Документ описывает стандарты Fast Ethernet (100Base-T), которые обеспечивают скорость передачи данных до 100 Мбит/с, предлагая преемственность с традиционным Ethernet. В нем обсуждаются различные физические интерфейсы, такие как 100Base-TX и 100Base-FX, а также преимущества и недостатки технологии, включая характеристики сетей и использование различных типов оборудования. Заключение подчеркивает, что, несмотря на определенные недостатки, Fast Ethernet обеспечивает значительное увеличение пропускной способности по сравнению с предыдущими стандартами.

1. Выполнил учащийся 220 группы
Шульга Вадим Викторович

2. Fast Ethernet (100BASE-T) — набор стандартов передачи
данных в компьютерных сетях, со скоростью до 100 Мбит/с, в отличие
от обычного Ethernet (10 Мбит/с).
История создания
В 1995 году ряд производителей сетевого оборудования (такие
как 3Com, SynOptics и др.) образовали объединение Fast Ethernet
Alliance, предназначенное для создания новой спецификации, которая
объединила бы отдельные наработки различных компаний в области
кабельной передачи данных.
Вместе с тем в институте IEEE была начата работа по
стандартизации новой технологии. Созданная для этого
исследовательская группа, с конца 1992 по конец 1993 года изучила
множество 100-мегабитных решений, предложенных различными
производителями, а также высокоскоростную технологию,
предложенную компаниями Hewlett-Packard и AT&T.
26 октября 1995 года официально был принят стандарт IEEE
802.3u, который явился дополнением к уже существующему IEEE
802.3

3. Различия и сходства с Ethernet
 сохранение метода случайного доступа CSMA/CD, принятого в
Ethernet;
 сохранение формата кадра, принятого в стандарте IEEE 802.3;
 сохранение звездообразной топологии сетей;
 поддержка традиционных сред передачи данных — витой пары и
волоконно-оптического кабеля;
 десятикратное увеличение пропускной способности сегментов сети.
Указанные свойства, а также, являющаяся следствием, не менее
важная функция поддержки двух скоростей и автоопределения 10/100
Мбит/с, встраиваемая в сетевые карты и коммутаторы Fast Ethernet,
позволяют осуществлять плавный переход от сетей Ethernet к более
скоростным сетям Fast Ethernet, обеспечивая выгодную
преемственность по сравнению с другими технологиями. Еще один
дополнительный фактор успешного завоевания рынка - низкая
стоимость оборудования Fast Ethernet.

4. Структура Fast Ethernet
Чтобы лучше понять работу и разобраться во взаимодействии
элементов Fast Ethernet обратимся к рисунку 1.
Рисунок 1. Система Fast Ethernet

5. Характеристики вариантов реализации
Длина сегмента кабеля 100BASE-T ограничена 100 метрами
(328 футов). В типичной конфигурации, 100BASE-TX
использует для передачи данных по одной паре скрученных
(витых) проводов в каждом направлении, обеспечивая до 100
Мбит/с пропускной способности в каждом направлении
(дуплекс).
100BASE-F
100BASE-FX — вариант Fast Ethernet с использованием
волоконно-оптического кабеля. В данном стандарте
используется длинноволновая часть спектра (1300 нм)
передаваемая по двум жилам, одна для приѐма (RX) и одна для
передачи (TX). Длина сегмента сети может достигать 400 метров
(1 310 футов) в полудуплексном режиме (с гарантией
обнаружения коллизий) и двух километров (6 600 футов) в
полнодуплексном при использовании многомодового волокна.
Работа на больших расстояниях возможна при использовании
одномодового волокна. 100BASE-FX не совместим с 10BASE-
FL, 10 Мбит/с вариантом по волокну.

6. 100BASE-S
100BASE-SX — удешевленная альтернатива 100BASE-FX с
использованием многомодового волокна, так как использует недорогую
коротковолновую оптику. 100BASE-SX может работать на расстояниях
до 300 метров (980 футов). 100BASE-SX использует ту же самую длину
волны как и 10BASE-FL. В отличие от 100BASE-FX, это позволяет
100BASE-SX быть обратно-совместимым с 10BASE-FL. Благодаря
использованию более коротких волн (850 нм) и небольшой дистанции,
на которой он может работать, 100BASE-SX использует менее дорогие
оптические компоненты (светодиоды (LED) вместо лазеров). Все это
делает данный стандарт привлекательным для тех, кто модернизирует
сеть 10BASE-FL и тех, кому не нужна работа на больших расстояниях.
100BASE-B
100BASE-BX — вариант Fast Ethernet по одножильному волокну.
Используется одномодовое волокно, наряду со специальным
мультиплексором, который разбивает сигнал на передающие и
принимающие волны.
100BASE-L
100BASE-LX — 100 Мбит/с Ethernet с помощью оптического
кабеля. Максимальная длина сегмента 15 километров в
полнодуплексном режиме по паре одномодовых оптических волокон.

