Usar Gigabit Ethernet es parecido a usar el carro más rápido del mundo. Así como la mayoría de las carreteras actuales no son aptas para que el carro ande a su maxima velocidad, una porción sustancial de los dispositivos Ethernet que actualmente se encuentran instalados son incapaces de hacer uso de la velocidad que ofrece gigabit Ethernet, que es 10 veces más rápida que Fast Ethernet, la tecnología actualmente establecida. Como resultado la adopción de Gigabit Ethernet ha sido lenta, debido a que algunos usuarios no ven una razón clara para actualizarse.
De cualquier forma la situación está empezando a cambiar. Algunos sitios donde se usa Ethernet industrialmente como en plantas de impresión de periódicos de larga escala requieren un ancho de banda alto y se están convirtiendo a Gigabit Ethernet. También, a medida que la velociodad se convierte en un asunto de atención en otras áreas de aplicación industrial, más usuarios están considerando y luego convirtiendose a Gigabit Ethernet. Cada vez hay más aplicaciones que requieren GE, con lo que la industria hará gradualmente la transición para hacer de Gigabit Ethernet el estándar.
Un Switch de Gigabit Ethernet con cables de Fibra Optica. Imágen Cortesía de surrealplaces
Desafíos de Gigabit Ethernet
Aún hay varios desafíos que hay que considerar cuando se implementa GE:
- Problemas de interconección: Cómo escoger el equipo adecuado? Cußal es la mejor forma de conectar Gigabit Ethernet?
- Instalación y confiabilidad: Es Gigabit Ethernet dificil de instalar y producirá problemas de interferencia?
- Desafío de alto ancho de banda: Muchas aplicaciónes actuales no requieren de velocidad extra, haciendo dificil de justificar los costos de convertirse a Gigabit Ethernet. Sin embargo, un numero creciente de aplicaciones críticas puede beneficiarse de él.
Qué es Gigabit Ethernet?
Inicialmente desarrollado por investigadores de Xerox Corp. en los 70s, Ethernet se implementó en los 80s y desde entonces ha crecido para dominar el mercado de las redes. La llegada de un protocolo Ethernet rápido incrementó la velocidad de transmisión de 10 a 100 megabits por segundo (Mbps). Gigabit Ethernet, una familia de protocolos de sistemas de redes, fué desarrollado para incrementar la velocidad a 1000 Mbps. El estándar inicial para Gigabit Etherent se expidió por IEEE en 1998 como 802.3z para conecciones de fibra óptica y en 1999 como 802.3ab para cables de cobre UTP. Ambos estándares son conocidos más comunmente hoy en dßia como 1000BASE-X.
Este diagráma ilustra las dos estructuras de Gigabit Ethernet definidas por IEEE tanto en la capa física como en la capa MAC
Fast Ethernet ha sido una tecnología muy efectiva, es bien aceptada y prácticamente todos los los dispositivos de redes pueden usarlo. Gigabit Ethernet usa Fast Ethernet como base, pero hay varias diferencias clave. Por ejemplo los cables Cat 5 del Ethernet estándar tienen 8 hilos (cuatro pares),pero en el el Ethernet básico 10BASE-T (10Mbps) y Fast Ethernet 100BASE-T (100Mbps), solo se usan cuatro hilos (dos pares), un par de hilos transmite datos y el segundo par los recibe.
En el Ethernet de 10Mbps, un bit de dato es codificado y transmitido como un símbolo usando únicamente dos niveles de voltaje; Fast Ethernet usa un esquema de codificado 4B/5B MLT-3 con tres nivelesde voltaje. Sin embargo 100Base-T codifica dos bits de datos para transmitirlos en un simbolo P5 y usa todos los 8 hilos (cuatro pares) para transmitir y recibir datos bidireccionalmente. A pesar de que Gigabit Ethernet corre a la misma rata de simbolos que fast Ethernet (125Mbaud), alcanza los 1000Mbos transmitiendo 8 bits a la vez usando 5 niveles de voltaje y todos los 4 pares de cobre disponibles para transmitir y recibir datos simultaneamente.
Cuestiones de interconexion con Gigabit Ethernet
Es evidente que velocidades de transmisión de datos mayores y esquemas de codificado multinivel demandan una mayor calidad del cableado de cobre. Esto es el resultado de mayores frecuencias y una mayor relación señal/ruido. Mientras que el estándar Fast Ethernet fué escrito para cableado Cat 5, los usuarios de esta tecnología pueden considerar mejorar a los cables más recientes Cat 5a o Cat6 para evitar problemas de interferencia. Un cable Cat 5a es suficiente para Gigabit Ethernet, pero un cable Cat 6 ofrece la mayor protección contra interferenica y también es apto para las futuras aplicaciones que corran sobre 10 gigabit Ethernet. Sin embargo se tiene que tomar la desición si se usa STP (Shielded Twisted Pair) o UTP (Unshielded Twisted Pair).
