К fast ethernet можно подключить сколько станций

Обновлено: 05.07.2024

Стандарт Fast Ethernet IEEE 802.3u появился значительно позже стандарта Ethernet – в 1995 году. Его разработка в первую очередь была связана с требованием повышения скорости передачи информации. Однако переход с Ethernet на Fast Ethernet позволяет не только повысить скорость передачи , но и существенно отодвинуть границу перегрузки сети (что обычно гораздо важнее). Поэтому популярность Fast Ethernet постоянно растет.

Вместе с тем надо учитывать, что стандартные сегменты Fast Ethernet имеют свои особенности и недостатки, которые далеко не очевидны, но которые обязательно надо учитывать. Создатели Fast Ethernet сделали все возможное для облегчения перехода на новую скорость, однако, в каком-то смысле Fast Ethernet – это уже другая, новая сеть .

Если сравнивать набор стандартных сегментов Ethernet и Fast Ethernet , то главное отличие – полный отказ в Fast Ethernet от шинных сегментов и коаксиального кабеля. Остаются только сегменты на витой паре и оптоволоконные сегменты .

Стандарт 100BASE-TX определяет сеть с топологией пассивная звезда и использованием сдвоенной витой пары.

Схема объединения компьютеров в сеть 100BASE-TX практически ничем не отличается от схемы по стандарту 10BASE -T (рис. 12.1). Однако, в этом случае необходимо применение кабелей с неэкранированными витыми парами ( UTP ) категории 5 или выше, что связано с требуемой пропускной способностью кабеля. В настоящее время это самый популярный тип сети Fast Ethernet .


Рис. 12.1. Схема объединения компьютеров по стандарту 100BASE-TX

Из восьми контактов разъема RJ-45 используется только 4 контакта (табл. 12.1): два для передачи информации (TX+ и TX-) и два для приема информации (RX+ и RX-). Передача производится дифференциальными сигналами. Для передачи используется код 4В/5В, такой же, как в сети FDDI , что позволяет снизить частоту изменения сигналов по сравнению с манчестерским кодом . Это уже серьезный шаг в сторону от первоначального стандарта IEEE 802.3.

Стандарт предусматривает также возможность применения экранированного кабеля с двумя витыми парами проводов ( волновое сопротивление – 150 Ом). В этом случае должен применяться 9-контактный экранированный разъем DB-9 , он же разъем STP IBM типа 1 (рис. 12.2), такой же, как в сети Token-Ring. Назначение контактов этого разъема приведено в табл. 12.2.

Как и в случае 10BASE -T, в сети 100BASE-TX могут использоваться два типа кабеля: прямой и перекрестный (рис. 12.3). Для соединения двух компьютеров без применения концентраторов используется стандартный перекрестный ( crossover ) кабель . А для связи компьютера с концентратором применяется прямой (direct) кабель с соединенными между собой одинаковыми контактами разъемов. Если перекрестное соединение предусмотрено внутри концентратора, то соответствующий порт его должен быть помечен буквой "X".Здесь все точно так же, как и в случае 10BASE -T.

Для контроля целостности сети в 100BASE-TX предусмотрена передача в интервалах между сетевыми пакетами специальных сигналов ( FLP – Fast Link Pulse ). Но в отличие от 10BASE -T эти сигналы выполняют также функцию автоматического согласования скорости передачи аппаратных средств ( Auto-Negotiation ). Об этом автоматическом согласовании будет рассказано в разделе "Автоматическое определение типа сети".


В компьютерных сетей , Fast Ethernet физические уровни передачи трафика при номинальной скорости 100 Мбит / с. До Ethernet , скорость была 10 Мбит / с. Из физических уровней Fast Ethernet 100BASE-TX является наиболее распространенным.

Fast Ethernet был представлен в 1995 году как стандарт IEEE 802.3u и оставался самой быстрой версией Ethernet в течение трех лет до появления Gigabit Ethernet . Аббревиатура GE / FE иногда используется для обозначения устройств, поддерживающих оба стандарта.