7. 100BASE-LX WDM — 100 Мбит/с Ethernet с помощью волоконно-
оптического кабеля. Максимальная длина сегмента 15 километров в
полнодуплексном режиме по одному одномодовому оптическому
волокну на длине волны 1310 нм и 1550 нм. Интерфейсы бывают двух
видов, отличаются длиной волны передатчика и маркируются либо
цифрами (длина волны), либо одной латинской буквой 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.
100Base-T4
100Base-T4 – Этот тип интерфейса позволяет обеспечить
полудуплексный канал связи по витой паре UTP Cat.3 и выше. Именно
возможность перехода предприятия со стандарта Ethernet на стандарт
Fast Ethernet без радикальной замены существующей кабельной
системы на основе UTP Cat.3 следует считать главным преимуществом
этого стандарта.
Физические интерфейсы Fast Ethernet
Стандартом Fast Ethernet IEEE 802.3u установлены три типа
физического интерфейса (рис.2, табл.1): 100Base-FX, 100Base-TX и
100Base-T4.

8. Рис.2. Физические интерфейсы стандарта Fast Ethernet.
Интерфейс 100Base-T4 имеет один существенный недостаток -
принципиальную невозможность поддержки дуплексного режима
передачи. И если при строительстве небольших сетей Fast Ethernet с
использованием повторителей, 100Base-TX не имеет преимуществ
перед 100Base-T4 (существует коллизионный домен, полоса
пропускания которого не больше 100 Мбит/с), то при строительстве
сетей с использованием коммутаторов недостаток интерфейса 100Base-
T4 становится очевидным и очень серьезным. Поэтому данный
интерфейс не получи столь большого распространения, как 100Base-
TX и 100Base-FX.

9. Таблица 1. Физические интерфейсы стандарта Fast Ethernet
(IEEE 802.3u) и их основные характеристики
Физический
интерфейс
100Base-FX 100Base-TX 100Base-T4
Порт
устройства
Duplex SC RJ-45 RJ-45
Среда
передачи
Оптическое
волокно
Витая пара
UTP Cat. 5
Витая пара UTP
Cat. 3,4,5
Сигнальная
схема
4B/5B 4B/5B >8B/6T
Битовое
Кодирование
NRZI MLT-3 NRZI
Число витых
пар/ волокон
2 волокна 2 витых пары 4 витых пары
Протяженнос
ть сегмента
до 412 м(mm)
до 2 км (mm)*
до 100 км (sm)*
до 100 м до 100 м
Обозначения:
mm - многомодовое волокно, sm – одномодовое волокно,
* - указанные расстояния могут быть достигнуты только
при дуплексном режиме связи.

10. Типы устройств Fast Ethernet
Основные категории устройств, применяемых в Fast
Ethernet, такие же как и в Ethernet: трансиверы; конвертеры;
сетевые карты (для установки на рабочие станции/файл
серверы); повторители; коммутаторы.
Трансивер. Это (по аналогии с трансивером Ethernet)
двухпортовое устройство, охватывающее подуровни PCS, PMA,
PMD и AUTONEG, и имеющее с одной стороны MII интерфейс,
с другой - один из средазависимых физических интерфейсов
(100Base-FX, 100Base-TX или 100Base-T4). Трансиверы
используются сравнительно редко, как и редко используются
сетевые карты, повторители, коммутаторы с интерфейсом MII.
Сетевая карта. Наиболее широкое распространение
получили сегодня получили сетевые карты с интерфейсом
100Base-TX на шину PCI. Необязательными но крайне
желательными функциями порта RJ-45 является
автоконфигурирования 100/10 Мбит/с, и поддержка дуплексного
режима. Большинство современных выпускаемых карт
поддерживают эти функции. Выпускаются также сетевые карты
с оптическим интерфейсом 100Base-FX (производителя IMC,
Adaptec, Transition Networks и др.) - основным стандартным
оптическим является разъем SC (допускается ST) на
многомодовое волокно.

