Gigabit Ethernet

El estándar 802.3z-1998 CL39 1000BASE-CX es un estándar inicial para conexiones Gigabit Ethernet con distancias máximas de 25 metros, utilizando par trenzado blindado balanceado y un conector DE-9 o 8P8C (con una configuración de pines diferente a la de 1000BASE-T). La corta longitud del segmento se debe a una velocidad de transmisión de señal muy alta. Si bien se utilizó para aplicaciones específicas donde el cableado lo realizaban profesionales de TI, por ejemplo, IBM BladeCenter utiliza 1000BASE-CX para las conexiones Ethernet entre los servidores blade y los módulos de conmutación, 1000BASE-T lo ha reemplazado para el uso general de cableado de cobre. ^{[ 5 ]}

IEEE 802.3ab es el estándar original para Gigabit Ethernet sobre cableado de par trenzado, conocido como 1000BASE-T.

Se recomienda que cada segmento de red 1000BASE-T tenga una longitud máxima de 100 metros (330 pies) ^[ 6 ^{] [ c ] y} debe utilizar cable de categoría 5 o superior.

La autonegociación es un requisito para las implementaciones de 1000BASE-T ^{[ 7 ] [ 8 ]} ya que, como mínimo, se debe negociar la fuente de reloj para el enlace, puesto que un extremo debe ser maestro y el otro extremo debe ser esclavo.

A diferencia de 10BASE-T y 100BASE-TX , que utilizan un par de cables en cada dirección, 1000BASE-T utiliza cuatro pares de cables para la transmisión simultánea en ambas direcciones mediante cancelación de eco con ecualización adaptativa , y los circuitos resultantes se denominan circuitos híbridos ^{[ 9 ]} , como se utiliza en los híbridos telefónicos . La codificación de línea es modulación de amplitud de pulso de cinco niveles (PAM-5). La velocidad de símbolos es idéntica a la de 100BASE-TX (125 megabaudios ) y la inmunidad al ruido de la señalización de cinco niveles también es idéntica a la de la señalización de tres niveles en 100BASE-TX, ya que 1000BASE-T utiliza modulación codificada en enrejado de cuatro dimensiones (TCM) para lograr una ganancia de codificación de 6 dB en los cuatro pares.  

Dado que la autonegociación se realiza solo en dos pares, si dos interfaces 1000BASE-T se conectan mediante un cable con solo dos pares, las interfaces completarán la negociación y elegirán gigabit como el mejor modo de operación común, pero el enlace nunca se establecerá porque, en la mayoría de los casos, ^{se requieren los cuatro pares para la comunicación de datos. La mayoría de las implementaciones de 1000BASE} -T tienen un registro específico para diagnosticar este comportamiento.

Los datos se transmiten a través de cuatro pares, ocho bits a la vez. Primero, los ocho bits de datos se expanden en cuatro símbolos de tres bits mediante un procedimiento de codificación basado en un registro de desplazamiento con retroalimentación lineal ; esto es similar a lo que se hace en 100BASE-T2 , pero utiliza parámetros diferentes. Luego, los símbolos de tres bits se asignan a niveles de voltaje que varían continuamente durante la transmisión. Un ejemplo de asignación es el siguiente:

La configuración automática MDI/MDI-X se especifica como una función opcional en el estándar 1000BASE-T ^{[ 11 ]} y se implementa comúnmente, lo que significa que los cables directos suelen funcionar entre dos interfaces de nodo de red compatibles con GbE (ambas MDI) y entre dos interfaces de conmutador o concentrador (ambas MDI-X). Esta función elimina la necesidad de cables cruzados Ethernet , lo que hace obsoletas las opciones de puerto de enlace ascendente frente a puerto normal y los interruptores selectores manuales que se encuentran en muchos concentradores y conmutadores antiguos, y reduce los errores de cableado.

Para ampliar y maximizar el uso del cableado Cat-5e y Cat-6 existente, los nuevos estándares 2.5GBASE-T y 5GBASE-T operan a 2,5 y 5,0 Gbit/s , respectivamente, sobre la infraestructura de cobre existente diseñada para su uso con 1000BASE-T. Se basan en 10GBASE-T , pero utilizan frecuencias de señalización más bajas.

En 2001, la Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones (TIA) creó y promovió un estándar similar a 1000BASE-T que era más sencillo de implementar, denominándolo 1000BASE-TX (TIA/EIA-854). ^{[ 12 ]} El diseño simplificado habría reducido, en teoría, el costo de la electrónica requerida al utilizar solo cuatro pares unidireccionales (dos pares TX y dos pares RX) en lugar de cuatro pares bidireccionales.

La norma 802.3ap-2007 CL70 estandarizó 1000BASE-KX como parte del estándar IEEE 802.3ap para la operación de Ethernet sobre backplanes eléctricos. Este estándar define de uno a cuatro carriles de enlaces de backplane, un par diferencial RX y uno TX por carril, con un ancho de banda de enlace que oscila entre 100 Mbit/s y 10 Gbit/s (de 100BASE-KX a 10GBASE-KX4). La variante 1000BASE-KX utiliza una velocidad de señalización eléctrica de 1,25 GBd . 

