Протокол Ethernet позволяет передавать данные со скоростью 10 Мбит/с и использовать следующие типы кабелей: толстый коаксиальный кабель (стандарт 10Base-5), тонкий коаксиал (стандарт 10Base-2), неэкрани-рованную витую пару (стандарт 10Base-T), оптоволоконный кабель (стандарт 10Base-F).
Данные в протоколах канального уровня передаются в виде группы бит, организованных в кадр данных. Исторически существует 4 различных формата кадров Ethernet:
- кадр Ethernet DIX (Ethernet II) – один из первых форматов, стандарт фирм Digital, Intel и Xerox.
- кадр 802.3/LLC - международный стандарт.
- кадр Raw 802.3 (Novell 802.3) – стандарт фирмы Novell.
- кадр Ethernet SNAP – второй доработанный вариант международного стандарта.
Технология Ethernet со скоростью передачи 100 Мбит/с
Технология Ethernet со скоростью передачи 100 Мбит/с, также известная как Fast Ethernet (быстрая технология по сравнению с оригинальной технологией Ethernet со скоростью передачи данных 10 Мбит/с), включает в себя целую серию технологий. Двумя наиболее успешными коммерческими реализациями идеи такой технологии стали стандарты 100BASE-TX (на основе медного UTP (кабеля) и 100BASE-FX (на основе многомодового оптического волокна).
Общими для технологий 100BASE-TX и 100BASE-FX являются:
· временные параметры;
· формат фрейма;
· некоторые этапы процесса передачи данных.
Таблица 7.4. Параметры работы 100 Мбит/с технологии Ethernet
Параметр
Значение
Время передачи одного бита (битовый интервал)
10 нс
Канальный интервал
Интервал между фреймами
96 битов
Количество коллизионных попыток
Число попыток с изменяющимся временем.
Размер jamпакета коллизии
32 бита
Максимальный размер фрейма
1518 октетов
Минимальный размер фрейма
512 битов (64 октета)
Технологии 100BASETX и 100BASEFX используют одинаковые временные параметры. Следует отметить, что один битовый интервал в технологии Ethernet со скоростью 100 Мбит/с составляет 10 нс, что равно 0,01 мкс, или одной стомиллионной секунды. Формат фрейма для скорости передачи данных 100 Мбит/с полностью совпадает с форматом технологии 10 Мбит/с.
Благодаря появлению Fast Ethernet скорость передачи данных увеличилась в 10 раз. В результате появились новые требования. Время, необходимое для передачи одного бита, уменьшилось, при этом возросла частота передачи. Это в итоге привело к большей чувствительности к помехам.
Для решения возникших проблем, связанных с синхронизацией, пропускной способностью и соотношением сигнал/шум (Signal to Noise Ratio — SNR) в сетях со скоростью 100 Мбит/с, используются два раздельных этапа кодирования сигнала. Основная идея состоит в использовании систем кодирования, спроектированных для получения необходимых характеристик сигналов, их эффективной передачи по сети, включая вопросы синхронизации, эффективного использования полосы пропускания и улучшенного соотношения сигнал/шум. Первая часть процесса кодирования называется механизмом 4 бита/5 битов (4bit/5bit —4B/5B), вторая часть это фактическое кодирование сигнала со всеми его особенностями для передачи по медному проводу и оптическому волокну.
Оба рассматриваемых 100 Мбит/с Ethernet стандарта, 100BASE-TX и 100BASE-FX, кодируют полубайты, полученные из MAC подуровня. Четырехбитовые комбинации преобразовываются в пятибитовые символы; которые несут в себе контрольную информацию (а именно: начало фрейма или флаг состояния ‘‘среда не занята’’). Полный фрейм, предназначенный для передачи, содержит контрольные символы и символы данных.
После применения 4В/5В-кодирования биты (в форме групповых кодов) необходимо передать через среду передачи (с помощью линейного кодирования). Использование алгоритма кодирования 4х битов в 5 означает, что за один и тот же интервал времени требуется передать 125 Мбит вместо ста, что накладывает дополнительные требования к качеству среды передачи, передатчиков и приемников.
Схема автопереговоров позволяет двум физически соединенным устройствам, которые поддерживают несколько стандартов физического уровня, отличающихся битовой скоростью и количеством витых пар, согласовать наиболее выгодный режим работы. Обычно процедура автопереговоров происходит при подсоединении сетевого адаптера, который может работать на скоростях 10 и 100 Мбит/с, к концентратору или коммутатору. Всего в настоящее время определено 5 различных режимов работы, которые могут поддерживать устройства 100Base-TX/T4 на витых парах:
10Base-T; (самый низкий приоритет)
дуплексный режим 10Base-T;
100Base-TX;
l00Base-T4;
дуплексный режим 100Base-TX. (самый высокий приоритет).
Переговорный процесс происходит а) при включении питания устройства, а также б) может быть инициирован в любой момент модулем управления устройства.
Устройство, начавшее процесс автопереговоров, посылает своему партнеру пачку специальных импульсов FLP (Fast Link Pulse), в которой содержится 8-6итное слово, кодирующее предлагаемый режим взаимодействия, начиная с самого приоритетного, поддерживаемого данным узлом.
Если узел-партнер имеет функцию автопереговоров и также способен поддерживать пред-ложенный режим, он отвечает пачкой импульсов FLP, в которой подтверждает этот режим, и на этом переговоры заканчиваются.
Если же узел-партнер не может поддерживать запрошенный режим, то он указывает в своем ответе имеющийся в его распоряжении следующий по степени приоритетности режим, и этот режим выбирается в качестве рабочего.
Характеристики производительности Fast Ethernetопределяются аналогично характе-ристикам версии со скоростью Ethernet 10 Мбит/с с учетом неизменного формата кадра, умножения на 10 битовой скорости (в 10 раз больше) и межкадрового интервала (в 10 раз меньше).
Для Ethernet 10 Мбит/сполучаем:
1. Максимальная скорость протокола в кадрах в секунду (для кадров минимальной длины с полем данных 46 байт) вычисляем как 1/(время передачи кадра):
