Fast Ethernet - Fast Ethernet

Intel PRO / 100 Fast Ethernet NIC, карта PCI

В компьютерная сеть, Fast Ethernet физические уровни пропускать трафик с номинальной скоростью 100 Мбит / с. В предшествующий Ethernet скорость была 10 Мбит / с. Из физических уровней Fast Ethernet 100BASE-TX на сегодняшний день является наиболее распространенным.

Fast Ethernet был представлен в 1995 году как IEEE 802.3u стандарт[1] и оставалась самой быстрой версией Ethernet в течение трех лет до появления Гигабитный Ethernet.[2] Акроним GE / FE иногда используется для устройств, поддерживающих оба стандарта.[3]

Номенклатура

«100» в обозначении типа носителя относится к скорости передачи 100 Мбит / с, а «БАЗА» относится к основная полоса сигнализация. Буква, следующая за тире («T» или «F»), относится к физической среде передачи сигнала (витая пара или оптоволокно соответственно), а последний символ («X», «4» и т. Д.) Относится к то линейный код используемый метод. Fast Ethernet иногда называют 100BASE-X, где «X» обозначает варианты FX и TX.[4]

Общий дизайн

Fast Ethernet - это расширение 10-мегабитной Ethernet стандарт. Он работает на витая пара или оптоволоконный кабель в топология проводной шины звездой, аналогично стандарту IEEE 802.3i, называемому 10BASE-T, сама является развитием 10BASE5 (802.3) и 10BASE2 (802.3a). Устройства Fast Ethernet, как правило, обратно совместимы с существующими системами 10BASE-T, что позволяет производить обновление по принципу plug-and-play с 10BASE-T. Большинство коммутаторов и других сетевых устройств с портами, поддерживающими Fast Ethernet, могут работать автосогласование, обнаружение части оборудования 10BASE-T и установка для порта полудуплексного режима 10BASE-T, если оборудование 10BASE-T не может выполнить автоматическое согласование самостоятельно. Стандарт определяет использование CSMA / CD для контроля доступа к медиа. А полнодуплексный также указан режим, и на практике все современные сети используют Коммутаторы Ethernet и работают в полнодуплексном режиме, даже если старые устройства, использующие полудуплекс, все еще существуют.

Адаптер Fast Ethernet можно логически разделить на контроллер доступа к среде (MAC), который имеет дело с проблемами более высокого уровня доступности среды, и интерфейса физического уровня (PHY ). MAC обычно связан с PHY четырехбитным синхронным параллельным интерфейсом 25 МГц, известным как медиа-независимый интерфейс (MII) или двухбитным вариантом 50 МГц, называемым уменьшенный медиа-независимый интерфейс (RMII). В редких случаях MII может быть внешним соединением, но обычно это соединение между ИС в сетевом адаптере или даже двумя секциями в одной ИС. Спецификации написаны на основе предположения, что интерфейс между MAC и PHY будет MII, но они этого не требуют. Fast Ethernet или Концентраторы Ethernet могут использовать MII для подключения к нескольким PHY для своих различных интерфейсов.

MII фиксирует теоретическую максимальную скорость передачи данных для всех версий Fast Ethernet на уровне 100 Мбит / с. В скорость передачи информации фактически наблюдаемое в реальных сетях меньше теоретического максимума из-за необходимого заголовка и трейлера (биты адресации и обнаружения ошибок) на каждом Кадр Ethernet, а необходимые межпакетный зазор между передачами.

Медь

8P8C проводка (TIA / EIA-568-B T568B)
ШтырьПарапроводцвет
12+ / подсказкаПара 2 Провод 1 белый / оранжевый
22- / кольцоПара 2 Провод 2 оранжевый
33+ / подсказкаПара 3 Провод 1 белый / зеленый
41- / кольцоПара 1 Провод 2 синий
51+ / подсказкаПара 1 Провод 1 белый / синий
63- / кольцоПара 3 Провод 2 зеленый
74+ / подсказкаПара 4 Провод 1 белый / коричневый
84- / кольцоПара 4 Провод 2 коричневый

100BASE-T любой из нескольких стандартов Fast Ethernet для витая пара, в том числе: 100BASE-TX (100 Мбит / с по двухпарному Cat5 или лучше), 100BASE-T4 (100 Мбит / с по четырехпарному Cat3 или лучший кабель, не функционирующий), 100BASE-T2 (100 Мбит / с по двухпарному кабелю Cat3 или лучше, также не функционирует). Длина сегмента для кабеля 100BASE-T ограничена 100 м (328 футов) (то же самое ограничение, что и 10BASE-T и гигабитный Ethernet ). Все соответствуют стандартам IEEE 802.3 (утвержден в 1995 г.). Почти все установки 100BASE-T - 100BASE-TX.