IEEE 802.3 estandarizó 1000BASE-T1 en IEEE Std 802.3bp-2016. ^{[ 13 ]} Define Gigabit Ethernet sobre un único par trenzado para aplicaciones automotrices e industriales. Incluye especificaciones de cable para un alcance de 15  metros (tipo  A) o 40  metros (tipo  B). La transmisión se realiza utilizando PAM-3 a 750 MBd . 

1000BASE-SX es un estándar Gigabit Ethernet de fibra óptica para operar sobre fibra multimodo utilizando una longitud de onda de infrarrojo cercano (NIR) de 770 a 860 nanómetros .

El estándar especifica una longitud máxima de 220 metros para fibra multimodo de  62,5 μm/160 MHz×km , 275 m para 62,5 μm/200 MHz×km, 500 m para 50 μm/400 MHz×km y 550 m para fibra multimodo de 50 μm/500 MHz×km. ^{[ 25 ] [ 26 ]} Los fabricantes de cables de fibra óptica han extendido el alcance de 1000BASE-SX a al menos 1 km cuando se utiliza con grados de fibra óptica más modernos como OM3 y OM4. ^{[ 16 ]} La interfaz SX está especificada para tener una potencia de salida mínima de −9,5 dBm y una sensibilidad de recepción mínima de −17 dBm.             

Este estándar es popular para enlaces comerciales dentro de edificios, instalaciones de coubicación y puntos de intercambio de Internet neutrales para operadores .

1000BASE-LSX es un término no estándar, pero aceptado en la industria ^{[ 27 ]} , para referirse a la transmisión Gigabit Ethernet. Es muy similar a 1000BASE-SX, pero alcanza distancias mayores, de hasta 2  km, a través de un par de fibras multimodo debido a una óptica de mayor calidad que la de SX, que utiliza  láseres con una longitud de onda de 1310 nm. Se confunde fácilmente con 1000BASE-SX o 1000BASE-LX, ya que el uso de -LX, -LX10 y -SX es ambiguo entre los fabricantes. El alcance se logra mediante el uso de un transmisor láser Fabry-Perot .

1000BASE-LX es un estándar Gigabit Ethernet de fibra óptica especificado en la cláusula 38 de la norma IEEE 802.3, que utiliza un láser de longitud de onda larga (1270–1355  nm) y un ancho espectral RMS máximo de 4  nm.

El protocolo 1000BASE-LX está diseñado para funcionar a una distancia de hasta 5  km a través  de fibra monomodo de 10 μm.

1000BASE-LX también puede funcionar sobre todos los tipos comunes de fibra multimodo con una longitud máxima de segmento de 550 m. Para distancias de enlace mayores de 300  m, puede ser necesario el uso de un cable de conexión de acondicionamiento de lanzamiento especial. ^{[ 28 ]} Esto lanza el láser con un desplazamiento preciso del centro de la fibra, lo que hace que se extienda a lo largo del diámetro del núcleo de la fibra, reduciendo el efecto conocido como retardo de modo diferencial que ocurre cuando el láser se acopla solo a un pequeño número de modos disponibles en la fibra multimodo.

1000BASE-LX10 se estandarizó seis años después de las versiones iniciales de fibra gigabit como parte del grupo de trabajo Ethernet en la primera milla . Es prácticamente idéntico a 1000BASE-LX, pero alcanza distancias mayores, de hasta 10  km, a través de un par de fibras monomodo gracias a una óptica de mayor calidad. Antes de su estandarización, 1000BASE-LX10 ya era de uso generalizado entre muchos proveedores como una extensión propietaria denominada 1000BASE-LX/LH o 1000BASE-LH. ^{[ 29 ]}

1000BASE-EX es un término no estándar pero aceptado en la industria ^{[ 30 ]} para referirse a la transmisión Gigabit Ethernet. Es muy similar a 1000BASE-LX10, pero alcanza distancias más largas, hasta 40  km, a través de un par de fibras monomodo debido a una óptica de mayor calidad que la de LX10, que funciona con  láseres de longitud de onda de 1310 nm. A veces se le denomina LH (Long Haul) y se confunde fácilmente con 1000BASE-LX10 o 1000BASE-ZX porque el uso de -LX(10), -LH, -EX y -ZX es ambiguo entre los proveedores. 1000BASE-ZX es una variante no estándar de mayor alcance muy similar que utiliza  óptica de longitud de onda de 1550 nm.

El protocolo 1000BASE-BX10 permite una transmisión de hasta 10  km a través de una sola fibra monomodo , con una longitud de onda diferente en cada dirección. Los terminales de cada extremo de la fibra no son iguales: el que transmite en sentido descendente (desde el centro de la red hacia el exterior) utiliza la  longitud de onda de 1490 nm, mientras que el que transmite en sentido ascendente utiliza la de 1310  nm. Esto se logra mediante un prisma divisor pasivo integrado en cada transceptor.

