Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей

1. Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей

Раздел 4 Уровень передачи
данных (Канальный уровень)
Тема № 4-12.
Технология Fast Ethernet100Mb/s.
Спецификации 100Base-Fx,
100Base-Tx, 100Base-T4

2. Fast Ethernet как развитие классического Ethernet'а

Технология Fast Ethernet является эволюционным
развитием классической технологии Ethernet.
Осенью 1995 года комитет IEEE 802.3 принял
спецификацию Fast Ethernet в качестве стандарта 802.3u,
который не является самостоятельным стандартом, а
представляет собой дополнение к существующему стандарту
802.3 в виде глав с 21 по 30.
Разработчики Fast Ethernet стремились максимально
обеспечить преемственность и совместимость со старой
технологии Ethernet 10Base-X. Структура кадра Fast Ethernet
идентична структуре кадра Ethernet 10Base-X, метод
случайного доступа CSMA/CD также был оставлен.
Подуровни LLC и MAC в стандарте FastEthernet не
претерпели изменений.

3. Fast Ethernet как развитие классического Ethernet'а

Сети FastEthernet строятся по топологии иерархическое,
«Дерево» построенных на концентраторах.
Максимальный диаметр сети уменьшен до 200 м, вследствие
уменьшения минимальной длины кадра в 10раз, (скорость
передачи в 10 раз больше 10Base-X). Все отличия технологий
Fast Ethernet и Ethernet сосредоточены на физическом уровне .
Стандарт 802.3 установил три различных спецификации для
физического уровня Fast Ethernet (рис. 4-12.2).
100Base-TX для двух парного кабеля на неэкранированной
витой паре UTP категории 5, или экранированной витой паре
STP Type 1, код 4B/5B;
100Base-FX для многомодового оптоволоконного кабеля,
используется два волокна, код 4B/5B;
100Base-T4 для четырех парного кабеля на
неэкранированной витой паре UTP категории 3, 4 или 5,
код 8B/6T;
Коаксиальный кабель, не используется;

4.

Стандарт Fast Ethernet
Подуровень LLC
Подуровень MAC
Согласование
(Re concilliation)
Физический
уровень
Интерфейс MII
100Base-FX
100Base-TX
100Base-T4
Оптоволокно
Витая пара
Витая пара
Рис.4-12.2. Стандарты физического уровня Fast Ethernet.

5. Физический уровень технологии Fast Ethernet

• Для всех трех стандартов справедливы перечисленные
ниже утверждения и характеристики.
• Применение коммутаторов и полнодуплексного режима,
позволяет отказаться от метода CSMA/CD и строить крупные
сети.
• Форматы кадров технологии FEthernet не отличаются от
форматов кадров технологий 10-Base-x Ethernet.
• Межкадровый интервал равен 0,96 мкс, а битовый интервал
— 10нc. Все временные параметры алгоритма доступа
(интервал отсрочки, время передачи кадра минимальной
длины и т. п.), измеренные в битовых интервалах, остались
прежними.
• Признаком свободного состояния среды является передача
по ней сигнала простоя Idle — соответствующего
избыточного кода, а не отсутствие сигналов, как в
стандартах Ethernet 10 Мбит/с.

6. Физический уровень технологии Fast Ethernet

Рис 4-12.3 Подуровни и интерфейсы
физического уровня OSI Fast Ethernet и
Ethernet
PHY
Физический
Уровень OSI
Физический уровень технологии Fast Ethernet

7.