имяСтандартСтатусСредняяКод строкиУказанное расстояние
100BASE ‑ TXIEEE 802.3uтекущийДве витые пары (Cat-5, Cat-5e, Кот-6, Кошка ‑ 7 )4B5B100 метров
100BASE ‑ T1IEEE 802.3bw-2015, статья 96наследиеОдна витая пара (Кот-3 )ПАМ 315 метров
100BASE ‑ T2IEEE 802.3yнаследиеДве витые пары (Кот-3 )ПАМ 5100 метров
100BASE-T4IEEE 802.3uнаследиеКабель с четырьмя витыми парами (Кот-3 )ПАМ 3100 метров

100BASE-TX

3Com 3C905B-TX 100BASE-TX PCI сетевая карта

100BASE-TX является преобладающей формой Fast Ethernet и проходит через две пары проводов внутри категория 5 или выше кабеля. Каждый сегмент сети максимальная длина кабеля может составлять 100 метров (328 футов). Одна пара используется для каждого направления, обеспечивая полнодуплексный работа с пропускной способностью 100 Мбит / с в каждом направлении.

подобно 10BASE-T, активные пары в стандартном соединении оканчиваются на контактах 1, 2, 3 и 6. Поскольку типичный кабель категории 5 содержит 4 пары, он может поддерживать два канала 100BASE-TX с адаптером проводки.[5] Кабели обычно подключаются к TIA / EIA-568-B стандарты заделки T568A или T568B. Это поместит активные пары на оранжевую и зеленую пары (канонический вторая и третья пары).

Конфигурация сетей 100BASE-TX очень похожа на 10BASE-T. При использовании для создания локальная сеть, устройства в сети (компьютеры, принтеры и т. д.) обычно подключены к концентратор или переключатель, создавая звездная сеть. В качестве альтернативы можно подключить два устройства напрямую, используя кроссовый кабель. В современном оборудовании перекрестные кабели обычно не требуются, так как большая часть оборудования поддерживает автоматическое согласование. авто MDI-X для выбора и согласования скорости, дуплекса и сопряжения.

При использовании оборудования 100BASE-TX необработанные биты, представленные шириной 4 бита с тактовой частотой 25 МГц в MII, проходят через 4B5B двоичное кодирование для генерации серии символов 0 и 1 с тактовой частотой 125 МГц символьная скорость. Кодирование 4B5B обеспечивает выравнивание постоянного тока и формирование спектра. Как и в случае 100BASE-FX, биты затем передаются на уровень подключения физического носителя с использованием NRZI кодирование. Однако 100BASE-TX вводит дополнительный, зависимый от среды подуровень, который использует МЛТ-3 как окончательное кодирование потока данных перед передачей, что приводит к максимальному основная частота 31,25 МГц. Процедура заимствована из ANSI X3.263. FDDI технические характеристики, с небольшими изменениями.[6]

100BASE-T1

В 100BASE-T1[7] данные передаются по одной медной паре, 3 бита на символ, каждая из которых передается как кодовая пара с использованием PAM3. Он поддерживает только полнодуплексный режим, передавая одновременно в обоих направлениях. Кабель витой пары должен поддерживать 66 МГц при максимальной длине 15 м. Конкретный соединитель не определен. Стандарт предназначен для автомобильных приложений или для интеграции Fast Ethernet в другое приложение. Он был разработан как BroadR-Reach до стандартизации IEEE.[8]

100BASE-T2

100BASE-T2 символов для ПАМ-5 отображение уровня модуляции линии
СимволУровень линейного сигнала
0000
001+1
010−1
011−2
100 (ESC)+2

