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Gigabit Ethernet sur Cuivre  
 

 

Aujourd’hui, les administrateurs de réseau sont de plus en plus souvent amenés à mettre en œuvre des équipements permettant d’éviter les goulets d’étranglement dans certaines portions de réseau soumises à des contraintes de débit importantes. Pour les aider, il existe à présent des solutions simples avec l’utilisation de produits supportant les standards Gigabit Ethernet.

Il est possible désormais de connecter directement des serveurs ou même des stations « end-user » en Gigabit Ethernet simplement en utilisant des connexions « cuivre », encore faut-il prendre quelques précautions.

Dès juin 1999, le standard IEEE802.3ab introduisait le 1000Base-T permettant de transporter Gigabit Ethernet sur des câbles à paires torsadées de catégorie 5 (Cat-5), câbles aujourd’hui très largement répandus dans la plupart des locaux à  usage professionnel.

Codage, débit et distance

Quelques éclaircissements sont sans doute utiles pour mieux apprécier les conditions et les limites inhérentes à ce nouveau standard. La couche physique du 1000Base-T fournit un signal au débit global de 1 gigabit/s utilisant les 4 paires du câble Cat-5. La transmission  s’effectue en réalité au débit de 125 Mbaud, comme pour Fast Ethernet 100 Mbit/s. En revanche, un codage sophistiqué à 5 niveaux (PAM-5) est utilisé sur chacune des 4 paires du câble et permet la transmission au même débit de symbole,  soit 250 Mbit/s (2 bits x 125 Mbaud) sur une paire, soit encore 1000 Mbit/s au total.

Cette technique de transmission, relativement très sophistiquée,  a  été effectivement choisie pour permettre de couvrir la distance désormais « classique » de 100 mètres entre un équipement d’extrémité et un commutateur.

Modes Half Duplex et Full Duplex

Le standard 1000Base-T supporte les 2 types de fonctionnement Half et Full Duplex. Sans entrer dans le détail, en mode Half Duplex, le système se comporte de manière similaire à celle utilisée dans le standard 100Base-TX sauf que les trames les plus courtes sont « allongées » de façon à ce que le principe de détection de collision  inhérent au standard CSMA/CD fonctionne correctement. Dans le mode Full Duplex,  la collision de détection est impraticable puisque, par définition, un nœud de réseau émet et reçoit simultanément.  En remplacement, est utilisée une technique de contrôle de flux pour éviter la congestion et/ou la surcharge du segment.  Le principe réside en ce que, périodiquement, chaque nœud de réseau envoie un paquet indiquant qu’il est prêt à émettre, demandant à son vis-à-vis de se placer en mode réception.

Solidité et fiabilité du réseau physique

Des campagnes de mesures indépendantes ont montré que la qualité de transmission globale en Gigabit Ethernet 1000Base-T était similaire à celle constatée en utilisant le 100Base-TX . Le BER (Bit Error Rate) est meilleur que 1 pour 10 milliards. En effet, 1000Base-T met en œuvre des techniques d’égalisation de signal utilisant des circuits spécifiques DSP (Digital Signal Processor) permettant de lutter efficacement contre le bruit, les échos et les interférences de toute nature. Grâce à ce haut niveau de qualité, il est possible de déployer en toute confiance des réseaux physiques supportant les applications les plus critiques.

Infrastructures existantes et nouvelles installations

Des infrastructures existantes fondées sur l’exploitation de câblage Cat-5 sont, en principe, capables de supporter le 1000Base-T. On considère, à l’heure actuelle, que moins de 10% des installations  ne sont pas conformes aux spécifications . Quand tel est le cas, le fonctionnement en 100Base-TX n’est pas correct, donc relativement facile à détecter.

Pour être « aux normes » un câblage acceptant le 1000Base-T doit subir avec succès des tests spécifiques définis dans le document appelé Technical System Bulletin  ANSI/TIA/EIA TSB-95 (principalement  des tests de crosstalk et de return loss) émis en 1998.

Toute installation relevant d’un TSB plus ancien est susceptible de vérifications.

Sans entrer dans le détail, ces tests permettent des mesures sur des paramètres de transmission assez complexes à quantifier et à interpréter. Ils doivent donc être pratiqués par des personnes très qualifiées.

Pour toute nouvelle installation, la Gigabit Ethernet Alliance suggère de prendre en compte la nouvelle recommandation dénommée Cat-5 e, « e » pour enhanced (amélioré) garantissant une qualité de transmission  meilleure.

Conclusion

L’augmentation rapide des besoins en termes de débit ne fait que commencer. Elle promet de durer et même d’exploser si l’on considère les besoins futurs engendrés par l’utilisation extensive d’Internet.

L’utilisation de Gigabit Ethernet sur fibres optiques se banalise dans les backbones. Il en sera de même sur des liens « Cuivre » tant que les distances le permettront. Il est donc urgent aujourd’hui de bien considérer cette technologie et pertinent de la mettre en œuvre tant que l’infrastructure physique le permet.

Ajout de l'auteur en juillet 2001

En termes de normalisation ,l'ANSI (American National Standards Institute) a obtenu la "ratification" d'un nouveau sous-standard Ethernet, le 100Base-SX.

Ce standard prévoit de faire fonctionner Ethernet à 100 Mbit/s sur fibre optique dans la fenêtre 850 nm (comme le standard 10BaseFl), alors que jusqu'à présent 100BaseFX fonctionnait dans la fenêtre 1300nm.

Avantages

A terme, coût réduit car composants à plus faible prix

Mécanisme "auto-sense" 10/100 similaire à celui du 10/100BaseTX

Inconvénients

Distance réduite: 300 m vs 2000m
Risque évident de "mélange" des 2 technos (1300 nm et 850 nm) entrainant un non fonctionnement.

Encore une source potentielle de "panne" à l'horizon, quand ne sera pas prise la précaution de savoir ce qui se trouve "à l'autre bout"!

A suivre donc, ..... et mettre en garde les utilisateurs!

Informations supplémentaires/Sites à visiter

Gigabit Ethernet Alliance
www.gigabit-ethernet.org

Infrastructures câblées
www.bicsi.com

Standards IEEE802.3
www.grouper.ieee.org/groups/802/3

Serge Lefort des Ylouses - SLY Consulting
 




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