Стеки Ethernet и Fast Ethernet. Подуровни
физического уровня.
802.3u 100Base-T
LLC (802.2)
MAC
LLC (802.2)
MAC
п/у согласования
Medium
Independent
Interface (MII)
AUI
физически
й уровень
п/у физ.
кодирования PCS
Physical Medium
Attachment (PMA)
Medium
Dependent
Interface
(разъем)
Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004
Physical Medium
Attachment (PMA)
PM Dependent
autonegotiation
PHY
канальный
уровень
802.3i 10Base-T
MDI
Medium Dependent Interface
NETS and OSs

8. Физический уровень технологии Fast Ethernet

Для всех трех стандартов на физическом уровни OSI
можно выделить следующие подуровни и интерфейсы:
Подуровень согласования (Reconciliation) нужен для того,
чтобы уровень MAC, мог работать с физическим уровнем через
интерфейс MII (аналог AUI);
МII Независимый от среды интерфейс (Media Independent
Interface, МII). Обеспечивает стандартный интерфейс между
МАС- уровнем и физическим уровнем;
Устройство физического уровня (Physical Layer Device,
PHY), состоит - (см. рис. 4-12.2-14.3):
PCS(Physical
Coding
Sublayer),
подуровень
физического
кодирования.
Выполняет
логическое
кодирование и декодирование последовательностей
данных, преобразуя поступающие от уровня MAC байты в
символы кода 4В/5В или 8В/6Т (оба кода используются в
технологии Fast Ethernet);

9. Устройство физического уровня PHY(продолжение)

PMA(Physical
Medium
Attachment),
подуровень
подсоединения к физической среде. Преобразует данные в
битовый поток последовательных электрических сигналов, и
обратно.
Кроме
того,
обеспечивает
синхронизацию
приема/передачи.
PMD- Physical Medium Dependent, подуровень физического
присоединения и зависимости от физической среды,
обеспечивают физическое (линейное) кодирование сигнала, кодами
NRZI или MLT-3, а также, формирует, усиливает и передает сигнал.
AN-Auto-negotiation,
Подуровень
авто
переговоров
(согласования),
позволяет
двум
взаимодействующим
портам автоматически выбрать наиболее эффективный
режим работы: скорость передачи, полудуплексный или
дуплексный режим…
Medium Dependent Interface, зависимый от среды
интерфейс. Определяет различные виды коннекторов для
разных физических сред и PMD-устройств

10. Устройство физического уровня (PHY)

Интерфейс MII (Media Independent Interface).
Интерфейс MII (аналог интерфейса AUI) поддерживает
независимый от физической среды способ обмена данными
между подуровнем MAC и подуровнями кодирования сигнала
PCS-PHY, которых в стандарте Fast Ethernet три — FX, ТХ и Т4.
Существует два варианта реализации интерфейса MII:
внутренний и внешний. При внутреннем варианте,
микросхема MAC и микросхема трансивера соединяется
между собой внутри одного и того же конструктива, с
помощью интерфейса MII. (рис. 4-12.4).
Внешний вариант соответствует случаю, когда трансивер
вынесен в отдельное устройство и соединен кабелем MII
через разъем MII с микросхемой MAC-подуровня (рис. 4-12.5).
Разъем MII в отличие от разъема AUI имеет 40 контактов,
максимальная длина кабеля MII составляет 1 метр. Сигналы,
передаваемые по интерфейсу MII, имеют амплитуду 5 В (Рис.
4-12.5)

11. Устройство физического уровня (PHY)

Конструктивно MAC И PHY – могут выполнены по разному:
В случае отдельной сетевой карты или встроенноймикросхемы MAC и трансивера соединяется между
собой с помощью интерфейса MII (рис. 4-12.4) внутри
сетевой карты.
Возможен вариант внешнего трансивера и
тогда,
трансивер,
как
отдельное
внешнее
устройство,
соединяется кабелем MII через разъем MII с
микросхемой MAC-подуровня (рис. 4-12.5).
Интерфейс MII может использоваться не только для
связи PHY с MAC, но и для соединения устройств PHY с
микросхемой повторения сигналов в многопортовом
повторителе-концентраторе, коммутаторе, route). (4-12.6)

12. Физический уровень технологии Fast Ethernet

PHY ->
Рис 4-12.4. Сетевой адаптер с внутренним интерфейсом MII

13. Физический уровень технологии Fast Ethernet

Рис. 4-12.5. Использование внешнего трансивера с
интерфейсом MII

14. Физический уровень технологии Fast Ethernet

Рис. 4-12.6. Повторитель со
встроенными устройствами PHY
Физический уровень технологии Fast Ethernet