СОДЕРЖАНИЕ

Номенклатура

«100» в обозначении типа носителя относится к скорости передачи 100 Мбит / с, в то время как «BASE» относится к передаче сигналов в основной полосе частот . Буква после 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 используемый метод линейного кода . Fast Ethernet иногда называют 100BASE-X , где «X» обозначает варианты FX и TX.

Общий дизайн

Fast Ethernet - это расширение стандарта 10-мегабитного Ethernet . Он работает на витой паре или оптоволоконном кабеле в топологии «звезда» , аналогичной стандарту IEEE 802.3i, называемому 10BASE-T , который 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 выполнять автосогласование , распознавая часть оборудования 10BASE-T и устанавливая для порта полудуплексный режим 10BASE-T, если оборудование 10BASE-T не может выполнить автосогласование самостоятельно. Стандарт определяет использование CSMA / CD для управления доступом к среде. Полнодуплексный режим также указан и на практике все современные сети используют Ethernet коммутаторы и работают в полнодуплексном режиме, даже в старых устройствах , которые используют полудуплексный все еще существуют.

Адаптер Fast Ethernet можно логически разделить на контроллер доступа к среде (MAC), который занимается проблемами доступности среды более высокого уровня, и интерфейс физического уровня ( PHY ). MAC обычно связан с PHY четырехбитным синхронным параллельным интерфейсом 25 МГц, известным как независимый от среды интерфейс (MII), или двухбитным вариантом 50 МГц, называемым сокращенным независимым от среды интерфейсом (RMII). В редких случаях MII может быть внешним соединением, но обычно это соединение между микросхемами сетевого адаптера или даже двумя секциями в одной микросхеме. Спецификации написаны на основе предположения, что интерфейс между MAC и PHY будет MII, но они не требуют этого. Концентраторы Fast Ethernet или 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. Скорость передачи информации, фактически наблюдаемая в реальных сетях, меньше теоретического максимума из-за необходимого заголовка и завершающей части (биты адресации и обнаружения ошибок) в каждом кадре Ethernet , а также необходимого межпакетного промежутка между передачами.

100BASE-T - это любой из нескольких стандартов Fast Ethernet для кабелей витой пары , в том числе: 100BASE-TX (100 Мбит / с по двухпарному кабелю Cat5 или лучше), 100BASE-T4 (100 Мбит / с по четырехпарному кабелю Cat3 или выше. кабель, не функционирует), 100BASE-T2 (100 Мбит / с по двухпарному кабелю Cat3 или лучше, также не функционирует). Длина сегмента для кабеля 100BASE-T ограничена 100 метрами (328 футов) (то же самое, что и 10BASE-T и гигабитный Ethernet ). Все они являются или были стандартами IEEE 802.3 (утвержден в 1995 г.). Почти все установки 100BASE-T - 100BASE-TX.

100BASE-TX


3Com 3C905B-TX 100BASE-TX PCI карта сетевого интерфейса

100BASE-TX является преобладающей формой Fast Ethernet и работает по двум парам проводов внутри кабеля категории 5 или выше. Каждый сегмент сети может иметь максимальное расстояние до 100 метров (328 футов). По одной паре используется для каждого направления, обеспечивая полнодуплексный режим с пропускной способностью 100 Мбит / с в каждом направлении.

Как и 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. Кабельная разводка выполняется в соответствии со стандартами оконечной нагрузки ANSI / TIA-568 , T568A или T568B. Это помещает активные пары в оранжевую и зеленую пары ( канонические вторая и третья пары).

Конфигурация сетей 100BASE-TX очень похожа на 10BASE-T. При использовании для построения локальной сети устройства в сети (компьютеры, принтеры и т. Д.) Обычно подключаются к концентратору или коммутатору , образуя звездообразную сеть . В качестве альтернативы можно напрямую подключить два устройства с помощью перекрестного кабеля . В современном оборудовании перекрестные кабели обычно не требуются, поскольку большая часть оборудования поддерживает автоматическое согласование вместе с автоматическим определением полярности MDI-X для выбора и согласования скорости, дуплекса и сопряжения.