11. Конвертер (media converter) - это двухпортовое устройство, оба
порта которого представляют средазависимые интерфейсы.
Конвертеры в отличии от повторителей могут работать в дуплексном
режиме, за исключение случая, когда имеется порт 100Base-T4.
Распространены конвертеры 100Base-TX/100Base-FX. В силу общих
тенденций роста широкополосных протяженных сетей с
использованием одномодовых ВОК, потребление оптических приемо-
передатчиков на одномодовое волокно резко возросло в последние
один-два года. Конвертерные шасси, объединяющие несколько
отдельных модулей 100Base-TX/100Base-FX позволяют подключать
множество сходящих в центральном узле волоконно-оптических
сегментов к коммутатору оснащенному дуплексными портами RJ-45
(100Base-TX).
Повторитель. По параметру максимальных временных задержек
при ретрансляции кадров, повторители Fast Ethernet подразделяются на
два класса:
 Класс I. Задержка на двойном пробеге RTD не должна превышать
130 BT. В силу менее жестких требований, повторители этого класса
могут иметь порты T4 и TX/FX, а также объединяться в стек.

12.  Класс II. К повторителям этого класса предъявляются более
жесткие требования по задержке на двойном пробеге: RTD < 92 BT,
если порты типа TX/FX; и RTD < 67 BT, если все порты типа T4.(В
силу значительных отличий в организации физических уровней,
возникает большая задержка кадра при ретрансляции между портами
интерфейсов T4 и TX/FX. Поэтому повторители, совмещающие в
пределах одного устройства порты T4 с портами TX/FX, отнесены по
стандарту к классу I.).
Коммутатор - одно из наиболее важных устройств при
построении корпоративных сетей. Большинство современных
коммутаторов Fast Ethernet, либо допускают работу в режиме
автоопредления 100/10 Мбит/с по портам RJ-45, либо могут работать
исключительно в этом режиме (неинтеллектуальные коммутаторы
10/100). Естественно, в таких коммутаторах возможна дуплексная
передача (за исключением 100Base-T4). Коммутаторы могут иметь
специальные дополнительные слоты для установления uplink-модуля.
В качестве интерфейсов у таких модулей могут выступать оптический
порты типа Fast Ethernet 100Base-FX, FDDI , ATM (155 Мбит/с), Gigabit
Ethernet и др.

13. Характеристики сети Fast Ethernet
1. Форматы кадров технологии Fast Ethernet не отличаются от
форматов кадров технологий 10-мегабитной сети Ethernet.
2. Межкадровый интервал (IPG) равен 0,96 мкс, а битовый интервал
— 10 нс. Все временные параметры алгоритма доступа (интервал
отсрочки, время передачи кадра минимальной длины и т. п.),
измеренные в битовых интервалах, остались прежними, поэтому
изменения в разделы стандарта, касающиеся уровня MAC, не
вносились.
3. Признаком свободного состояния среды является передача по ней
символа Idle соответствующего избыточного кода (а не отсутствие
сигналов, как в стандартах Ethernet 10 Мбит/с).
Достоинства технологии Fast Ethernet
 сохранение метода случайного доступа CSMA/CD, принятого в
Ethernet;
 сохранение формата кадра, принятого в стандарте IEEE 802.3;
 сохранение звездообразной топологии сетей;
 поддержка традиционных сред передачи данных — витой пары и
волоконно-оптического кабеля;
 десятикратное увеличение пропускной способности сегментов сети.

14. Недостатки технологии Fast Ethernet
 при взаимодействии рабочих станций не происходит
качественного их обслуживания
 невозможность проверки сетевого оборудования и тестирования
роботоспособности сети
 нет приоритетности при принятии трафика (т.е. технологии fast
ethernet глубого безразлично смотрим мы видео или читаем статью)
 маленькие расстояния между персональными компьютерами в
сети из-за пресловутого алгоритма доступа CSMA/CD
 приличные задержки (временные) при передаче данных.
Но, при всех описанных недостатках, технология fast ethernet
выигрывает у предвидущей технологии ethernet в пропускной
способности. А ведь это, как мы знаем, в нашем мире чуть ли не самый
важный фактор в разговорах о компьютерных сетях. На этом мы
заканчивает знакомство со второй из технологий семейства Ethernet и
переходим к еще более продвинутой и совершенной разновидности, -
но об этом мы начнем говорить уже на следующей лекции. А на
данном этапе мы с вами прощаемся.