15. Физический уровень технологии Fast Ethernet

Как уже говорилось, все три спецификации стандарта Fast
Ethernet различаются только на физический уровне PHY.
Рассмотрим структуру физического уровня 100Base-X,
принципы и особенности для каждой спецификации, а
именно :
• многомодовое (одномодовое ) оптоволокно;
• Кабель UTP – двухпарная витая пара категории 5;
• Кабель UTP- четырёх парная витая пара катег-и 3;

16. Физическийй уровень 100Base-FX – многомодовое оптоволокно

Спецификация (стандарт) 100Base-FX определяет работу
протокола Fast Ethernet по многомодовому оптоволокну в
полудуплексном и полнодуплексном режимах на основе двух
методов кодирования:
• логического кодирования, используется 4B/5B
• физического кодирования используется код NRZI. (Взят FDDI).
• Структура физического уровня 100Base-FX.
• Подуровень согласования (Reconciliation) и МII см.
выше согласовывает уровень MAC с PHY.
• PCS - Physical Coding Sublayer, подуровень предварительного
кодирования. Выполняет кодирование и декодирование 4-х бит-х
символов MAC в 5-ти битные, т.е. преобразовывает байты MAC
в символы избыточного кода 4В/5В.
• PMA- (Physical Medium Attachment), подуровень подсоединения к физической среде. Преобразует данные в битовый поток
последовательных электрических сигналов, и обратно.

17. Физический уровень 100Base-FX - многомодовое оптоволокно

Рис. 4-12.7 Физический
уровень PHY FX
Физический уровень 100Base-FX многомодовое оптоволокно

18. Структура физ- уровня 100Base-FX- оптоволокно

• PMD- Physical Medium Dependent, осуществляет линейное
кодирование, используя код NRZI, а также усиливает, формирует
сигнал и преобразует его в оптический. Далее сигнал поступает
на оптический интерфейс MDI (разъём- коннектор) и далее в
оптический многомодовый кабель.
Так как применяется избыточный код 4B/5B, то для достижения
необходимой скорости 100Мб/c для 4-х бит в составе 5-бит,
линейная скорость передачи 125 Mbit/s, а меж битовое расстояние
в устройстве PHY составляет не 10нсек, а 8 наносекунд.
Применение изб-го кода 4B/5B, позволяет, не только избегать
повторяющихся 4-х «0000», но использовать некоторые символы
в служебных целях: - для обозначения незанятого состояния
среды используется служебный символ Idle (11111), который
постоянно циркулирует между передатчиком и приемником,
поддерживая их синхронизм и в периодах между передачами
информации, а также позволяя контролировать физическое
состояние линии (рис. 4-12.8).

19. Структура физического уровня 100Base-FX

Рис. 4-12.8 Обмен символами Idle при незанятом состоянии среды

20. Структура физического уровня 100Base-FX

Рис. 4-12.09. Непрерывный поток данных спецификаций PHY FX/TX
Для отделения кадра Ethernet от символов Idle
используется комбинация символов Start Delimiter (J
(11000) и К (10001) кода 4В/5В), а после завершения
кадра перед первым символом Idle вставляется
символ T (рис. 4-12.09). Символы, не вошедшие для
кодирования данных и служебных, считаются
ошибочными и отбраковываются, что повышает
устойчивость работы сетей

21. Структура физического уровня 100Base-FX

Среда 100BASE-F
Стандарт
100Base-FX
содержит
подстандарты
реализации сети Fast Ethernet в зависимости от типа кабеля и
оптических
устройств
приемо-передающих
узлов
(светодиоды, лазеры, разъёмов и т.п.).
• Многомодовый (волоконно-оптический (ВОК) ) кабель
• Сердцевина ВОК диаметром 50, либо 62,5 микрометра,
внешняя
преломляющая
оболочка
толщиной
125
микрометров. Типы ВОК 50/125, (62,5/125). Для передачи
применяется светодиодный приемопередатчик с длиной
волны 850 (820) нанометров. Если многомодовый кабель
соединяет два порта узлов сети, работающих в
полнодуплексном режиме, то он может иметь длину до
2000 метров.