С 100BASE-TX аппаратных средств, исходные биты, представлены 4 бита шириной работает на частоте 25 МГц в MII, пройти через 4B5B двоичного кодирования , чтобы генерировать серию 0 и 1 символов с тактовой частотой 125 МГц на скорости передачи символов . 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 кодирования NRZI . Однако 100BASE-TX вводит дополнительный, зависящий от среды подуровень, который использует MLT-3 в качестве окончательного кодирования потока данных перед передачей, что приводит к максимальной основной частоте 31,25 МГц. Процедура заимствована из спецификаций ANSI X3.263 FDDI с небольшими изменениями.

100BASE-T1

В 100BASE-T1 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.

100BASE-T2

100BASE-T2 символов для отображения уровня модуляции линии PAM-5
Условное обозначение Уровень линейного сигнала
000 0
001 +1
010 −1
011 −2
100 (ESC) +2

В стандарте 100BASE-T2 , стандартизованном 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, что позволяет работать в полнодуплексном режиме. Передача использует 4 бита на символ. 4-битный символ расширяется до двух 3-битных символов с помощью нетривиальной процедуры скремблирования, основанной на регистре сдвига с линейной обратной связью . Это необходимо для выравнивания полосы пропускания и спектра излучения сигнала, а также для согласования свойств линии передачи. Отображение исходных битов в коды символов непостоянно во времени и имеет довольно большой период (проявляющийся как псевдослучайная последовательность). Окончательное преобразование символов в уровни модуляции линии PAM-5 подчиняется таблице справа. 100BASE-T2 не получил широкого распространения, но технология, разработанная для него, используется в 1000BASE-T.

100BASE-T4

100BASE-T4 была ранней реализацией Fast Ethernet. Для этого требуются четыре витые медные пары витой пары голосового качества , что является более низкопроизводительным кабелем по сравнению с кабелем категории 5, используемым в 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.

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

100BaseVG

Предложенная и проданная Hewlett Packard , 100BaseVG была альтернативной конструкцией, использующей кабели категории 3 и концепцию токена вместо CSMA / CD. Он был намечен для стандартизации как IEEE 802.12, но быстро исчез, когда стал популярным коммутируемый 100BASE-TX.

Волоконная оптика

Порты Fast Ethernet SFP

Скорость Fast Ethernet доступна не на всех портах SFP, но поддерживается некоторыми устройствами. Не следует предполагать, что порт SFP для Gigabit Ethernet имеет обратную совместимость с Fast Ethernet.

Оптическая совместимость

Для обеспечения совместимости необходимо соответствие некоторым критериям:

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

100BASE-FX

100BASE-FX - это версия Fast Ethernet по оптоволокну . Подуровень 100BASE-FX, зависящий от физической среды (PMD), определяется PMD FDDI , поэтому 100BASE-FX не совместим с 10BASE-FL , версией 10 Мбит / с по оптоволокну.

100BASE-FX по-прежнему используется для существующей установки многомодового волокна, где не требуется большая скорость, например, в установках промышленной автоматизации.

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 лазерного передатчика Фабри – Перо, работающего на длине волны 1310 нм. Ослабление сигнала на км на длине волны 1300 нм составляет примерно половину потерь на длине волны 850 нм.

100BASE-SX

100BASE-SX - это версия Fast Ethernet по оптоволокну, стандартизированная 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).

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

100BASE-LX10

100BASE-LX10 - это версия Fast Ethernet по оптическому волокну, стандартизированная в пункте 58 стандарта 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 за счет более качественной оптики, чем LX10, работающий на лазерах с длиной волны 1310 нм. 100BASE-EX - это не формальный стандарт, а общепринятый термин. Иногда его называют 100BASE-LH (long haul), и его легко спутать с 100BASE-LX10 или 100BASE-ZX, потому что использование -LX (10), -LH, -EX и -ZX неоднозначно для разных поставщиков.

