10. Высокоскоростные технологии локальных сетей

10.1. Технология Fast Ethernet 100Мбит/с

В 1995 году комитет IEEE 802.3 принял стандарт IEEE 802.3u (дополни- тельные главы к стандарту IEEE 802.3), описывающий 100-мегабитную техно- логию Fast Ethernet. Новый стандарт не затронул канальный уровень (подуров- ни 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.

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 битово- го интервала (против 100 нс в Ethernet). При этом максимально допустимое время оборота сигнала составило 2,6 мкс, поэтому максимальный диаметр сег- мента Fast Ethernet составляет 205 м.

Сети Fast Ethernet могут строиться на волоконно-оптическом (многомо-

довом) кабеле (два волокна), витой паре 5 категории (две пары) или витой паре

3 категории (четыре пары). Коаксиальный кабель не используется. Сеть всегда строится на концентраторах (или коммутаторах) и имеет иерархическую топо-

логию. Без концентратора можно соединить (при помощи специального кросс-

кабеля) только два узла.

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 че-

рез интерфейс MII.

Устройство физического уровня выполняет логическое кодирование

(4B/5B или 8B/6T), физическое кодирование (NRZI или MLT-3) и присоедине-

ние к среде передачи, а также автоматическое согласование режимов передачи

(например, дуплексный или полудуплексный режим).

Версия физического уровня 100BaseFX определяет работу по многомодо-

вому оптоволокну на длине волны 1300 нм. По одному волокну передаются данные от узла, по второму – к узлу. Из FDDI заимствован метод логического кодирования 4B/5B и метод физического кодирования NRZI. В полудуплексном режиме максимальное расстояние между узлами – 412 м, при полном дуплексе

– 2 км (по одномодовому оптоволокну – до 32 км). 100BaseFX несоместим с

10BaseFL, поскольку использует другую длину волны.

Версия физического уровня 100BaseTX определяет работу по витой паре (UTP Cat 5 или STP Type 1). 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 более рас-

пространенной и дешевой витой паре (UTP Cat 3). 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 ук- ладывается в полосу 16МГц (витая пара, 3 категория). Поскольку передача идет одновременно по трем парам, суммарная скорость составляет 100Мбит/c. Мак- симальная длина сегмента – 100 м.

Устройства, поддерживающие 100BaseTX или 100BaseT4, должны иметь функцию согласования режимов (auto-negotiation), позволяющую выбрать са- мый эффективный режим, доступный обоим участникам обмена. Всего опреде- лено 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 один из узлов посылает импульсы NLP

(используемые в 10BaseT для контроля целостности линии), второй узел пони-

мает, 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 автоматического согласование скорости передачи 10/100 Мбит/c.

В зависимости от того, какой набор методов логического кодирования поддерживает повторитель, он относится к классу I (поддерживает и 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 bt. Поэтому в одном домене коллизий может быть не более одного по- вторителя класса I. Повторители класса II имеют либо порты 100BaseFX и

100BaseTX, либо только порты 100BaseT4. Вносимая задержка может достигать

92 bt (TX/FX) или 67 bt (t4). Максимальное количество повторителей класса II в одном домене коллизий – 2. Поскольку максимальный диаметр домена колли-

зий 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.