente compatíveis com os padrões anteriores. Você pode até mesmo ligar uma placa Gigabit Ethernet a um hub 10/100 se quiser, mas a velocidade terá de ser nivelada por baixo, respeitando a do ponto mais lento. Considerando o custo o mais inteligente é naturalmente usar um switch, ou um PC com várias placas de rede para que cada ponto da rede possa trabalhar na sua velocidade máxima.


:. 10 Gigabit Ethernet

O primeiro padrão de redes 10 Gigabit Ethernet, novamente 10 vezes mais rápido que o anterior, está em desenvolvimento desde 1999 e chama-se 10GBaseX. O padrão ainda está em fase de testes, mas deverá ser finalizado ainda na primeira metade de 2002. Daí podemos contar pelo menos mais 4 ou 6 meses até que os primeiros produtos cheguem ao mercado e outros tantos até que comecem a se popularizar.

Este padrão é bastante interessante do ponto de vista técnico, pois além da velocidade, o alcance máximo é de nada menos que 40 KM, utilizando cabos de fibra óptica monomodo. Existe ainda uma opção de baixo custo, utilizando cabos multimodo, mas que em compensação tem um alcance de apenas 300 metros.

O 10 Gigabit Ethernet também representa o fim dos hubs. O padrão permite apenas o modo de operação full-duplex, onde ambas as estações podem enviar e receber dados simultâneamente, o que só é possível através do uso de switchs. Isto encarece mais ainda o novo padrão, mas trás ganhos de desempenho consideráveis, já que além de permitir o uso do modo full-duplex, o uso de um switch acaba com as colisões de pacotes.

Outra mudança importante é que, pelo menos por enquanto, sequer é cogitado o desenvolvimento de um padrão que utilize cabos de cobre, sequer sabe-se se seria possível. Mas, isto não é conclusivo, pois os padrões iniciais do Gigabit também traziam como opções apenas os cabos de fibra óptica. O par trançado veio apenas em 99, dois anos depois.


Placa 10 Gigabit,

cortesia da Cisco


O 10 Gigabit não se destina a substituir os padrões anteriores, pelo menos a médio prazo. A idéia é complementar os padrões de 10, 100 e 1000 megabits, oferecendo uma solução capaz de interligar redes distantes com uma velocidade comparável aos backbones DWDM, uma tecnologia muito mais cara, utilizada atualmente nos backbones da Internet.

Suponha por exemplo que você precise interligar 5.000 PCs, divididos entre a universidade, o parque industrial e a prefeitura de uma grande cidade. Você poderia utilizar um backbone 10 Gigabit Ethernet para os backbones principais, unindo os servidores dentro dos três blocos e os interligando à Internet, usar uma malha de switchs Gigabit Ethernet para levar a rede até as salas, linhas de produção e salas de aula e usar hubs 10/100 para levar a rede até os alunos e funcionários, talvez complementando com alguns pontos de acesso 802.11b para oferecer também uma opção de rede sem fio.

Isto estabelece uma pirâmide, onde os usuários individuais possuem conexões relativamente lentas, de 10 ou 100 megabits, interligadas entre sí e entre os servidores pelas conexões mais rápidas e caras, um sistema capaz de absorver várias chamadas de videoconferência simultâneas por exemplo.