100BASE-ZX

100BASE-ZX - нестандартный, но многовендорный термин для обозначения передачи Fast Ethernet с использованием длины волны 1550 нм для достижения расстояний не менее 70 км по одномодовому оптоволокну. Некоторые поставщики указывают расстояние до 160 км по одномодовому волокну, иногда называемому 100BASE-EZX. Дальность действия свыше 80 км в значительной степени зависит от потерь на трассе используемого волокна, в частности от показателя затухания в дБ на км, количества и качества разъемов / коммутационных панелей и стыков, расположенных между приемопередатчиками.

При подготовке к статье с каверзными вопросами я наткнулся на интересный вопрос - откуда взялось ограничение в 100 метров на длину Ethernet-сегмента. Мне пришлось погрузиться глубоко в физику и логику процессов, чтобы приблизиться к пониманию. Часто говорят, что на большой длине кабеля начинаются затухания и данные искажаются. И, в общем-то, это правда. Но есть и другие причины для этого. Попытаемся рассмотреть их в данной статье.

Причина кроется в технологии CSMA/CD - Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection. Если вдруг кто-то не знает, то это когда у нас одна шина (одна среда передачи данных), к которой подключено несколько станций (Multiple Access). Каждая станция следит за состоянием шины - есть ли в ней сигнал от другой станции (Carrier Sense). Если вдруг два устройства начали передавать в один момент, то оба они должны это обнаружить (Collision Detection). Да, всё это касается полудуплексных сетей. Поэтому если у вас взгляд устремлён исключительно в светлое 10-гигабитное будущее, эта статья не для вас. В первую очередь, я хочу, чтобы все понимали, что скорость передачи сигнала в среде никоим образом не зависит от применяемого стандарта. Хоть в Ethernet (10Мб/с), хоть в 10Gbit Ethernet скорость распространения импульса в медном кабеле - примерно 2/3 скорости света. Как здорово написали в одном холиварном треде: вы можете говорить быстро или медленно, но скорость звука от этого не меняется. Теперь обратимся к сути CSMA/CD. В современных сетях коллизии исключены, потому что у нас уже нет общей шины и практически всегда все устройства работают в полнодуплексном режиме. То есть у нас всего лишь два узла на конце одного кабеля и отдельные пары для приёма и передачи. Поэтому механизма CSMA/CD уже нет в 10Gbit Ethernet. Однако рассмотреть его будет полезно, так же, как например, изучать RIP, который, вроде, никому уже и не нужен, но прекрасно иллюстрирует принцип работы дистанционно-векторных протоколов маршрутизации. Итак, предположим, что к общей шине у нас подключено 3 устройства. ПК 1 начинает передавать данные на ПК3 (запустил импульс в шину). Разумеется, в общей шине сигнал пойдёт не только на ПК3, но всем подряд. ПК2 тоже хотел бы передать, но видит волнения в кабеле и ожидает. Когда сигнал от ПК1 до ПК3 прошёл, может начинать передавать ПК2.

Это пример работы Collision Detection. Чтобы одна станция не оккупировала шину, между кадрами есть промежуток длиной 96 битов (12 байтов), который называется Inter Frame Gap (IFG). То есть, например, ПК1 передал кадр, потом ждёт некоторое время (время, за которое он успел бы передать 96 битов). И отправляет следующий и т.д. Если ПК2 захочет передавать, то он сделает это как раз в таком промежутке. Так же ПК3 и так по очереди. То же самое правило работает и в том случае, когда у вас не общая шина, а один кабель, где к двум концам подключены две станции, и они передают данные в полудуплексном режиме. То есть передавать данные в каждый момент времени может только одна из них. Передаёт ПК2, как только линия освободилась, передаёт ПК1, линия освободилась - передаёт ПК2 и так далее. То есть тут нет какой-то чёткой временной синхронизации, как, например, в TDD, когда для каждого конца выделены определённые промежутки передачи. Таким образом, достигается более гибкое использование полосы: Если ПК1 ничего передавать не хочет, то ПК2 не будет простаивать в ожидании своей очереди.

Проблема

А что если представить себе такую неловкую ситуацию?

