🗊Презентация Технологія Fast Ethernet

Технологія Fast Ethernet Тематика лекції: Історія створення 100-мегабітних стандартів LAN Структура стандартів IEEE 802.3u Архітектура Фізичного рівня Fast Ethernet Режими роботи обладнання Fast Ethernet на витій парі Інтерфейс MII в мережному адаптері Fast Ethernet Підрівні Фізичного рівня технології Fast Ethernet Режими роботи Fast Ethernet на витій парі Стандарт 100Base-TX Формат кадру Fast Ethernet Структура физического уровня спецификации 100Base-TX Метод кодування 4B/5B Особливості стандарту 100Base-T4 Логічне кодування (кодуються окремі групи біт) за методом 8B/6T Метод кодування MLT-3 Спектри сигналів в мережах Ethernet Метод NRZI

Історія створення 100-мегабітних стандартів LAN Fast Ethernet - технологія LAN зі швидкістю 100Мбіт/с 1992 рік - провідні компанії-розробники мережного обладнання: 3Com, SynOptic та ін. створили некомерційне об’єднання Fast Ethernet Alliance (Fast Ethernet – швидкий Ethernet) для розробки 100-Мегабітного стандарту Ethernet. В цей же період група компаній на чолі з Hewlett-Packard та AT&T розпочала роботи по створенню власної 100 мегабітної LAN. Пізніше до них приєдналася IBM, щоб нову технологію реалізувати на базі Token Ring. У вересні 1993 року була утворена група IEEE 802.12 для стандартизації технології компаній на чолі з Hewlett-Packard та AT&T, яка отримала назву 100VG-AnyLAN. Статус стандарту IEEE 802.12 нова технологія отримала літом 1995 року (трохи опередивши Fast Ethernet). Восени 1995 року комітет IEEE затвердив подані Альянсом Fast Ethernet специфікації як додаткові розділи до існуючого стандарту Ethernet IEEE 802.3 (за кодовим номером IEEE 802.3u), оскільки вони фактично являли собою подальший розвиток “класичного” Ethernet.

Стандарти IEEE 802.3u відзначаються такими характеристиками: номінальна бітова швидкість передачі даних складає: 100 Мбіт/с в напівдуплексному режимі, 200 Мбіт/с в дуплексі; підтримка напівдуплексного і дуплексного режимів; збережений метод випадкового доступу CSMA/CD, аналогічний 10-ти мегабітному Ethernet (тільки для напівдуплексного режиму); 3бережено підрівні LLC та MAC канального рівня; збережені формати кадрів, прийняті в Ethernet; базова топологія – зірка, за допомогою концентраторів або комутаторів – деревовидна (ієрархічна); традиційні для Ethernet середовища передачі даних – вита пара і оптичні волокна. міжкадровий проміжок (IPG) становить 0,96 мкс, бітовий інтервал дорівнює 10 нс. Всі часові параметри алгоритму доступу (інтервал відкладання, час передачі кадру мінімальної довжини і т. п.), виміряні в бітових інтервалах, залишились без змін, тому розділи стандарту підрівня MAC залишилися такими, як у 10Base-T. ознакою незайнятості кабелю є передача коду Idle (11111). В 10-ти мегабітних стандартах у вільному середовищі був відсутній сигнал.

Структура стандартів IEEE 802.3u

Архітектура Фізичного рівня Fast Ethernet

Фізичні рівні технологій Ethernet і Fast Ethernet

Підрівні Фізичного рівня технології Fast Ethernet Підрівень узгодження (Reconciliation)- для адаптації двох інтерфейсів - AUI (Attachment Unit Interface) і MII (Media Independent Interface) між собою; Підрівень кодування (coding sublayer) реалізує два методи надлишкового кодування: 4B/5B для 100Base-TX і 100Base-FX та 8B/6T для 100Base-T4; Підрівні підключення до середовища (medium attachment) і залежності від середовища (medium dependent) відповідають за представлення бітових послідовностей, поданих в одному з двох логічних кодів, у відповідному цифровому коді, тобто: або у коді MLT-3 (для 4B/5B), або у коді NRZI (для 8В/6Т). (Код Манчестер ІІ в Fast Ethernet не використовується). Підрівень переговорів (auto-negotiation) дозволяє двом взаємодіючим портам (“адаптер-комутатор” або “комутатор-комутатор”) автоматично визначити прийнятний (допустимий) режим роботи: дуплексний чи напівдуплексний; з інтенсивністю 10 Мбіт/с чи 100 Мбіт/с. (тільки в стандартах на витій парі )