22. Структура физического уровня 100Base-FX

Среда 100BASE-F
• Одномодовый кабель
• Одномодовый ВОК имеет диаметр сердцевины ~ 10
микрометра, и для передачи по одномодовому кабелю
используется
лазерный
приемопередатчик,
что
в
совокупности обеспечивает эффективную передачу на
большие дистанции. Длина волны передаваемого
светового сигнала соизмерима с диаметром сердцевины, и
равна 1300 нанометрам. Это число известно как длина
волны нулевой дисперсии. В одномодовом кабеле
дисперсия и потери сигнала очень незначительны, что
позволяет передавать световые сигналы на большие
расстояния, нежели в случае применения многомодового
волокна до 15 км. и более.

23. Структура физического уровня 100Base-FX

Среда 100BASE-F
• 100Base-FX – Основной стандарт: в кабеле имеются две
жилы многомодового волокна — одна для передачи, а
другая для приема данных. Длина сегмента сети при
CSMA/CD составлят 412 м., при полнодуплексном режиме,
длина кабеля может достигать 2000 метров.
• 100Base-BX — вариант Fast Ethernet по одножильному
волокну. Используется одномодовое волокно, наряду со
специальным мультиплексором, который разбивает сигнал
на передающие и принимающие волны.
• 100Base-SX — удешевленная альтернатива 100Base-FX с
использованием многомодового волокна, использует недорогую
коротковолновую оптику (светодиоды (LED) вместо лазеров).
100Base-SX может работать на расстояниях до 300 метров (980
футов). 100Base-SX использует ту же самую длину волны как и
10Base-FL и совместим с ним.

24. Структура физического уровня 100Base-FX

Среда 100BASE-F
• 100Base-LX — 100 Мбит/с Fast Ethernet работает по паре
одномодовых оптических волокон. Максимальная длина
сегмента 15 километров в полнодуплексном режиме.
• 100Base-LX WDM — 100 Мбит/с Fast Ethernet работает в
полнодуплексном режиме по одному одномодовому
оптическому волокну на длине волны 1310 нм и 1550 нм.
Максимальная длина сегмента 15 км. Интерфейсы два
вида A(1310) или B(1550). В паре могут работать только
парные интерфейсы: с одной стороны передатчик на 1310
нм, а с другой — на 1550 нм.
Разъемы MDI (Рис 4-12.9)
Для подключения ВОКабеля может быть использован один из
трех специальных разъемов. Наиболее популярен разъем
MIC (Media Interface Connector — разъем интерфейса со
средой), он используется также в сетях FDDI.

25. Структура физического уровня 100Base-FX

Рис 4-12.9 Разъемы MIC, SC и ST для волоконно-оптического кабеля

26. Физ-й уровень 100Base-TХ – двухпарная витая пара UTP 5 кат.

Спецификация физического уровня Fast Ethernet для
двухпарной витой пары UTP 5 кат PHY-TX во многом
совпадают со спецификацией PHY-FX для оптоволокна.
Подуровни «Согласования», физического кодирования PCS,
подсоединения к физической среде PMA, совпадают
полностью с аналогичными для 100Base-FX и выполняют
теже функции:
• Подуровень PCS кодирует (логически) 4-х битные символы
в 5-ти битные, используется кодирование 4B/5B.
• Подуровень PMA добавляет служебные импульсы типа Idle,
Start Delimiter (J и K), символ T, соединяет 5-ти битные
символы в один 10-битный, т.е. подготавливает сигнал к
передаче в физическую среду.

27. Физический уровень 100Base-TХ - двухпарная витая пара UTP 5 кат.