То есть ПК1 закончил передачу своей порции данных, но она ещё не успела дойти до ПК2. Последний не видит сигнала в линии и начинает передавать. Бац! Где-то в середине ДТП. Данные покорёжились, сигнал дошёл до ПК 1 и ПК2. Но, обратите внимание на разницу - ПК2 понял, что произошла коллизия и перестал передавать данные, а ПК1 ничего не понял - у него-то передача уже закончилась. Фактически он просто получил битые данные, а свою задачу по передаче кадра как бы выполнил. Но данные потерялись на самом деле - ПК3 также получил искажённый коллизией сигнал. Где-то потом гораздо выше по ступеням OSI отсутствие данных заметит TCP и перезапросит эту информацию. Но представьте, сколько времени на это будет потеряно?

Кстати, когда на интерфейсах у вас растёт количество ошибок CRC - это верный признак коллизий - приходят битые кадры. Значит, скорее всего, не согласовался режим работы интерфейсов на разных концах.

Вот именно для исключения такой ситуации в Ethernet ввели одно условие: в тот момент, когда первый бит данных будет получен на самой дальней стороне шины, станция ещё не должна передать свой последний бит. То есть кадр должен как бы растянуться на всю длину шины. Это самое распространённое описание, но фактически оно звучит несколько иначе: если коллизия произошла на самом дальнем от отправителя участке шины, то информация об этой коллизии должна достигнуть отправителя ещё до того, как он передал свой последний бит. А это разница в 2 раза, между прочим, по сравнению с первым приведённым условием. Это гарантирует, что даже если случится коллизия, все её участники будут однозначно в курсе. И это очень здорово. Но каким образом этого добиться? И тут мы вплотную приближаемся к вопросу о длине сгемента. Но прежде, чем дать ответ на вопрос про длину, придётся немного окунуться в теорию сетей и для начала введём понятие bit time (термин "битовое время" не прижился). Эта величина означает, сколько нужно времени интерфейсу, чтобы выпульнуть в среду 1 бит. То есть если Fast Ethernet в кабель отправляет 100 000 000 битов в секунду, значит, bit time равен 1b/100 000 000 b/s=10^-8 с или 10 наносекунд. Каждые 10 наносекунд Fast Ethernet порт может отправлять в среду один бит. Для сравнения Gigabit Ethernet отправляет 1 бит каждую наносекунду, старые диал-ап модемы могли отправлять 1 бит каждые 18 микросекунд. Скорострельное оружие Metal Storm MK5 теоретически способно выпускать одну пулю каждые 60 микросекунд. Пулемёт калашникова выпускает 1 пулю каждые 100 миллисекунд.

Если говорить об IFG, то станция должна делать паузу именно в 96 бит-таймов перед отправкой каждого кадра. Fast Ethernet, например, должен выждать 960 наносекнуд (0,96 микросекунды), а Gbit Ethernet 96 наносекуд

Итак, для выполнения условия вводится понятие кванта или Slot time - минимальный размер блока данных, который можно передавать по сети в Ethernet. И именно этот квант должен растянуться на весь сегмент. Для Ethernet и Fast Ethernet выбран минимальный размер - 64 байта - 512 бит. Для его передачи порту FE понадобится 10 нс*512 = 5120 нс или 5,12 мкс.

Отсюда и ограничение в 64 байта на минимальный размер Ethernet-кадра.

То есть у блока данных 64 байта будет 5,12 мкс на путешествие по шине и возврат к отправителю в случае коллизии. Попробуем просчитать расстояние в лоб: (5,12 * 10^-6)*(2/3*3*10^8)/2=512 метров. Поясню формулу: время путешествия (5,12 мкс переведённые в секунды) * 2/3 скорости света (скорость распространения сигнала в медной среде в м/с) и делим на 2 - для того, чтобы предусмотреть самый худший случай коллизии, когда сигналу придётся пройти весь путь назад до отправителя. Вроде бы и цифра знакомая - 500 метров, но проблема в том, что ограничение для Fast Ethernet - 100 метров до хаба (200 до самой дальней станции). Здесь вступают в игру задержки на концентраторах и повторителях. Говорят, что они все просчитаны и учтены в конечной формуле, но следы теряются, сколько я ни пытался найти эту формулу расчёта с результатом в 100 метров, найти не удалось. В итоге известно, чем ограничение обусловлено, но не откуда взялась цифра 100.