Otros sistemas ópticos monofilamento de alta potencia no estándar, comúnmente conocidos como "BiDi" (bidireccionales), utilizan pares de longitudes de onda en el  rango de 1490/1550 nm y pueden alcanzar distancias de 20, 40 y 80  km, o incluso mayores, dependiendo del costo del módulo, la pérdida de trayectoria de la fibra, los empalmes, los conectores y los paneles de conexión. Los sistemas ópticos BiDi de muy largo alcance pueden utilizar  pares de longitudes de onda de 1510/1590 nm.

1000BASE-ZX es un término no estándar, pero utilizado por varios proveedores ^{[ 31 ]}  , para referirse a la transmisión Gigabit Ethernet que utiliza una longitud de onda de 1550 nm para alcanzar distancias de al menos 70 km (43 mi) a través de fibra monomodo. Algunos proveedores especifican distancias de hasta 120 km (75 mi) a través de fibra monomodo, a veces denominadas 1000BASE-EZX. Los alcances superiores a 80 km dependen en gran medida de la pérdida de trayectoria de la fibra utilizada, específicamente de la atenuación en dB por km, la cantidad y calidad de los conectores/paneles de parcheo y las empalmes ubicados entre los transceptores. ^{[ 32 ]}     

1000BASE-CWDM es un término no estándar pero aceptado en la industria ^{[ 22 ] [ 23 ]} para referirse a la transmisión Gigabit Ethernet. Es muy similar a 1000BASE-LX10, pero alcanza distancias más largas, de hasta 40 a 120  km, y hasta 18 canales paralelos a través de un par de fibras monomodo debido a una óptica de mayor calidad que LX10 y al uso de CWDM, que funciona con  láseres de longitud de onda de 1270 a 1610 nm.

El uso de CWDM requiere una unidad Mux/Demux en ambos extremos del enlace de fibra, un MUX/DEMUX CWDM con longitudes de onda correspondientes y SFP con longitudes de onda correspondientes. ^{[ 23 ]} También es posible DWDM en serie para aumentar el número de canales.

Longitudes de onda más utilizadas: 1270  nm, 1290  nm, 1310  nm, 1330  nm  , 1350  nm, 1370 nm  , 1390 nm, 1410 nm, 1430 nm, 1450 nm , 1470 nm, 1490 nm, 1510 nm, 1530 nm, 1550 nm, 1570 nm, 1590 nm y 1610 nm           

CWDM es más barato de usar que DWDM, aproximadamente 1/5-1/3 del costo. ^{[ 33 ] [ 34 ]} CWDM es aproximadamente 5-10 veces más caro que si se tiene la fibra disponible, que los transceptores tradicionales -LX/-LZ.

1000BASE-DWDM es un término no estándar pero aceptado en la industria ^{[ 24 ] [ 23 ]} para referirse a la transmisión Gigabit Ethernet. Es muy similar a 1000BASE-LX10, pero alcanza distancias más largas, de hasta 40 a 120  km, y hasta 64 a 160 canales paralelos a través de un par de fibras monomodo debido a una óptica de mayor calidad que LX10 y al uso de DWDM, que funciona con  láseres de longitud de onda de 1528 a 1565 nm.

Los canales más utilizados son CH17-61 en la longitud de onda de 1528,77-1563-86  nm.

Para usar DWDM es necesario usar una unidad Mux/Demux en ambos extremos del enlace de fibra, un MUX/DEMUX DWDM con longitudes de onda correspondientes y SFP con longitudes de onda correspondientes. ^{[ 23 ]} También es posible usar CWDM en serie para aumentar el número de canales.

La norma IEEE 802.3bv-2017 define y estandariza Gigabit Ethernet sobre fibra óptica plástica (POF) de índice escalonado, utilizando codificación de bloques grandes -R 64b/65b  con luz roja (600–700 nm). 1000BASE-RHA está diseñado para uso doméstico y de consumo (simplemente sujetando la POF sin protección), 1000BASE-RHB para uso industrial y 1000BASE-RHC para aplicaciones automotrices.

Puede existir interoperabilidad óptica con las respectivas interfaces Ethernet 1000BASE-X en el mismo enlace. ^{[ 35 ]} También es posible que con ciertos tipos de óptica exista un desajuste en la longitud de onda. ^{[ 36 ]}

Para lograr la interoperabilidad se deben cumplir algunos criterios: ^{[ 37 ]}

• Codificación de línea
• Longitud de onda ^{[ e ]}
• Modo dúplex
• Recuento de medios
• Tipo y dimensión del medio

Ethernet 1000BASE-X no es compatible con versiones anteriores de 100BASE-X ni con versiones posteriores de 10GBASE-X .