Подуровень «зависимости от физической среды» - PMD
обеспечивает передачу закодированных сигналов от PCS и
PMA по витой паре медного кабеля UTP-5cat., при этом сигнал
«4B/5B» прежде чем поступить в физическую среду,
кодируется трех уровневым методом MLT-3.
Структура физического уровня спецификации PHY TX
представлена на рисунке 4-12.1.
Метод MLT-3 для представления 5-битовых порций
информации использует потенциальные сигналы трех
уровней кодирования «-1», «0», «+1» (рис. 4-12.2).
Изменение
уровня
сигнала
происходит
при
информационной «1», последовательно, с учетом
предыдущего перехода; при передаче информационных
нулей MLT-сигнал не меняется;

28. Физический уровень 100Base-TХ - двухпарная витая пара UTP 5 кат.

Рис. Рис 4-12.10. Структура
физического уровня PHY TX
Физический уровень 100Base-TХ - двухпарная
витая пара UTP 5 кат.

29. Физический уровень 100Base-TХ - двухпарная витая пара UTP 5 кат.

Рис. 4-12.2 а). Метод кодирования MLT-3
Рис. 4-12.11 б) Структура сигнала кода MLT-3 с учетом
трапецеидальной формы импульсов

30. Физический уровень 100Base-TХ - двухпарная витая пара UTP 5 кат.

• Автопереговорный процесс
• Спецификации PHY-TX и PHY-T4 поддерживают функцию
Auto- negotiation, с помощью которой два
взаимодействующих устройства PHY могут автоматически
выбрать наиболее эффективный режим работы.
Для стандартов 100Base-TХ/T4 определены 5 различных
режимов работы, которые могут поддерживать устройства
PHY TX или PHY T4 на витых парах:
10Base-T - 2 пары категории 3;
10Base-T full-duplex - 2 пары категории 3;
100Base-TX - 2 пары категории 5 (или Type 1A STP);
100Base-TX full-duplex - 2 пары категории 5 (или Type
1A STP);
100Base-T4 - 4 пары категории 3.

31. 100Base-TХ - Автопереговорный процесс

Режим 10Base-T имеет самый низкий приоритет, а режим 100BaseT4 - самый высокий. Переговорный процесс происходит при
включении питания устройства, или инициирован и модулем
управления.
Узлы, поддерживающие функцию Auto- negotiation, посылают
пачки
импульсов,
инкапсулирующие
информацию
переговорного процесса Auto- negotiation. Такие пачки носят
название Fast Link Pulse burst (FLP).
Сетевой интерфейс с auto- negotiation, в момент подключения,
посылает своему партнеру пачку импульсов FLP, в котором
содержится 8-битное слово, кодирующее предлагаемый режим
взаимодействия,
начиная
с
самого
приоритетного,
поддерживаемого
данным
узлом.
Если
узел-партнер
поддерживает функцию Auto- negotiation то он отвечает пачкой
импульсов FLP, в которой подтверждает данный режим или
указывает
менее
приоритетный
на
этом
переговоры
заканчиваются, если нет, то используются link test pulses 10Base-T.

32. 100Base-TХ - Полнодуплексный режим работы

Узлы, поддерживающие спецификации PHY-FX и PHY-TX, могут
работать в полнодуплексном режиме (full-duplex mode). В этом
режиме не используется метод доступа к среде CSMA/CD и
отсутствует понятие коллизий - каждый узел одновременно
передает и принимает кадры данных по каналам Tx и Rx.
Полнодуплексная работа возможна только при соединения
сетевого адаптера с коммутатором или же при непосредственном
соединении коммутаторов.
Полнодуплексный режим работы для сетей 100Base-T не был
принят комитетом IEEE в качестве стандарта. Но, многие
производители выпускают как сетевые адаптеры, так и
коммутаторы для этого режима. Из-за отсутствия стандарта эти
продукты не всегда корректно работают друг с другом. В
полнодуплексном режиме необходимо определить процедуры
управления потоком кадров, так как при переполнении буфера
коммутатора, он начнет терять кадры. Восстановление
информации будет осуществляться более медленными
протоколами транспортного или прикладного уровней

33. 100Base-TХ - Полнодуплексный режим работы

Полнодуплексный режим работы
Ввиду отсутствия стандартов на полнодуплексные
варианты
Ethernet
каждый
производитель
сам
определяет способы управления потоком кадров в
коммутаторах и сетевых адаптерах. Обычно, при
заполнении буфера устройства до определенного
предела, это устройство посылает передающему
устройству сообщение о временном прекращении
передачи
(XOFF).
При
освобождении
буфера
посылается сообщение о возможности возобновить
передачу (XON).