Gigabit Ethernet

При разработке Gbit Ethernet встал очень важный вопрос - время передачи одного бита составляло уже 1 нс и на передачу одной порции данных нужно уже всего лишь 0,512 мкс. Даже при расчёте в лоб моей формулой без учёта задержек получается длина 50 метров (и 20 метров с учётом этих величин). Очень мало и потому было решено, вместо уменьшения расстояния (как было в случае с переходом Ethernet->Fast Ethernet), увеличить минимальный размер данных до 512 байтов - 4096 бит. Время передачи такой порции данных осталось примерно таким же - 4 секунды против 5. Тут, конечно, есть ещё момент, что не всегда получается набрать такой размер - 4 кБ данных, поэтому в конце кадра, после поля FCS добавляется недостающий объём данных. Учитывая, что мы давно отказались от общей шины, у нас раздельная среда для приёма и передачи, и коллизий как таковых нет, всё это выглядит костылями. Поэтому в стандарте 10 Gbit Ethernet от механизма CSMA/CD отказались вовсе.

Преодоление ограничений по длине

Итак, всё вышеуказанное касалось устаревших полудуплексных сетей с общей шиной. Какое это имеет отношение к настоящему моменту, спросите вы? Можем тянуть мы километры UTP или не можем? К сожалению, всё-таки стометровое ограничение имеет и другую природу. Даже на 120 метрах с обычным кабелем в большинстве случаев многие коммутаторы не смогут поднять линк. Это обусловлено и мощностью портов коммутаторов и качеством кабеля. Дело и в затухании, и в наводках, и в искажении сигнала при передаче. Обычная витая пара подвержена влиянию электромагнитных помех и не гарантируют защиту передаваемой информации. Но, прежде всего, давайте посмотрим на затухание. Типичная наша витуха UTP имеет минимум по 27 витков на каждый метр и передаёт данные на частоте 100 МГц. Так называемое погонное затухание - это ослабление сигнала на каждом метре среды. Согласно стандартам затухание не должно превышать 24 Дб. В среднем это значение около 22 Дб для обычного UTP-кабеля, что означает затухание изначального сигнала в 158 раз. Получается, что затухание на 1 Дб происходит каждые 4,5 метра. Если же взять длину кабеля в 150 метров, то затухание получается уже примерно 33 Дб и исходный сигнал уменьшится в 1995 раз. Что уже весьма существенно. Плюс к этому добавляется взаимное влияние пар - переходное затухание. Так называется процесс, когда в параллельных проводниках возникают наводки, то есть часть энергии тратится на то, чтобы возбудить ток в соседнем кабеле. Учтём возможные помехи от силовых кабелей, которые могу проходить рядом, и ограничение в 100 метров становится совершенно логичным.

Почему тогда такого ограничения не было в коаксиальных сетях? Дело в том, что затухание в кабеле зависит от сопротивления/сечения кабеля и частоты. Вспомним теперь, что толстый Ethernet использует кабель с сердечником 2,17 мм. Плюс Ethernet на коаксиальном кабеле работал на частоте 10 Мгц. А чем больше частота, тем выше затухание. Почему вы думаете аналоговый радиосигнал передаётся к антеннам не по такой удобной витухе, а по толстенным фидерам? Кстати, слово Base в стандартах Ethernet означает Baseband и говорит о том, что одновременно может передавать данные через среду только одно устройство, не используется модуляция/мультиплексирование. В противовес ему Broadband накладывает несколько разных сигналов на одну несущую, а с другой стороны каждый отдельный сигнал из несущей извлекается.

На самом деле, учитывая, что затухание обусловлено характеристиками и качеством кабеля, можно достигнуть значительно более радостных результатов, используя более подходящий. Например, с помощью кабеля П-296 или П-270 можно преодолеть даже трёхсотметровый рубеж. Разумеется, это 100 Мб/с в полному дуплексе. Для гигабита уже другие требования. И вообще, чем выше скорость передачи, тем больше параметров приходится учитывать, собственно поэтому в 10Gbit Ethernet поддержка медной среды есть только номинально, а предпочтение отдано оптике.


