Всі відмінності технології Fast Ethernet від Ethernet зосереджені на фізичному рівні (рис. 8.3). Рівні MAC і LLC в Fast Ethernet залишилися абсолютно тими ж, і їх описують колишні розділи стандартів 802.3 і 802.2. Тому розглядаючи технологію Fast Ethernet, ми будемо вивчати тільки декілька варіантів її фізичного рівня.
Більш складна структура фізичного рівня технології Fast Ethernet викликана тим, що в ній використовуються три варіанти кабельних систем:
• волоконно-оптичний багатомодовий кабель, використовуються два волокна;
• вита пара категорії 5, використовуються дві пари;
• вита пара категорії 3, використовуються чотири пари.
Коаксіальний кабель, що дав світу першу мережу Ethernet, в число дозволених середовищ передачі даних нової технології Fast Ethernet не попав. Це загальна тенденція багатьох нових технологій, оскільки на невеликих відстанях вита пара категорії 5 дозволяє передавати дані з тією ж швидкістю, що і коаксіальний кабель, але мережа є більш дешевою і зручною в експлуатації. На великих відстанях оптичне волокно володіє набагато більш широкою пропускною смугою, ніж коаксіал, а вартість мережі виходить ненабагато вищою, особливо якщо врахувати високі витрати на пошук і усунення несправностей у великій кабельній коаксіальній системі.
Рис. 8.3 Відмінності технології Fast Ethernet від технології Ethernet
Відмова від коаксиального кабеля привела до того, що мережі Fast Ethernet завжди мають ієрархічну деревовидну структуру, побудовану на концентраторах, як і мережі l0Base-T/10 Base-F. Основною відмінністю конфігурацій мереж Fast Ethernet є скорочення діаметра мережі приблизно до 200 м, що пояснюється зменшенням часу передачі кадру мінімальної довжини в 10 раз за рахунок збільшення швидкості передачі в 10 раз в порівнянні з 10-мегабитним Ethernet.
Проте ця обставина не дуже перешкоджає побудові великих мереж на технології Fast Ethernet. Справа в тому, що середина 90-х років відмічена не тільки широким поширенням недорогих високошвидкісних технологій, але і бурхливим розвитком локальних мереж на основі комутаторів. При використанні комутаторів протокол Fast Ethernet може працювати в повнодуплексному режимі, в якому немає обмежень на загальну довжину мережі, а залишаються тільки обмеження на довжину фізичних сегментів, що з'єднують сусідні пристрої (адаптер - комутатор або комутатор - комутатор). Тому при створенні магістралей локальних мереж великої протяжності технологія Fast Ethernet також активно застосовується, але тільки в повнодуплексному варіанті, спільно з комутаторами.
Тут розглядається напівдуплексний варіант роботи технології Fast Ethernet, який повністю відповідає визначенню методу доступу, описаному в стандарті 802.3.
У порівнянні з варіантами фізичної реалізації Ethernet (а їх нараховується шість), в Fast Ethernet відмінності кожного варіанту від інших є глибшими тому, що мінюється як кількість провідників, так і методи кодування. А оскільки фізичні варіанти Fast Ethernet створювалися одночасно, а не еволюційно, як для мереж Ethernet, то була можливість детально визначити ті підрівні фізичного рівня, які не змінюються від варіанту до варіанту, і ті підрівні, які є специфічними для кожного варіанту фізичного середовища.
Офіційний стандарт 802.3і встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви (рис. 4):
1) l00Base-TX для двопарного кабеля на неекранованій витій парі UTP категорії 5 або екранованій витій парі STP Type 1;
2) 100Base-T4 для чотирипарного кабеля на неекранованій витій парі UTP категорії 3,4 або 5;
3) l00Base-FX для багатомодового оптоволоконного кабеля, використовуються два волокна.
Рис. 8.4 Структура фізичного рівня Fast Ethemet
Для всіх трьох стандартів є справедливими наступні твердження і характеристики:
* Формати кадрів технології Fast Ethernet нe відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабитного Ethernet.
* Міжкадровий інтервал (IPG) рівний 0,96 мкс, а бітовий інтервал рівний 10 нс. Всі часові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочки, час передачі кадру мінімальної довжини, що вимірюються в бітових інтервалах, залишилися тими ж самими. Тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися.
* Ознакою вільного стану середовища є передача по ній символа Idle відповідного надлишкового коду (а не відсутність сигналів, як в стандартах Ethernet 10 Мбіт/с).
* Фізичний рівень включає три елементи:.
- рівень узгодження (reconciliation sublayer);
- незалежний від середовища інтерфейс (Media Independent Interface, MІІ);
- пристрій фізичного рівня (Physical layer device, PHY).
Рівень узгодження потрібен для того, щоб рівень MAC, розрахований на інтерфейс AUI, зміг працювати з фізичним рівнем через інтерфейс MІІ.
Пристрій фізичного рівня (PHY) складається, в свою чергу, з декількох підрівнів (див. рис. 3):
підрівня логічного кодування даних, що перетворює поступаючі від рівня MAC байти в символи коду 4В/5В або 8В/6Т (обидва коди використовуються в технології Fast Ethernet);
підрівнів фізичного приєднання і підрівня залежності від фізичного середовища (PMD), які забезпечують формування сигналів відповідно до методу фізичного кодування, наприклад NRZI або MLT-3;
підрівня автопереговорів, який дозволяє двом взаємодіючим портам автоматично вибрати найбільш ефективний режим роботи, наприклад, напівдуплексний або повнодуплексний (цей підрівень є факультативним).
Інтерфейс MІІ підтримує незалежний від фізичного середовища спосіб обміну даними між підрівнем MAC і підрівнем PHY. Цей інтерфейс аналогічний за призначенням інтерфейсу AUI* класичного Ethernet за винятком того, що інтерфейс AUI розташовувався між підрівнем фізичного кодування сигналу (для будь-яких варіантів кабеля використовувався однаковий метод фізичного кодування манчестерський код) і підрівнем фізичного приєднання до середовища, а інтерфейс MІІ розташовується між підрівнем MAC і підрівнями кодування сигналу, яких в стандарті Fast Ethernet три FX, ТХ і Т4.
Роз'єм MІІ на відміну від розєму AUI має 40 контактів, максимальна довжина кабеля MІІ складає один метр. Сигнали, що передаються по інтерфейсу MІІ, мають амплітуду 5 В.
Розглянемо приклади використання технології Fast Ethernet на практиці з обладнанням фірми Allied Telesyn.
На рис. 8.5 показана структура мережі, в якій сегменти I OBase-T та I OOBase-TX, реалізовані з використанням концентраторів AT-3624TR таСепІгеСОМ MR912TX, об'єднані в єдину мережу простим двопортовим комутатором AT-MS203. Кожен порт цього комутатора має змогу автоматично самовизначати перепускну здатність приєднаного сегмента.
Подібні сегменти на рис. 6 об'єднані потужнішим комутатором CentreCOM RS710TX, який має як порти l0Base-T, так і порти l00Base-TX.
Рис. 8.5. Мережа технології Fast Ethernet.
Рис. 8.6. Мережа технології Fast Ethernet.
