3.3.3. Fast Ethernet: разподіл фізичного рівня, повторювачі [2]

Fast Ethernet - це назва серії, що складається з трьох специфікацій для ЛКМ зі швидкістю передачі 100 Мбіт/с, описаних у додатку IEEE 802.3u до стандарту 802.3. У цей список входять специфікації 100BASE-T4, 100BASE-TX і 100BASE-FX. Кожній з них визначається принцип використання протоколу доступу CSMA / CD, а також мережевих адаптерів, які підтримують швидкості передачі даних від 10 до 100 Мбіт/с, що дозволяє забезпечити сумісність при переході від мереж зі швидкістю 10 Мбіт/с до мереж зі швидкістю 100 Мбіт/с.

Згідно зі специфікацією IEEE 802.3u, фізичний рівень, подібно канальному, додатково поділяється на підрівні, що забезпечує підтримку стандартом трьох типів середовища передачі: неекранованої витої пари, екранованої витої пари і оптоволокна (див. рис. 8.4). Оскільки для роботи на швидкості 100 Мбіт/с в різних типах середовища використовуються різні схеми кодування, необхідна наявність підрівня фізичного кодування, який дозволяє здійснювати потрібну обробку в кожному середовищі. Нижче підрівня фізичного кодування розташований підрівень, залежний від середовища (Physical Media Dependent, PMD). Підрівень PMD за допомогою відповідного інтерфейсу середовища передає в неї інформацію про метод фізичного кодування.

EMBED Visio.Drawing.11

Рис. 3.13. Розподіл фізичного рівня в Fast Ethernet

Специфікація 100ВАSЕ-Т4 описує КМ з методом доступу СSМА/СD і швидкістю передачі даних 100 Мбіт/с, де в якості середовища передачі використовується кабель з чотирма неекранованими / екранованими витими парами категорії 3, 4 або 5. Хоча в мережі 100ВАSЕ-Т4, як і в мережі 10ВАSЕ-Т, застосовуються концентратори, однак, для своєчасного виявлення колізій діаметр мережі було зменшено до 250 м, а максимальна відстань між РС і портом концентратора - до 100 м.

З метою досягнення швидкості передачі 100 Мбіт/с внесені зміни на фізичному рівні. Перш за все для передачі сигналів були задіяні три виті пари (плюс одна вита пара для виявлення колізій), що дозволило втричі збільшити швидкість в порівнянні з мережею 100ВАSЕ-Т. Замість схеми манчестерського кодування стали використовувати схему кодування 8В6Т, в якій 8 вхідних бітів перетворюються в унікальну кодову групу з 6 трійкових символів, що збільшило пропускну здатність у 2,65 рази в порівнянні з 10ВАSЕ-Т. Ще одна зміна полягала у підвищенні тактової частоти з 20 до 25 МГц, що забезпечило збільшення пропускної здатності в 1,25 рази в порівнянні з 10ВАSЕ-Т. У результаті всіх перерахованих змін мережа 100ВАSЕ-Т4 стала працювати в 10 разів швидше мережі 10ВАSЕ-Т, тобто зі швидкістю 100 Мбіт/с.

100BASE-TX - Ethernet, швидкість пересилання даних в якій становить 100 Мбіт/с. Відповідно до цього стандарту, в якості середовища передачі використовується кабель з двома неекранованими витими парами категорії 5. Одна з витих пар служить для виявлення колізій і отримання даних.

Застосування двох витих пар замість чотирьох, як у стандарті 100BASE-T4 вимагає зміни тактової частоти і методу кодування. У КМ 100BASE-TX використовується тактова частота 125 МГц і схема кодування 4В5В, в якій кожні 4 біти даних кодуються за допомогою 5 біт. Отже, для представлення даних необхідно тільки 16 символів, решта символи служать в якості керуючих.

Оскільки в мережі 100BASE-TX дані передаються з більш високою тактовою частотою, допустимим є використання витої пари тільки категорії 5. Зазначимо, що в КМ 100BASE-T4 з тактовою частотою 25 МГц дозволяється застосовувати екранований / неекранований кабель з чотирма витими парами категорій 3, 4 і 5. Однак максимальний діаметр мережі 100BASE-TX, так само як і мережі 100BASE-T4, становить 250 м, а максимальна довжина кабелю від РС до концентратора - 100 м.

100BASE-FX. Ще одним видом середовища передачі, який підтримується стандартом Fast Ethernet, є двожильний багатомодовий волоконно-оптичний кабель діаметром 62,5 / 125 мкм. Це середовище використовується в КМ стандарту 100BASE-FX. Схема кодування тут та сама, що і в стандарті 100BASE-TX.

Передача і прийом даних в двожильним многомодовом волоконно-оптичному кабелі здійснюється в окремих жилах, а перехрещення сигналів - у мережному адаптері. Передача сигналів здійснюється в світловому діапазоні 1350 нм, а довжина сегмента в стандарті 100BASE-FX може досягати 412 м.