Что такое спецификации?

Спецификации стандартов носят сокращенное название в виде аббревиатуры IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Они как раз и вносят стандарты в физические компоненты сети. В рамках статьи будут постоянно упоминаться спецификации класса IEEE 802. Именно они определяют принцип физического доступа адаптера к каналу связи и технологию передачи данных.

Второй уровень сетевой модели OSI стандарт IEEE 802 подразделяет на два подуровня:

Класс спецификаций IEEE 802 включает двенадцать стандартов. Рассмотрим только интересующие нас 802.2 и 802.3.

Стандарты IEEE 802.2 и IEEE 802.3

IEEE 802.2 обеспечивает интерфейс на канальном уровне между типами доступа к среде и сетевым уровнем.


IEEE 802.3 стандартизирует физические реализации для соответствующего уровня, а также управление доступом к устройствам, использующим шинную топологию и множественный доступ с выделением несущей и обнаружением коллизий.

История развития

Отличия и общее в сравнении с технологией Ethernet:

  • Метод с выделением несущей CSMA/CD, используемый в Ethernet, сохранен в технологии Fast Ethernet.
  • Формат кадра по-прежнему соответствует стандарту IEEE 802.3.
  • Звездообразная топология сетей сохранилась.
  • В качестве сред передачи данных используются традиционные витая пара и волоконно-оптический кабель.

Рассмотрим варианты реализации Fast Ethernet.

Здесь рассмотрены основные варианты реализации. В настоящее время существуют еще некоторые модификации.

Адаптеры для Fast Ethernet

Вообще, сетевые адаптеры или NIC (Network Interface Card) – это тип сетевого оборудования, обеспечивающего корректную работу по передаче и приему информации на физическом и канальном уровне.


Рассмотрим основные функции сетевых адаптеров и на примере самого популярного поставщика Realtek разберем особенности определенной модели.

Функции fast ethernet adapter:

  • Развязка с витой парой.
  • Непосредственно прием и передача данных.
  • Согласование скорости на входе в адаптер со скоростями обмена по сети (буферизация).
  • Разделение данных на блоки для передачи (или соединение их на приеме), оформление их в кадр определенного формата.
  • Способность распознавать и исправлять ошибки, которые получились в ходе коллизий при передаче.


Сетевые адаптеры могут различаться по нескольким параметрам. Например, используемая шина. Она может быть различной разрядности и типа. Нам интересна шина PCI Fast Ethernet. Она соответствует по разрядности и скорости рассматриваемой технологии.

Realtek


Изучим основные характеристики на примере модели RTL8139 810X fast ethernet. Этот адаптер является высокоинтегрированным одночиповым контроллером, причем достаточно экономичным. Поддерживает универсальную комбинацию приложений. Оснащен интерфейсом общего доступа шины PCI, обеспечивает максимальную безопасность сети и простоту управления.

Характеристики этого Realtek Fast Ethernet адаптера:

  • Однокристалльный контроллер для локальной шины PCI.
  • Поддерживает согласование скоростей 10 Мбит/с и 100 Мбит/с.
  • Поддерживает многофункциональные возможности PCI.
  • Совместимость с PCI Revision 2.2.
  • Обеспечивает передачу основных данных шины PCI и передачу данных пространства памяти PCI или пространства ввода/вывода операционных регистров RTL8139 810X.
  • Поддерживает режим обратной связи.
  • Возможность работы и в полудуплексном, и в дуплексном режиме.
  • Включает в себя программируемый размер пакета PCI и раннее пороговое значение Tx/Rx.
  • Поддерживает тактовую частоту PCI 16,75 МГц-40 МГц.
  • Совместим со стандартами PC99 и PC2001.
  • Поддержка светодиодных выводов для различных показателей активности сети.
  • Поддерживает автоматическое обнаружение вспомогательной мощности и устанавливает соответствующие возможности регистров управления питанием в пространстве конфигурации PCI.


В заключение

Читайте также: