Мережа Fast Ethernet

Завдяки подальшому розвитку мережі Ethernet на її основі була створена мережа Fast Ethernet, швидкість передачі даних в якій збільшена до 100 Мбіт/с. При цьому основні принципи побудови мережі Ethernet залишилися незмінними. Насамперед це стосується механізму доступу до мережі та формату кадрів. Основні відмінності проявляються на фізичному рівні.

Згідно зі стандартом IEEE-802.3u для технології Fast Ethernet залежно від типу кабелю визначено такі три найменування: 100Base-TX і 100Base-T4 —для витої пари провідників і 100Base-FX —для оптоволоконного кабелю.

У мережі 100Base-TX використовуються дві пари проводів: одна для передачі, друга —для прийому даних. Стандарт допускає використання неекранованої (UTP) і екранованої (STP) витих пар категорії 5. Для даного носія використовується схема кодування 4B/5B. Довжина сегментів мережі 100Base-TX, побудованої на основі кабелю UTP категорії 5 не повинна перевищувати 100 м. Це обмеження є досить жорстким і зумовлено допустимим часом затримки поширення сигналу в середовищі передачі. Для зниження впливу перешкод використовується біполярна передача: по одному з проводів передається сигнал с позитивним потенціалом, по другому — з негативним. У мережі 100Base-TX використовується така сама система з’єднання проводів, як і в мережі специфікації 10Base-T. Це дає змогу заміняти інтерфейсні плати без внесення змін в кабельну мережу.

У специфікації 100Base-T4 визначена довжина кабелю між абонентськими системами — до 100 м. При цьому допускається використання кабелю UTP категорій 3 і 5, причому перевагу слід віддавати кабелю категорії 5. Із чотирьох пар, що використовуються, дві призначені для односпрямованої передачі, а дві інші — для двоспрямованої передачі.

Даною специфікацією визначена схема кодування 8В/6Т, за якої кожні вісім бітів кодуються шістьома тернарними (1,0,-1) кодовими значеннями. Це дає можливість у разі використання трьох витих пар знизити тактову частоту передачі 33,3 МГц до 25 МГц. Крім цього за допомогою шести тернарних символів можна закодувати 729 (3⁶) різних значень. При цьому для надання всіх 256 (2⁸) 8-бітових значень можна вибрати із 729 значень такі, що забезпечать найкращі електричні параметри передачі сигналів і стійку їх синхронізацію.

Обидві специфікації обмежують максимальну відстань між будь-якими двома абонентами 200 метрами.

Специфікація мережі 100Base-FX визначає довжину сегмента оптоволоконного кабелю — вона не повинна перевищувати 100 м, проте допустимий діаметр мережі дорівнює 412 м. За специфікацією 100Base-FX для кожного з’єднання необхідний двожильний багатомодовий оптоволоконний кабель, сигнал в якому передається одним волокном, а приймається іншим. Ці волокна мають перехресне з’єднання і тому позначаються як RX (receiver - приймач) і TX (transmitter, передавач). Існує багато видів оптоволоконного кабелю, від простих двоволоконних до спеціальних багатоволоконних. Найчастіше в сегментах 100Base-FX використовується багатомодовий кабель MMF з оптоволокном товщиною 62,5 мікрона і зовнішньою ізоляцією завтовшки 125 мкм, який позначається так: 62,5/125.

Для підключення можуть використовуватися конектори одного з трьох типів: дуплексний конектор SC (рекомендований стандартом, який є досить простим у застосуванні), FDDI-конектор, запозичений із мереж FDDI і штирковий ST-конектор, що використовується в мережах 10Base-FL.

Традиційно мережа Ethernet є півдуплексною. Абонентська система може або передавати, або приймати кадр, але не може робити цього одночасно. За повнодуплексної роботи прийом і передача можуть здійснюватися абонентськими системами одночасно.

Якби 100-мегабітна мережа Ethernet працювала в повнодуплексному режимі, його теоретична швидкість передачі даних досягла б 200 Мбіт/с.

Для роботи в повнодуплексному режимі потрібні певні зміни в мережі. Мережеві карти приєднаних абонентських систем мають працювати в повнодуплексному режимі. Центральний вузол зірки не може бути простим багатопортовим повторювачем, він має бути комутуючим концентратором. При цьому режимі колізії відсутні і в використанні алгоритму CSMA/CD більше немає потреби. Проте застосовується той самий формат кадру MAC стандарту IEEE- 802.3, і приєднані абонентські системи можуть продовжувати працювати за алгоритмом CSMA/CD.

Однією з переваг мережі Fast Ethernet є те, що вона підтримує спільну роботу 10- і 100-мегабітних локальних мереж. Приклад такої мережі, де 100-мегабітна локальна мережа використовується як магістраль, зображено на
рис. 3.13.

Рис. 3.13. Магістральна мережа, де:

АС – абонентська система; Км – комутатор; Кн – концентратор

Частина абонентських систем з’єднуються з 10-мегабітними концентраторами стандарту10BASE-T. Ці концентратори, у свою чергу, з’єднуються з концентраторами, стандарту 100BASE-T і підтримують як 10-мегабітні лінії так і 100-мегабітні. Високопродуктивні абонентські системи і сервери приєднуються напряму до комутаторів 10/100. Ці комутатори у свою чергу з’єднані з концентраторами за допомогою 100-мегабітних ліній. В свою чергу магістраль формують 100-мегабітні концентратори. Із зовнішньою глобальною мережею вони з’єднані за допомогою маршрутизатора.