В 100BASE-T2, стандартизированный в IEEE 802.3y, данные передаются по двум медным парам, но эти пары должны быть только категории 3, а не категории 5, требуемой 100BASE-TX. Данные передаются и принимаются по обеим парам одновременно[9] тем самым позволяя работать в полнодуплексном режиме. При передаче используется 4 бита на символ. 4-битный символ расширяется до двух 3-битных символов с помощью нетривиальной процедуры скремблирования, основанной на регистр сдвига с линейной обратной связью.[10] Это необходимо для выравнивания полосы пропускания и спектра излучения сигнала, а также для согласования свойств линии передачи. Преобразование исходных битов в коды символов непостоянно во времени и имеет довольно большой период (проявляющийся как псевдослучайная последовательность). Окончательное отображение символов в ПАМ-5 Уровни модуляции линии соответствуют таблице справа. 100BASE-T2 не получил широкого распространения, но технология, разработанная для него, используется в 1000BASE-T.[11]

100BASE-T4

100BASE-T4 была ранней реализацией Fast Ethernet. Требуется четыре витые медные пары витая пара, кабель с более низкими характеристиками по сравнению с кабель категории 5 используется 100BASE-TX. Максимальное расстояние ограничено 100 метрами. Одна пара зарезервирована для передачи, одна для приема, а оставшиеся две переключают направление. Тот факт, что для передачи в каждом направлении используются 3 пары, делает 100BASE-T4 по сути полудуплексным.

Очень необычный 8B6T code используется для преобразования 8 битов данных в 6 цифр с основанием 3 (формирование сигнала возможно, поскольку имеется почти в три раза больше 6-значных чисел с основанием 3, чем 8-значных чисел с основанием 2). Два результирующих трехзначных символа base-3 отправляются параллельно по 3 парам с использованием трехуровневого амплитудно-импульсная модуляция (ПАМ-3).

100BASE-T4 не получил широкого распространения, но некоторые технологии, разработанные для него, используются в 1000BASE-T.[11]

100BaseVG

Предложено и продано Hewlett Packard, 100BaseVG был альтернативным дизайном с использованием кабелей категории 3 и концепции токенов вместо CSMA / CD. Он был намечен для стандартизации как IEEE 802.12, но быстро исчез, когда стал популярным коммутируемый 100BASE-TX.

Волоконная оптика

Легенда для TP-PHY на основе волокна[11]
ММЖ FDDI
62,5 / 125 мкм
(1987)		ММЖ OM1
62,5 / 125 мкм
(1989)		ММЖ OM2
50/125 мкм
(1998)		ММЖ OM3
50/125 мкм
(2003)		ММЖ OM4
50/125 мкм
(2008)		ММЖ OM5
50/125 мкм
(2016)		SMF OS1
9/125 мкм
(1998)		SMF OS2
9/125 мкм
(2000)
160 МГц · км
@ 850 нм		200 МГц · км
@ 850 нм		500 МГц · км
@ 850 нм		1500 МГц · км
@ 850 нм		3500 МГц · км
@ 850 нм		3500 МГц · км
@ 850 нм и
1850 МГц · км
@ 950 нм		1 дБ / км
@ 1300/
1550 нм		0,4 дБ / км
@ 1300/
1550 нм
имяСтандартСтатусСредства массовой информацииКоннекторМодуль трансивераВылет (км)Количество СМИПереулкиЗаметки
Fast Ethernet - (Скорость передачи данных: 100 Мбит / с - Код строки: 4B5B × NRZ-I - Линейная ставка: 125МБд - полный дуплекс / полудуплекс)
100BASE
‑FX		802.3u-1995
пункты 24, 26		текущийВолокно
1300 нм		ST
SC
MT-RJ
MIC (FDDI)		Нет данныхFDDI: 2 (FDX)21[12] Максимум. 412 м для полудуплексных соединений для обнаружения столкновений;
спецификация во многом заимствована из FDDI.
Модальная пропускная способность: 800 МГц · км[13]
OM1: 4
50/125: 5
100BASE
‑LFX		проприетарный
(не IEEE)		текущийВолокно
1310 нм		LC (SFP)
ST
SC		SFPOM1: 221в зависимости от поставщика
Лазерный передатчик FP
Полный дуплекс
Модальная пропускная способность: 800 МГц · км[14]
OM2: 2
62.5/125: 4
50/125: 4
OSx: 40 [13]
100BASE-SXTIA-785 (2000)наследиеВолокно
850 нм		ST, SC, LCНет данныхOM1: 0,321Совместимая оптика с 10BASE-FL, что позволяет использовать схему автосогласования и использовать оптоволоконные адаптеры 10/100.
OM2: 0,3
100BASE-LX10802.3ah-2004
пункт 58		текущий}Волокно
1310 нм		LCSFPOSx: 1021Только полнодуплексный режим
обычно обозначается просто как -LX[15]
100BASE-BX10текущийВолокно
Техас: 1310 нм
RX: 1550 нм		1Только полнодуплексный режим; Оптический мультиплексор, используемый для разделения сигналов TX и RX на разные длины волн.
100BASE
‑EX		проприетарный
(не IEEE)		текущийВолокно
1310 нм		SC
LC		SFP
GBIC		OSx: 4021в зависимости от поставщика[16]
100BASE
‑ZX 		проприетарный
(не IEEE)		текущийВолокно
1550 нм		SC
LC		SFP
GBIC		OSx: 8021в зависимости от поставщика[17]

