O Gigabit Ethernet é um padrão que foi criado para aumentar o desempenho de redes locais baseadas nos protocolos Ethernet e Fast Ethernet, utilizando o mesmo formato de frame (IEEE 802.3), os mesmos métodos de codificação e de controle de fluxo e o método CSMA/CD para o controle de acesso em redes half-duplex.

A comunicação no padrão Gigabit Ethernet pode ser feita seguindo dois padrões: O 1000Base-T e o 1000Base-TX. Os dois utilizam todos os pares do cabo de par trançado. Nesse caso, a rede pode operar tanto no modo full-duplex, onde os dois lados podem transmitir dados simultaneamente nos pares, quanto no modo half-duplex, sendo dois pares para transmissão e dois para recepção. O que determina o uso de um modo ou outro são os elementos constituintes da infra-estrutura da rede (ativos e passivos).

Padrão 1000BASE-T

Inicialmente, a especificação 1000BASE-T foi escrita para operar sobre cabeamento UTP categoria 5. Para atingir a performance solicitada, a sinalização do padrão requer a utilização dos quatro pares trançados do cabo, utilizando um esquema de codificação PAM (Phase Amplitude Modulation) nível 5, para transmitir um espectro não filtrado de 125MHz em canais full-duplex, conforme a especificação da ISO/IEC 11801 e ANSI/EIA/TIA-568-B.

Essa especificação utilizando a categoria 5 se destina ao cabeamento horizontal e da área de trabalho, desde que os enlaces sejam aprovados em testes adicionais de Perda de Retorno e ELFEXT, segundo a norma ANSI/EIA/TIA-568-B, uma vez que no Gigabit Ethernet, cada um dos quatro pares do cabo deve suportar uma taxa efetiva de 250Mbps em cada direção e simultaneamente, até uma distância de 100m, garantindo que a taxa de erros de bit (BER) fique abaixo de 10^-10.

Para prover maior margem de segurança no atendimento aos requisitos dessa tecnologia mesmo no pior caso, ou seja, com quatro conexões (2 patch panels, 1 ponto de consolidação e 1 tomada de telecomunicação), foi elaborado o adendo conhecido como categoria 5e (Enhanced).

Trata-se do padrão Gigabit Ethernet sobre cabeamento UTP, só que usando uma eletrônica cerca de 75% menos complexa do que a utilizada no padrão 1000Base-T. O padrão trafega a 500Mbps em cada par, sendo dois pares para cada sentido de transmissão.

Quando instalamos um cabo Cat. 5e, ele trabalha na frequência até 100MHz para a transmissão de dados, podendo alcançar 1Gbps utilizando quatro pares. Já os cabos CAT6 e CAT7, por exemplo, trabalham em frequências de 200/250MHz e 500/600MHz, respectivamente, para transmitir dados, alcançando os mesmos 1Gbps e utilizando também os mesmos quatro pares.

Para a transmissão a 1Gbps pode-se utilizar qualquer um dos dois padrões (1000base-T ou 1000base-TX). Nesse caso, estará sendo definindo também o tipo de cabeamento que será utilizado, ou seja, para redes com cabeamento CAT5e recomenda-se utilizar o padrão 1000base-T e em redes com cabeamento CAT6 ou CAT7, o padrão mais recomendado é o 1000base-TX.

A diferença básica entre um e outro está na eletrônica envolvida, pois para uma porta 1000baseT todos os pares devem transmitir e receber simultaneamente. Já para o padrão 1000baseTX apenas dois pares transmitem e outros dois recebem, isso torna a eletrônica mais simples e barata, apesar de estarmos falando de frequências diferentes.

Resumindo, no padrão 1000baseT, o passivo é mais barato (cabos CAT5e) e o ativo mais complexo (eletrônicos) e caro; para o padrão 1000baseTX, o passivo é mais caro (cabos CAT6 ou CAT7) e o ativo mais barato.

Problemas de Conexão

A flexibilidade do padrão 1000Base-T possibilita uma migração relativamente simples das redes Ethernet e Fast Ethernet, já que é possível aproveitar a infra-estrutura de cabeamento existente. Como o 1000Base-T utiliza uma taxa transmissão menor por cada par, permite que o cabo seja de categoria 5e. Já o 1000Base-TX exige que o cabo seja, pelo menos, categoria 6. Na verdade, pouca coisa muda na infra-estrutura. Deve-se observar apenas que, apesar dos cabos serem os mesmos (Cat 5, Cat 5e ou superior), o padrão faz uso 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 (ruído EMI/RFI), rotas de cabos muito longas, etc. são mais críticos para manter a performance solicitada pela rede.

As possíveis causas para uma conexão Gigabit não operar dentro da taxa efetiva de 1Gbps podem estar ligadas às condições do cabeamento existente entre os pontos de conexão, uma vez que as conexões requerem cabos e acessórios de rede instalados segundo as normas de cabeamento para redes de comunicação. Por exemplo, os patch cords e seus conectores também devem seguir a categoria do cabo utilizado.

Outro detalhe importante diz respeito a pinagem dos conectores. O padrão 1000Base-T utiliza quatro pares do cabo de rede, diferentemente dos padrões Ethernet 10Base-T e Fast Ethernet 100Base-TX que utilizam apenas dois pares. Como a sequência das cores dos conectores do cabo é a mesma, seguindo o padrão 568A ou 568B, é importante verificar se não existem condutores rompidos ou mau contato nos conectores e ao longo da conexão. Esse teste de continuidade pode ser feito utilizando-se um simples multímetro na escala de ohms.

Conclusão

Os grupos internacionais de padronização desenvolvem continuamente normas para descrever as performances necessárias dos equipamentos, cabos e demais componentes dos sistemas de cabeamento para suportar as novas tecnologias de rede que surgem.

Seguindo essa linha, o padrão 1000Base-T está direcionado para proporcionar transmissões em sistemas de cabeamento Cat. 5e (performance ampliada - Enhanced) nos projetos de pequenas redes com poucos serviços ou que tenham caráter provisório ou cabeamento Cat. 6 para redes novas e de maior porte (neste caso utilizar o padrão 1000BASE-TX). Assim, os novos projetos de infra-estrutura baseados no padrão Gigabit Ethernet devem ser executados utilizando preferencialmente os elementos de cabeamento de categoria superior disponíveis para garantir uma escalabilidade e vida útil mais longa para a infra-estrutura.

Para rodar aplicações Gigabit Ethernet em redes utilizando cabeamento Cat. 5, os equipamentos eletrônicos (hubs, switches, etc) devem oferecer recursos para compensar a degradação do sinal no canal (o que pode elevar seu custo). Tecnologias que usam adaptadores de filtragem digital também são utilizadas para cancelar o NEXT (near end crosstalk) e o eco nestes sistemas. Após a instalação dos cabos e conectores, deve ser executada a certificação através de equipamentos de testes, adequados a característica do sistema.