Стандартом 100BASE-FX підтримуються три типи роз'ємів: SC, MIC і ST. Роз'єм типу SC дозволяє швидко робити з'єднання пристроїв і зручний у застосуванні. Роз'єм типу MIC (Media Interface Connector - з'єднувач інтерфейсу з середовищем) є стандартним роз'ємом і використовується в мережах FDDI. Роз'єм типу ST представляє собою з'єднувальний механізм з пружиною і засувкою, що має перемикач на внутрішній втулці і зовнішнє запірний кільце. Щоб з'єднати роз'єм типу ST, перш за все необхідно поєднати перемикач на його внутрішньої втулці з канавкою на відповідній їй зовнішній частині роз'єму і ввести їх в роз'єм. Для фіксації з'єднання слід повернути зовнішнє запірний кільце.

Повторювачі. Стандартом Fast Ethernet визначено два типи повторювачів: класу I і класу II.

Повторювач класу I транслює сигнали, що приймаються з вхідного порту, в цифровий формат, а потім ретранслює їх у відповідний сигнал для передачі у вихідний порт. Хоча описана схема функціонування збільшує затримку в повторювачі, але вона дозволяє генерувати потоки сигналів між двома сегментами, в яких використовуються різні середовища передачі сигналів. Наприклад, такий повторювач можна встановити між сегментами мереж 100BASE-TX і 100BASE-T4. Оскільки затримка в повторювачі класу I досить велика, то у випадку, коли довжина кабелю максимальна, у заданій області колізій може бути встановлений лише один такий повторювач.

Повторювачі класу II застосовуються для з'єднання сегментів, в яких використовуються однакові методи передачі сигналів. Наприклад, за допомогою повторювача класу II можна з'єднати сегменти 100BASE-TX і 100BASE-FX. Оскільки повторювач класу II має набагато меншу затримку, ніж повторювач класу I, то при максимальній довжині кабелю в заданій області колізій можна встановити і два таких повторювача.

3.3.4. Gigabit Ethernet [2]

Gigabit Ethernet - це сама нова версія стандарту Ethernet, розробленого комітетом IEEE. Забезпечуючи передачу даних зі швидкістю 1 Гбіт/с. КМ Gigabit Ethernet має пропускну здатність, в 10 разів вищу в порівнянні з КМ Fast Ethernet і в 100 разів - для КМ Ethernet.

Розробка стандарту Gigabit Ethernet почалася в 1996 році, коли комітетом IEEE 802.3z було схвалено проект стандарту Ethernet для КМ зі швидкістю 1 Гбіт/с. Був запропонований проект IEEE 802.3z Gigabit Ethernet, на основі якого в 1997 році було створено попередній стандарт передачі сигналів у КМ з волоконно-оптичними каналами та сегментами, що знаходяться на невеликих відстанях і сполученими за допомогою мідних дротів. В цей час завершилось формування спеціального комітету (802.Зz) з розробки стандарту передачі сигналів в мідній витій парі, який затвердили у 1999 році.

В якості середовища передачі стандартом Gigabit Ethernet передбачено три типи ВОК (діаметром 9, 50 і 62,5 мкм), кабель з екранованою витою парою і кабель з чотирма неекранованими витими парами категорії 5. Передача сигналів в кожному середовищі здійснюється згідно специфікації стандарту Gigabit Ethernet, що позначається як 1000ВASE-X. У табл. 3.11 приведені стандарти Gigabit Ethernet відповідно до середовища передачі, яке використовується.

Табл.3.11 - Типи середовища передічі даних в КМ Gigabit Ethernet

Стандарт	Середовище передачі даних
1000ВASE-SX	Багатомодовий ВОК, дані передаються за допомогою лазера з λ=850 нм
1000ВASE-LX	Одномодовий / багатомодовий ВОК, дані передаються за допомогою лазера з λ=1300 нм
1000ВASE-CX	Кабель з екранованої витою парою мідних провідників
1000ВASE-T	Кабель типу UTP з 4 витими парами

Суфікс SX означає, що для передачі сигналів використовується короткохвильовий лазер з λ=850 нм, а суфікс LX вказує на те, що для передачі сигналів застосовується довгохвильовий лазер з λ=1300 нм. Суфікс СХ говорить про те, що в якості середовища передачі використовується кабель на основі екранованої витої пари мідних проводів, а суфікс Т означає, що сигнали передаються в кабелі типу UTP категорії 5.

Лазер з довжиною хвилі 1300 нм може бути задіяний для передачі сигналів як у одномодовому, так і в багатомодовому ВОК. Для роботи в КМ Gigabit Ethernet можуть застосовуватися два типи багатомодових ВОК: з діаметром 50 і 62,5 мкм. Отже, у КМ Gigabit Ethernet можна використовувати три види ВОК і два типи лазера. Оскільки відстань передачі залежить як від типу лазера, так і від типу середовища, для визначення можливості здійснювати передачу зі швидкістю 1 Гбіт/с необхідно враховувати обидва ці чинники. У табл. 3.12 наведені відстані, на які можна робити передачу даних у різних типах середовища КМ Gigabit Ethernet.

Табл.3.12. Відстані передачі в КМ Gigabit Ethernet

Середовище	Відстань для передачі даних, м.
Одномодове волокно (9 мкм): лазер з λ=1300 нм (LX)	3000
Багатомодове волокно (62,5 мкм): - лазер з λ=850 нм (SX) - лазер з λ=1300 нм (LX)	300 550
Багатомодове волокно (50 мкм): - лазер з λ=850 нм (SX) - лазер з λ=1300 нм (LX)	550 550
Екранована вита пара типу STP (CX)	25
Неекранована вита пара типу UTP категорії 5 (7)	100