34. Физический уровень 100Base-T4 - четырехпарная витая пара

Физический уровень 100Base-T4 четырехпарная витая пара
Спецификация PHY-T4 была разработана для того,
чтобы можно было использовать Fast Ethernet по
проложенному ранее кабелю UTP-3cat сети 10Mb/s
10Base-T Ethernet, т.е. перехода с 10Mb/s на
100Mb/s сеть с наименьшими затратами. Эта
спецификация использует все 4 пары кабеля для
того, чтобы можно было повысить общую
пропускную способность за счет одновременной
передачи потоков бит по нескольким витым парам.
Подуровнь «Согласования», совпадают полностью с
аналогичными для 100Base-FX/TX и выполняют
теже функции.

35. Fast Ethernet 100Base-T4

MDI-RJ45
Разъем RJ45
Кабель UTP- 3, 4 (4-ре пары)
Трансивер TXPHY
PCS 8B/6T
Подуровень физического
кодирования
PMA
Подуровень подсоединения к
физической среде
Подуровень автопереговоров
Auto-Negotiation
100Base-T4
Рис. 4-12.13. Структура физического уровня PHY T4
Согласование
(Reconciliation)

36. 100Base-T4 - четырехпарная витая пара

• PCS - Physical Coding Sub layer
PCS 100Base-T4 связывает МII (интерфейс, не зависящий от
среды) с подуровнем РМА (Physical Medium Attachment). PCS
принимает полубайты данных от МII, кодирует их с
использованием схемы кодирования 8В/6Т и передает полученные
тернарные символы РМА. В обратном направлении РМА
пересылает тернарные символы подуровню PCS, где они
декодируются в октеты. Эти октеты затем передаются интерфейсу
МII по одному полубайту за раз.
• Схема кодирования 8В/6Т
Идея 8B/6T состоит в том, что 8 бит преобразуются в 6
тернарных (трехуровневых с уровнями -3,5 В, +3,5 В и 0 В)
сигналов, т.е. в шести битовый тернарный символ (ternary
symbols), имеющим три состояния, который называется кодовой
группой 6Т. 6T – тернарный символ разбивается на две
троичные цифры 3T, которые передаются за два такта. Каждая
троичная цифра имеет длительность 40 наносекунд. Число
возможных состояний равно 36 = 729, что больше, чем 28 =
256, т.е. никаких проблем из-за уменьшения разрядов.

37. 100Base-T4 - четырехпарная витая пара

• Схема кодирования 8В/6Т
Кодовые группы 6Т передаются параллельно по трем витым парам
кабеля, т.е. в первый такт по первой паре передается 0-й элемент
6T, по второй паре 1-й, а по третей паре 2-й; во втором такте
соответственно по 1-й паре 3-й элемент, по 2-й паре 4-й и по 3-й 5й элемент. Эффективная скорость передачи данных по каждой
витой паре составляет одну треть от 100 Мбит/с, т.е. 33,33 Мбит/с.
Скорость передачи тернарных символов по каждой витой паре
составляет 6/8 от 33,3 Мбит/с, что соответствует тактовой частоте 25
МГц. В отличие от бинарных сигналов, тернарные сигналы,
передаваемые по каждой паре, могут иметь три уровня. Именно с
такой частотой работает таймер интерфейса МII. В результате по
каждой витой паре передается информация со скоростью 25 Мбит/с,
то есть требуется полоса пропускания всего 12,5 МГц, т.е
укладывается в полосу 16 МГц витой пары категории 3.
Таким образом для передачи сигнала используются три витых пары
кабеля UTP cat. 3. Четвертая пара всегда используется для
прослушивания несущей частоты в целях обнаружения коллизий.

