規格の種類

「ギガビット・イーサネット」は、名前のとおり1ギガビット毎秒の伝送速度
のイーサネットです。

　　ギガビット・イーサネット　Giga bit Ethernet (GbE)
　　　　　　　　　　　　　　　（以降は「GbE」で表記）
　　　　　　　　　　　　　　　ギガは10の９乗（0の数）

GbEの規格はいくつかありますが、最も普及しているものは、
「1000BASE-T」です。IEEEでは、IEEE802.3abで規格化しました。

　　IEEE 　電気・電子分野における世界最大の学会　
　　　　　Institute of Electrical and Electronic Enginneers
　　　　　

1000BASE-Tは、「カテゴリー5e」以上の電気ケーブルを使う規格です。
光ファイバーを使う規格もあります。

　　図　GbEケーブル

表に記載の「ベースバンド伝送」については、次の記事をどうぞ。
詳しい解説ではありませんが、概要は分かると思います。

　　伝送データの符号化
　　http://wimax-page.123-info.net/archives/268

GbEには表で示すように、光ファイバーケーブルを使う規格もあります。
普通の家庭では、一般的ではないかもしれません。光ケーブルの種類により
通信距離は格段に伸ばすことができます。

　　光ケーブルの種類は以下を表します。
　　＜伝播（でんぱ）モード＞、＜コアサイズ＞、＜波長＞
　　
　　伝播モード　　SMF　Single Mode Fiber
　　　　　　　　　MMF　Multi Mode Fiber

ケーブルの「カテゴリー」については、次の説明をどうぞ。

電気ケーブルと自動認識機能

ケーブルの「カテゴリー」は性能により分類し、数字の大きいものほど
高性能です。

イーサネット機器同士では、「自動認識」は必須の機能です。

　　自動認識　automatic negotiation

この機能は、ケーブル結線時にお互いの装置の伝送速度や全二重/半二重を
通知します。

　　「全二重/半二重」については、後の段落の説明を参照

自動認識の仕組みは、認識用信号を送り出すことにより行います。仮に、
相手が「GbE」でないときでも、下位互換機能により正常に通信する
ことができます。

100BASEで使っていたケーブルは、GbEではまったく使えないかというと、
そうではなく使えるものもあります。しかし、推奨できるのはやはり、
規格に合うケーブルです。

「カテゴリー」の合わないケーブルを使うと、「自動認識」機能が働かない
ことがあります。

カテゴリ3ケーブルは、10BASE-T用 (10Mbps)ですが、導線が4芯のみの
製品があり、GbEでは8芯の導線を使うので合いません。

　　図　イーサネットケーブル

全二重通信

GbEは、全二重通信で動作します。

「全二重」通信は、送信と受信を同時に行うことができる機能です。片方
ずつ行うものは「半二重」といいます。

　　全二重　full duplex　送信と受信を同時に行う
　　半二重　half duplex　送信と受信を交互に行う

100BASE（100Mbpsの規格）も通信規格は全二重ですが、接続する機器
の一部には半二重のものがあるようです。

10BASE（10Mbpsの規格）は、半二重動作です。

身近な例では「電話」は「全二重」動作です。「送話」と「受話」を同時
にできます。

無線機のトランシーバーは、「送話」と「受話」を同時にできず、こちらは
「半二重」です。インターフォンは、昔は「半二重」のものが多かったと
思いますが、「全二重」もあります。

　　トランシーバー　　送信と受信の回路ブロックを共用する構成のこと
　　
　　無線機のトランシーバーはこの機能からそのように呼びます。
　　半導体チップのトランシーバーもあり、多くの製品が存在します。

ジャンボフレーム

イーサネットでは、通信データをパケットの形式で伝送します。

パケットの詳細については説明していませんが、概要は次の記事にある図を
参照ください。

　　無線LANの実効速度
　　http://wimax-page.123-info.net/archives/248

何か転送したいデータがあるときに、自由にやりとりすることができると便利
ですね？

というより、データを共有したり、バックアップやデータの一元化など、
あるいはその他の目的で、機器に転送することは、最近ではあたりまえに
なってきました。

共有以外の目的で、動画を閲覧するときはかなりの伝送速度が求められ、
十分に早くないと快適にに使うことができません。

通信ネットワークにおいては、いつもさらなる高速化の要求があるのは、
ご承知のとおりです。

パケットの内部はいくつかに分かれますが、ユーザーが伝送したいデータ
のことを、通信用語では「ペイロード」と呼びます。

パケットには、ペイロード以外のデータであるオーバーヘッドがあり、これを
無視することができません。

Ethernetの通信規格では、ペイロードの最大長は1500オクテットです。
通信速度が早くなった現在の規格では、この長さは十分ではないことがあり
ます。

しかし、オーバーヘッドがパケット全体に占める割合は、それほど大きくは
ありません。

ユーザーが伝送したいデータが、決められたペイロードより長いと、
システムはデータを分割して転送します。（フラグメンテーション処理）

ペイロード長を大きくすると、分割数を減らすことができ、処理の負担は
減ります。オーバーヘッドの割合は劇的に減りませんが、効果はあります。

ジャンボフレーム (Jumbo Frame)は、このように負担を減らし、性能を
上げるものです。

ジャンボフレームの標準規格は、存在しません。最大長は、機器により
さまざまですが16Kオクテット程度です。現状では、機器の製造メーカー
ごとに独自の長さを設定しています。

8B1Q4符号化

GbEは、8B1Q4符号化方式を使います。

「符号化」とは、デジタル機器が通信を行うときに、確実な通信を行う
ための必須の処理です。

符号化については、次の記事をどうぞ。
8B1Q4符号化方式は説明していませんが、概要は分かると思います。

　　伝送データの符号化
　　http://wimax-page.123-info.net/archives/268

QoS　Quality of Service

QoSは、通信速度、通信の遅れ時間や時間ゆらぎなどの特性を、特定の範囲
内で保証するものです。
　　
GbE規格はQoSを規定していませんが、規格の標準化作業は行われています。

GbEをサポートする機器では、QoSの機能を持つものがすでに存在します。

QoSを実現するには、RSVP（Resource Reservation Protocol）
による方法があります。

通信ネットワークの幹線であるバックボーンでは、ATMによりQoS機能を
実現しています。ATMは、一般にはあまり知られていませんが、通信ネット
ワークの基幹技術の一つです。

　　ATM　Asynchronous Transfer Mode

　　一般的にならなかった理由は、低速の回線ではメリットがなく、
　　100BASEやGbEの普及が始まると、中身の複雑さに加えて
　　需要の面から下火になり始めたという事情があるようです。

「ベストエフォートサービス」は、QoSとは反対に位置します。つまり、通信
速度や通信の遅れ時間などの特性を保証しません。速いときもあるし、遅い
ときもあります。

ベストエフォートサービスについては、次の記事をどうぞ。

　　WiMAXはベストエフォート型サービス
　　http://wimax-page.123-info.net/archives/52
　　
　　ベストエフォート型サービスに関する話題
　　http://wimax-page.123-info.net/archives/167