Порты Fast Ethernet SFP

Скорость Fast Ethernet доступна не на всех портах SFP,[18] но поддерживается некоторыми устройствами.[19][20] Порт SFP для Гигабитный Ethernet не следует предполагать обратную совместимость с Fast Ethernet.

Оптическая совместимость

Для обеспечения совместимости необходимо соответствие некоторым критериям:[21]

100BASE-X Ethernet не имеет обратной совместимости с 10BASE-F и не совместим с 1000BASE-X.

100BASE-FX

100BASE-FX - это версия Fast Ethernet через оптоволокно. 100BASE-FX Зависимость от физической среды Подуровень (PMD) определяется FDDI PMD,[23] поэтому 100BASE-FX не совместим с 10BASE-FL, версия 10 Мбит / с по оптоволокну.

100BASE-FX все еще используется для существующей установки многомодовое волокно там, где не требуется большей скорости, например, на предприятиях промышленной автоматизации.[13]

100BASE-LFX

100BASE-LFX - нестандартный термин для обозначения передачи Fast Ethernet. Он очень похож на 100BASE-FX, но позволяет достигать больших расстояний до 4-5 км по паре многомодовых волокон за счет использования Фабри-Перо лазерный передатчик[24] работает на длине волны 1310 нм. Ослабление сигнала на километр на длине волны 1300 нм составляет примерно половину потерь на длине волны 850 нм.[25][26]

100BASE-SX

100BASE-SX - это версия Fast Ethernet по оптоволокну, стандартизованная в TIA / EIA-785-1-2002. Это более дешевая альтернатива 100BASE-FX для работы на меньшем расстоянии. Из-за более короткой длины волны (850 нм) и меньшего поддерживаемого расстояния в 100BASE-SX используются менее дорогие оптические компоненты (светодиоды вместо лазеров).

Потому что он использует ту же длину волны, что и 10BASE-FL, версия Ethernet 10 Мбит / с по оптическому волокну, 100BASE-SX может быть обратно совместима с 10BASE-FL. Стоимость и совместимость делают 100BASE-SX привлекательным вариантом для тех, кто переходит с 10BASE-FL и не требует больших расстояний.

100BASE-LX10

100BASE-LX10 - это версия Fast Ethernet по оптическому волокну, стандартизованная в пункте 58 802.3ah-2004. Он имеет радиус действия 10 км по паре одномодовых волокон.

100BASE-BX10

100BASE-BX10 - это версия Fast Ethernet по оптическому волокну, стандартизованная в пункте 58 стандарта 802.3ah-2004. Он использует оптический мультиплексор для разделения сигналов TX и RX на разные длины волн в одном и том же волокне. Он имеет радиус действия 10 км по одной нити одномодового волокна.

100BASE-EX

100BASE-EX очень похож на 100BASE-LX10, но обеспечивает более длинные расстояния до 40 км по паре одномодовых волокон благодаря более качественной оптике, чем LX10, работающий на лазерах с длиной волны 1310 нм. 100BASE-EX - это не формальный стандарт, а общепринятый термин.[16] Иногда его называют 100BASE-LH (long haul), и его легко перепутать с 100BASE-LX10 или 100BASE-ZX, потому что использование -LX (10), -LH, -EX и -ZX неоднозначно для разных поставщиков.