П’ять можливих режимів Fast Ethernet на витій парі В процесі переговорів вибирається один з п’яти можливих режимів, які підтримують пристрої Fast Ethernet на витій парі: 100Base-TX (повний дуплекс); 100Base-T4; 100Base-TX; 10Base-T (повний дуплекс); 10Base-T. Режим 10Base-T має найнижчий пріоритет, Режим 100Base-TX (повний дуплекс) ‑ найвищий пріоритет. Переговори: посилається протилежному порту пакет спеціальних імпульсів Fast Link Pulse burst – FLP (burst ‑ пакет). Цей пакет містить 8-ми бітний код режиму обміну даними. http://www.realcoding.net/teach/local_networks/Glava%208/Index8.htm

Інтерфейс MII в мережному адаптері Fast Ethernet

Стандарт 100Base-TX 100BASE-TX (IEEE 802.3u) — развитие стандарта 10BASE-T для использования в сетях топологии «звезда». Задействована витая пара категории 5 (фактически используются только две неэкранированные пары проводников,) или экранированной витой паре STP Type 1, поддерживается дуплексная передача данных, расстояние до 100 м. В качестве разъема MDI используется восьмиконтактный разъем RJ-45 категории 5 (аналогичный 10Base-T, что обеспечивает обратную совместимость с существующими кабельными разводками категории 5). Для экранированных витых пар в качестве разъема MDI используется разъем STP IBM типа 1, который является экранированным разъемом DB9 (аналогичный Token Ring).

Назначение контактов разъема MDI кабеля UTP 100Base-TX

Адресация в Fast Ethernet Бит I/G называется флажком индивидуального/группового адреса. Если бит I/L установлен в 1, то адрес относится к групповым и обычно называется многопунктовым адресом (multicast address) или функциональным адресом (functional address). Если бит I/L установлен в 1, то биты от 46 до 0 трактуются как многопунктовый адрес. Бит U/L называется флажком универсального/местного управления. OUI (organizationally unique identifier — организационно уникальный идентификатор).

Формат кадру Fast Ethernet

Обмен символами Idle при незанятом состоянии среды

Структура физического уровня спецификации 100Base-TX

Метод кодирования 4B/5B

Метод кодування MLT-3 Метод MLT-3 (MLT-3 Multi Level Transmission-3 - багаторівнева передача – 3 рівні) – це метод цифрового (бітового) кодування, тобто представлення даних за допомогою низки бітових імпульсів у відповідності до певного алгоритму. Був розроблений компанією Cisco Systems для кодування даних в мережах FDDI на мідному кабелі.

Особливості стандарту 100Base-T4 Середовище ПД: - вита пара UTP Cat.3, або вище; - задіяні 4 виті пари, тобто 8 контактів роз’єму 8P8C; - смуга пропускання 16 МГц; - напівдуплексний режим. Загальна номінальна швидкість 100 Мбіт/с була досягнута за рахунок: - використання усіх чотирьох пар кабелю, - використання системи кодування бітових даних (8B/6T-логічне кодування, та NRZI-фізичне кодування). Номінальна бітова швидкість передачі через одну пару дорівнює 33,33Мбіт/с, а швидкість передачі тернарних літер 25Мліт/с, що відповідає 25МГц. Розроблений з метою урівняти шанси з конкуруючою технологією 100VG-AnyLAN.

Логічне кодування (кодуються окремі групи біт) за методом 8B/6T Метод 8B/6T – метод надлишкового кодування. Вісім біт (byte) кодуються 6-ма трійковими, або тернарними (ternary) цифрами (літерами), за допомогою яких можна відобразити три різні значення, позначимо їх −, 0 та +.

Розподіл пар в роз’ємах 100Base-T4

Ширина спектра різних сигналів Коливання, що мають синусоїдальну форму, називаються гармонічними. Його параметри визначаються частотою і амплітудою. Чим більше форма сигналу відрізняється від синусоїди, тим більше вона має гармонічних складових. Частоти гармонік кратні основній частоті (несучій частоті). Стандарти електроживлення, наприклад, вимагають оцінки якості напруги до тридцятої гармоніки. Діапазон частот сигналу називається його спектральною шириною. Він складається з основної складової (називають несучою) і гармонічних складових, які впливають на форму сигналу (наприклад, на форму імпульсів). Тобто, ширина спектру сигналу визначається в першу чергу тими гармоніками, які дають основний енергетичний вклад у формування сигналу. Спектральна ширина сигналу залежить від: тактової частоти; методу кодування; характеристик фільтру передавача (фільтр відсікає бокові гармоніки).

Частота основної гармоніки для MLT-3

Порівняння частот основної гармоніки сигналу для різних методів кодування

Символьное кодирование 8B/6T

Метод NRZI Метод NRZI – Non Return to Zero Inversion - інверсне кодування без повернення до нуля. “1” кодується зміною рівня напруги, “0” кодується попереднім значенням напруги. Даний метод забезпечую вузьку спектральну смугу і є прийнятним для цифрового кодування імпульсами світла. Недолік - втрата синхронізації передавального і приймального пристроїв під час передачі довгої послідовності з одних нулів. В 100Base-T за цим методом кодуються двійкові сигнали