El cableado blindado STP tiene ventajas en cuanto a disturbios de transmisión causadas por la interferencia de señales entre los diferentes canalas así como la interferencia externa, pero es mas costoso que los cables de cobre sin escudo y por lo general es menos usado. El cableado UTP es más barato y fácil de instalar pero definitivamente alcanzará sus límites con el nuevo estándar Cat 6a a 500MHz.
Por lo general, la interferencia es un problema más desafiante cuando se trabaja con Gigabit Ethernet en comparación con Fast Ethernet. Este factor debe ser considerado cuidadosamente a la hora de escoger una arquitectura para un ambiente en particular. Una opción para evitar este problema es usar cableado de fibra óptica, la cual trabaja sin problemas tanto para los sistemas con Fast Ethernet como para aquellos con Gigabit Ethernet.
Hay cuatro estándares en la capa física para el uso de fibra optica en Gigabit Ethernet y varios sub-estándares basados en la distancia que recorrerá el cable. También es importante saber que la fibra óptica no es el antidoto universal que la gente cree; al usar variantes antigias de fibra que son suficientes para Fast Ethernet se restringen las longitudes de trabajo con Gigabit Ethernet debido a efectos de dispersión interna.
Tanto si se usa fibra óptica, como si se usa cableado de cobre, hay que tener en cuenta que las prácticas de instalación pueden influenciar en una gran medida el rendimiento de la red. El tratar a un cable de Ethernet Cat 5e como si fuera la alimentación de un motor definitivamente entorpecería la confiablidad de la red. Si se implementa correctamente, Gigabit Ethernet no debe presentar poblemas de interferencia y operará tan efectivamente como Fast Ethernet, solo que mucho más rápido.
También es importante asegurarse que los switeches usados en una red Gigabir Ethernet están diseñados para manejar las mayores velocidades. Deberían soportar velocidades de 10, 100 y 1000 Mbps en todos los puertos, pero algunos switches unicamente soportan todas esas velocidades en 2 puertos, mientras que los otros puertos soportan solo 10 y 100 Mbps. Hay que anotar también que algunos switeches solo operan con velocidades de 1000 Mbps, Note that some switches only support speeds of 1,000 Mbps, lo que genera problemas de compatibilidad hacia atrás, haciendo que los dispositivos instalados en la red que solo trabajan a velocidades de 10 y 100 Mbps no funcionen correctamente.
Revisión general de Gigabit Ethernet
Una buena práctica es asegurarse que cada switch usado en un sistema Gigabit Ethernet tenga capacidad para 2000 Mbps multiplicado por en número de puertos en el switch; esto garantiza que el switch es capaz de transmitir bidireccionalmente datos a hasta 1000 Mbps mientras que recibe datos a hasta 1000 Mbps.
Los conectores son otro aspectio a considerar. Para ambientes industriales rudos, los conectores RJ45 no pueden ser usados solos. Se requiere una carcassa adicional para proteger al conector. Una opción probablemente mejor para ambientes dificiles sería el conector M-12, pero este se ofrece tradicionalmente únicamente con 4 pines, por lo que se requieren nuevos conectores M-12 con 8 pines para aplicaciones de Gigabit Ethernet en ambientes duros.
Gigabit Ethernet es compatible con la mayoría de computadores y puede mejorar el rendimiento de equipos de redes industriales de alto trafico. Por ejemplo si hay más de 20 dispositivos conectados, Gigabit Ethernet elimina los problemas de congestión de datos reduciendo en un factor de 10 el tiempo necesario para que un paquete de datos pase a través de un switch. Esto puede ser una diferencia critica para aplicaciones rápidas de tiempo real.
Más información: IEEE 802.3. Vía: Control Engineering
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Gracias
Gigabit ethernet en alguna área de la mecatronica, como es la visión artificial o visión por computador es ya un estandar consolidado. La gran mayoría de nuevas aplicaciones están basadas ya en el estándar GigEVision. Si quereis más información acerca de ello os recomiendo que echeis un ojo a http://www.machinevisiononline.org/vision-standards-details.cfm?type=5 y si quereis ver aplicaciones de visión artificial podeis conectaros a http://www.infaimon.com/catalog/catalog.php?cat=768
Saludos