38. Физический уровень 100Base-T4 - четырехпарная витая пара

Физический уровень 100Base-T4 четырехпарная витая пара
Передача одного байта при
Скорости 100 Mbit/s составляет
Tbyte=1/100*10-6 * 8=80нс
Рис. 4-12.14 Кодирование информации 8B/6T в сегменте 100Base-T4.

39. Физический уровень 100Base-T4

На рис. 4-12.5 показано соединение порта MDI (Media
Dependant Interface) сетевого адаптера l00Base-T4 с
портом MDI-X концентратора (приставка X говорит о том,
что у этого разъема присоединения приемника и
передатчика меняются парами кабели по сравнению с
разъемом сетевого адаптера, что позволяет проще
соединять
пары
проводов
в
кабеле
—
без
перекрещивания).
Пара 1-2 всегда требуется для передачи данных от порта
MDI к порту MDI-X, пара 3-6 — для приема данных
портом MDI от порта MDI-X, а пары 4-5 и 7-8 являются
двунаправленными и используются как для приема, так и
для передачи, в зависимости от потребности.

40.

1
Пе редача (1–2)
1
2
2
3
3
4
5
Пр ием (3–6)
6
Двунаправленная
пара (4–5)
7
Двунаправленная пара (7–8)
8
MDI
Сетевой адаптер
4
5
6
7
8
MDI-X
Концентратор
Рис 4-12-15. Соединение узлов по спецификации 100Base-T4

41.

Преамбула
JK Преамбула SFD DA
Idle
Пер вый байт преамбулы
SA
L
Данные
CRC T
Преамбула
Idle
JK — ограничитель начала потока значащих символов
T — ограничитель конца потока значащих символов
Рис. 4-12.16 Непрерывный поток данных спецификаций 100Base-T4

42. Правила построения сегментов Fast Ethernet при наличии повторителей

Правила корректного построения сегментов сетей
Fast Ethernet включают:
• ограничения на максимальную длину сегментов
между устройствами — источниками новых
кадров;
• ограничения на максимальную длину сегментов,
соединяющих устройство — источник новых
кадров с портом повторителя;
• ограничения на максимальный диаметр сети;
• ограничения на максимальное число
повторителей и максимальную длину сегмента,
соединяющего повторители.

43. Правила построения сегментов Fast Ethernet при наличии повторителей

Ограничения длины сегментов между
устройствами — источниками новых кадров
В качестве таких устройств могут выступать сетевой
адаптер, порт моста, порт маршрутизатора, модуль
управления сетью и другие подобные устройства.
Можно возразить, что мост или коммутатор передает
через выходной порт существовавшие ранее кадры,
выработанные в свое время сетевым адаптером, но
для сегмента сети, к которому подключен выходной
порт устройства, этот кадр является новым. А вот
порт повторителя не является источником новых
кадров, так как он побитно повторяет уже
появившийся в сегменте кадр.

44. Правила построения сегментов Fast Ethernet при наличии повторителей

Ограничения длины сегментов между
устройствами — источниками новых кадров
Рассматриваемое ограничение касается случаев,
когда сетевой адаптер непосредственно соединяется
с портом моста/коммутатора или маршрутизатора, а
также когда порты мостов, коммутаторов и
маршрутизаторов соединяются между собой. IEEE
802.3u приведены в табл. 4-12.10

45.

