4.1. Технология Fast Ethernet 100Мбит/с

В 1995 году комитет IEEE 802.3 принял стандарт IEEE 802.3u (дополнительные главы к стандарту IEEE 802.3), описывающий 100-мегабитную технологию Fast Ethernet. Новый стандарт не затронул канальный уровень (подуровни MAC и LLC), соответственно полностью сохранился метод доступа CSMA/CD, форматы кадров и временные соотношения. Все отличия между Ethernet и Fast Ethernet сосредоточены на физическом уровне [12,14-15].

Поскольку одной из целей разработки было обеспечение максимальной преемственности и согласованности 10-мегабитных и 100-мегабитных сетей, было принято решение увеличить скорость за счет сокращения до 10 нс битового интервала (против 100 нс в Ethernet). При этом максимально допустимое время оборота сигнала составило 2,6 мкс, поэтому максимальный диаметр сегмента Fast Ethernet составляет 205 м.

Сети Fast Ethernet могут строиться на волоконно-оптическом (многомодовом) кабеле (два волокна) или витой паре 5 категории (используется две пары). Коаксиальный кабель не используется. Сеть всегда строится на концентраторах или коммутаторах и имеет иерархическую топологию. Без концентратора можно соединить (при помощи специального кросс-кабеля) только две абонентские системы.

Физический уровень делится на подуровень согласования (Reconciliation Sublayer) и устройство физического уровня (Physical Layer Device), связанные через интерфейс, независимый от среды передачи (Media Independent Interface, MII).

Уровень согласования необходим для того, чтобы канальный уровень (точнее, подуровень MAC), рассчитанный на интерфейс AUI, мог работать через интерфейс MII.

Устройство физического уровня выполняет логическое кодирование (4B/5B или 8B/6T), физическое кодирование (NRZI или MLT-3) и присоединение к среде передачи, а также автоматическое согласование режимов передачи (например, дуплексный или полудуплексный режим).

Версия физического уровня 100BaseFX определяет работу по многомодовому оптоволокну на длине волны 1300 нм. По одному волокну передаются данные от абонентской системы, по второму - к абонентской системе. Из FDDI заимствован метод логического кодирования 4B/5B и метод физического кодирования NRZI. В полудуплексном режиме максимальное расстояние между абонентскими системами 412 м, при полном дуплексе ‑ 2 км (по одномодовому оптоволокну ‑ до 32 км). 100BaseFX несовместим с 10BaseFL, поскольку использует другую длину волны.

Версия физического уровня 100BaseTX определяет работу по витой паре (UTP или STP). Используется две пары, назначение проводников (разводка по контактам разъемов) полностью совпадает с 10-мегабитным Ethernet. Максимальная длина сегмента ‑ 100 м. Логическое кодирование ‑ 4B/5B, физическое кодирование ‑ MLT-3.

Версия физического уровня 100BaseT4 определяет работу по устаревшей, но еще распространенной и дешевой витой паре (UTP 3 категории). Используется четыре пары: по трем парам передаются данные, четвертая используется для прослушивания несущей частоты и обнаружения коллизий. Логическое кодирование ‑ 8B/6T, которое обладает более узким спектром сигнала и при скорости 33,3 Мбит/c укладывается в полосу 16МГц (витая пара, 3 категория). Поскольку передача идет одновременно по трем парам, суммарная скорость составляет 100Мбит/c. Максимальная длина сегмента ‑ 100 м.

Устройства, поддерживающие 100BaseTX или 100BaseT4, должны иметь функцию согласования режимов (auto-negotiation), позволяющую выбрать самый эффективный режим, доступный обоим участникам обмена. Всего определено 5 режимов (перечислены в порядке возрастания приоритета): 10BaseT, дуплексный 10BaseT, 100BaseTX, 100BaseT4, дуплексный 100BaseTX. Для согласования узлы передают пачки из 17-ти импульсов FLP (Fast Link Pulse), в которых содержится слово, кодирующее наиболее приоритетный из доступных режимов работы. Если одна из абонентских систем посылает импульсы NLP (используемые в 10BaseT для контроля целостности линии), вторая абонентская система распознаёт, что единственный возможный режим ‑ это 10BaseT.

Существует еще несколько малораспространенных версий Fast Ethernet, из которых представляет интерес 100BaseSX, работающая по многомодовому оптоволокну на длине волны 830 нм (максимальная длина кабльного сегмента ‑ 300 м). Этот стандарт совместим с 10BaseFL и поддерживает автоматическое согласование скорости передачи 10/100 Мбит/c.

В зависимости от того, какой набор методов логического кодирования поддерживает повторитель, он относится к классу I (поддерживает 4B/5B и 8B/6T) или к классу II (поддерживает только один из методов). Повторители класса I порты всех трех типов ‑ 100baseFX, 100BaseTx, 100BaseT4, но, за счет необходимости преобразования схем кодирования, вносят большую задержку до 140 бит. Поэтому в одном домене коллизий может быть не более одного повторителя класса I. Повторители класса II имеют либо порты 100BaseFX и 100BaseTX, либо только порты 100BaseT4. Вносимая задержка может достигать 92 бит (TX/FX) или 67 бит (Т4). Максимальное количество повторителей класса II в одном домене коллизий ‑ 2. Поскольку максимальный диаметр домена коллизий Fast Ethernet для витой пары ‑ 205 м, а каждая станция может быть удалена от повторителя на расстояние до 100 м, в худшем случае повторители (только класса II) должны соединяться кабелем длиной не более 5 м.