Физический уровень технологии Fast Ethernet

Все отличия технологий Fast Ethernet и Ethernet сосредоточены на физическом уровне (рис. 13.1). Уровни MAC и LLC в Fast Ethernet остались абсолютно теми же, и их описывают прежние главы стандартов 802.3 и 802.2. Поэтому, рассмат­ривая технологию Fast Ethernet, мы будем изучать только несколько вариантов ее физического уровня.

Организация физического уровня технологии Fast Ethernet является более слож­ной, поскольку в ней используются три варианта кабельных систем:

□ волоконно-оптический многомодовый кабель (два волокна);

□ витая пара категории 5 (две пары);

□ витая пара категории 3 (четыре пары).

Коаксиальный кабель, давший миру первую сеть Ethernet, в число разрешенных сред передачи данных новой технологии Fast Ethernet не попал. Это общая тен­денция многих новых технологий, поскольку на небольших расстояниях витая пара категории 5 позволяет передавать данные с той же скоростью, что и коакси­альный кабель, но сеть получается более дешевой и удобной в эксплуатации. На больших расстояниях оптическое волокно обладает гораздо более широкой по­лосой пропускания, чем коаксиал, а стоимость сети получается ненамного выше, особенно если учесть высокие затраты на поиск и устранение неисправностей в крупной кабельной коаксиальной системе.

Сети Fast Ethernet на разделяемой среде подобно сетям 10Base-T/10Base-F име­ют иерархическую древовидную структуру, построенную на концентраторах. Ос­новным отличием конфигураций сетей Fast Ethernet является сокращение диа­метра сети примерно до 200 м, что объясняется сокращением времени передачи
кадра минимальной длины в 10 раз за счет увеличения скорости передачи в 10 раз по сравнению с 10-мегабитной сетью Ethernet.

Тем не менее это обстоятельство не очень препятствует построению крупных се­тей на технологии Fast Ethernet. Дело в том, что середина 90-х годов отмечена не только широким распространением недорогих высокоскоростных технологий, но и бурным развитием локальных сетей на основе коммутаторов. При использова­нии коммутаторов протокол Fast Ethernet может работать в дуплексном режиме, в котором нет ограничений на общую длину сети, а остаются только ограниче­ния на длину физических сегментов, соединяющих соседние устройства (адап­тер-коммутатор и коммутатор-коммутатор). В данном разделе рассматривается классический полудуплексный вариант работы технологии Fast Ethernet. Осо­бенности дуплексного режима Fast Ethernet описаны в главе 15.

Физические варианты Fast Ethernet отличаются друг от друга в большей степе­ни нежели варианты физической реализации Ethernet. Здесь меняется как коли­чество проводников, так и методы кодирования. А так как физические варианты Fast Ethernet создавались одновременно, а не эволюционно, как для сетей Ethernet, то имелась возможность детально определить те подуровни физического уровня, которые не изменяются от варианта к варианту, и те подуровни, которые специ­фичны для каждого варианта физической среды.

Официальный стандарт 802.3 установил три различных спецификации для фи­зического уровня Fast Ethernet и дал им следующие названия (рис. 13.2);

□ 100Base-TX для двухпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 5 или экранированной витой паре STP типа 1;

□ 100Base-T4 для четырехпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 3, 4 или 5;

□ 100Base-FX для многомодового оптоволоконного кабеля с двумя волок­нами.

Рис. 13.2. Структура физического уровня Fast Ethernet

Форматы кадров технологии Fast Ethernet не отличаются oY форматов кадров технологий 10-ме* габитнойсети Ethernet, •,,. - ^.... ♦.. _$

Межкадровый интервал равен 0,96 мкс, а битовый интервал — 10 не. Все временное 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 символа простоя источ­ника — соответствующего избыточного кода {а не отсутствие сигналов* как в стандартах Ethernet 10 Мбит/с)- <. • *.

Физический уровень включает три элемента.

□ Независимый от среды интерфейс (Media Independent Interface, Mil).

□ Уровень согласования нужен для того, чтобы уровень MAC, рассчитанный на интерфейс AUI, мог работать с физическим уровнем через интерфейс МП.

□ Устройство физического уровня (Physical Layer Device, PHY) состоит, в свою очередь, из нескольких подуровней (см. рис. 13.1):

О подуровня логического кодирования данных, преобразующего поступаю­щие от уровня MAC байты в символы кода 4В/5В или 8В/6Т (оба кода используются в технологии Fast Ethernet);

О подуровней физического присоединения и зависимости от физической среды (PMD), которые обеспечивают формирование сигналов в соответст­вии с методом физического кодирования, например NRZI или MLT-3; О подуровня автопереговоров, который позволяет двум взаимодействующим портам автоматически выбрать наиболее эффективный режим работы, на­пример полудуплексный или дуплексный (этот подуровень является фа­культативным).

Интерфейс МП поддерживает независимый от физической среды способ обмена данными между подуровнем MAC и подуровнем PHY. Этот интерфейс аналоги­чен по назначению интерфейсу AUI классического стандарта Ethernet за исклю­чением того, что интерфейс AUI располагался между подуровнем физического кодирования сигнала (для любых вариантов кабеля использовался одинаковый метод физического кодирования — манчестерский код) и подуровнем физиче­ского присоединения к среде, а интерфейс МП располагается между подуровнем MAC и подуровнями кодирования сигнала, которых в стандарте Fast Ethernet три - FX, ТХ и Т4.