100BASE-ZX

100BASE-ZX нестандартная, но мультивендорная[17] термин для обозначения передачи Fast Ethernet с использованием длины волны 1550 нм для достижения расстояний не менее 70 км по одномодовому волокну. Некоторые поставщики указывают расстояния до 160 км по одномодовому оптоволокну, иногда называемому 100BASE-EZX. Диапазоны более 80 км в значительной степени зависят от потерь на трассе используемого волокна, в частности, показателя затухания в дБ на км, количества и качества разъемов / коммутационных панелей и стыков, расположенных между приемопередатчиками.[27]

Смотрите также

Заметки

  1. ^ Некоторые типы оптики могут работать с несоответствием длины волны.[22]

использованная литература

  1. ^ IEEE 802.3u-1995. IEEE. 26 октября 1995 г. Дои:10.1109 / IEEESTD.1995.7974916. ISBN  978-0-7381-0276-4.
  2. ^ Х. Фрейзер (2002) [1998]. «Стандарт 802.3z Gigabit Ethernet». Сеть IEEE. IEEE. 12 (3): 6–7. Дои:10.1109/65.690946.
  3. ^ «Комбинация модулей OC3 / STM1 GE / FE - Руководство по модулю ERX 10.3.x». Juniper Networks.
  4. ^ "Съемные модули Cisco 100BASE-X малого форм-фактора для приложений Fast Ethernet".. Cisco.
  5. ^ "Адаптеры CAT5E" (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2014-07-07. Получено 2012-12-17.
  6. ^ «PMD 100BASE-TX (и MDI) определен путем включения стандарта FDDI TP-PMD, ANSI X3.263: 1995 (TP-PMD) посредством ссылки, с изменениями, указанными ниже». (раздел 25.2 IEEE802.3-2002).
  7. ^ IEEE 802.3bw-2015, статья 96
  8. ^ Джунко Ёсида (01.12.2015). «В соответствии со стандартами IEEE Ethernet выходит на рынок в 2016 году». EETimes. Получено 2016-10-06.
  9. ^ Роберт Брейер и Шон Райли (1999). Коммутируемый, быстрый и гигабитный Ethernet. Macmillan Technical Publishing. п. 107.
  10. ^ IEEE 802.3y
  11. ^ а б c Чарльз Э. Сперджен (2014). Ethernet: полное руководство (2-е изд.). O'Reilly Media. ISBN  978-1-4493-6184-6.
  12. ^ «Введение в Fast Ethernet» (PDF). Contemporary Control Systems, Inc. 2001-11-01. Получено 2018-08-25.
  13. ^ а б c «Паспорт на EDS-408A-MM-ST». MOXA. 2019-08-06. Получено 2020-03-21.
  14. ^ "Техническое описание серии SFP-1FE" (PDF). MOXA. 2018-10-12. Получено 2020-03-21.
  15. ^ "Приемопередатчик Cisco GLC-FE-100LX 100BASE-LX10 SFP (mini-GBIC)". FS.com. Получено 21 марта 2020.
  16. ^ а б "Приемопередатчик GLC-FE-100EX 100BASE-EX SFP (mini-GBIC)". FS.com. Получено 21 марта 2020.
  17. ^ а б "FS-GLC-FE-100ZX 100BASE-ZX". FS.com. FS.com. Получено 21 марта 2020.
  18. ^ «Спецификация Cisco серии 350». Cisco. Получено 22 марта 2020.
  19. ^ "Спецификация Cisco 100BASE-X SFP". Cisco. Получено 26 марта 2020.
  20. ^ "Трансивер FS GLC-GE-100FX". FS. Получено 26 марта 2020.
  21. ^ «Несовместимость оптоволокна? - Ars Technica OpenForum». arstechnica.com. 2006-06-06. Получено 29 марта 2020.[самостоятельно опубликованный источник? ]
  22. ^ «Все, что вы всегда хотели знать об оптических сетях, но боялись спросить» (PDF). archive.nanog.org. Ричард Стинберген. Получено 30 марта 2020.
  23. ^ IEEE 802.3 пункт 26.2 Функциональные характеристики
  24. ^ "Паспорт на SFP-100FX-31". FS.com. Получено 2020-03-21.
  25. ^ «База знаний Волокно». Fluke Networks. 28 февраля 2014 г.. Получено 8 апреля 2020.
  26. ^ «Различия между номенклатурами оптоволоконных кабелей OM1, OM2, OM3, OM4, OS1, OS2» (PDF). stl.tech. Получено 8 апреля 2020.
  27. ^ "SFP15160FE0B / SFP / 100BASE-eZX". Skylane Optics. Получено 21 марта 2020.

внешние ссылки