Ограничения длины сегментов между
устройствами — источниками новых кадров
Таблица 4-12.1. Максимальные значения длины сегментов
между устройствами — источниками новых кадров в
соответствие со спецификацией IEEE 802.3u
Стандарт
100BaseTX
100BaseFX
100BaseT4
Тип кабеля
Категория 5 UTP
Максимальная
длина сегмента
100 м
Многомодовое
412м (полудуплекс). 2
оптоволокно
км (дуплекс)
62.5/125 мкм
Категория 3, 4 или 5 100 м
UTP

46. Правила построения сегментов Fast Ethernet при наличии повторителей

Ограничения сетей Fast Ethernet на повторителях.
Повторители Fast Ethernet делят на два класса.
Повторители класса I поддерживают оба типа
кодирования данных: как 4В/5В, так и 8В/6Т. Они
способны выполнять трансляцию логических кодов с
битовой скоростью 100 Мбит/с. Поэтому повторители
класса I могут иметь порты всех трех типов физического
уровня: 100Base-TX, 100Base-FX и 100Base-T4.
Повторители класса II поддерживают только какой-либо
один тип кодирования — либо 4В/5В, либо 8В/6Т.
Поэтому они имеют либо все порты l00Base-T4, либо
порты 100Base-TX и 100Base-FX, так как последние
используют один логический код 4В/5В.

47. Правила построения сегментов Fast Ethernet при наличии повторителей

Ограничения сетей Fast Ethernet на повторителях.
В одном домене коллизий допускается наличие
только одного повторителя класса I. Это связано с
тем, что такой повторитель вносит большую
задержку — 70 битовых интервалов — из-за
необходимости трансляции различных систем
кодирования.
Повторители класса II вносят меньшую задержку при
передаче сигналов: 46 битовых интервалов для
портов TX/FX и 33,5 битовых интервала для портов
Т4. Поэтому максимальное число повторителей
класса II в домене коллизий — 2.

48. Правила построения сегментов Fast Ethernet при наличии повторителей

Ограничения сетей Fast Ethernet на повторителях.
Небольшое количество повторителей Fast Ethernet
не
является
серьезным
препятствием
при
построении больших сетей, так как применение
коммутаторов и маршрутизаторов делит сеть на
несколько доменов коллизий, каждый из которых
может строиться на одном или двух повторителях. В
этом случае никаких ограничений на общую длину
сети нет.

49. Правила построения сегментов Fast Ethernet при наличии повторителей

Ограничения сетей Fast Ethernet на повторителях.
В табл. 4-12.2.приведены правила построения сети
на основе повторителей класса I.
Тип кабелей
Максимальный Максимальная
диаметр сети,
длина
м
сегмента, м
Только витая пара (ТХ)
200
100
Только оптоволокно (FX)
272
136
260
100 (ТХ) 160
(FX)
272
100 (ТХ) 136
(FX)
Несколько сегментов на витой
паре и один на оптоволокне
Несколько сегментов на витой
паре и несколько сегментов на
оптоволокне

50.

Коммутатор
Fast Eth ernet
412 м полудуплекс
Коммутатор
Fast Eth ernet
2000 м полный дуплекс
136 м
160 м
Стек повторителей
класса I
Стек повторителей
класса I
136 м
100 м
100 м
Оптоволокно
Витая пара
Рис. 4-12-17. Примеры построения сети Fast Ethernet с помощью повторителей класса I

51. Правила построения сегментов Fast Ethernet при наличии повторителей

Ограничения сетей Fast Ethernet на повторителях.
Таким образом, правило 4-х хабов превратилось для
технологии Fast Ethernet в правило одного или двух
хабов, в зависимости от класса хаба.
При определении корректности конфигурации сети
можно не руководствоваться правилами одного или
двух хабов, а рассчитывать время оборота сети, как
это было показано для сети Ethernet 10 Мбит/с. Как и
для технологии Ethernet 10 Мбит/с, стандарт 802.3
дает исходные данные для расчета времени оборота
сигнала

52. Технология Fast Ethernet-100Mb/s. Спецификация 10Base-Fx

ТЕХНОЛОГИЯ FAST ETHERNET-100MB/S.
СПЕЦИФИКАЦИЯ 10BASE-FX
Литература
1) Олифер В. Г. Олифер. Н. А. Компьютерные сети. Принципы, технологии,
протоколы: Учебник для вузов. 4-е изд. — СПб.: Питер, 2010. — 944 е.: ил.
2) Э. Таненбаум . Компьютерные сети. 4-е изд. /. — СПб.: Питер, 2003. — 992 с;