Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Таблица 4.2.Основные типы кабелей для сетей Fast Ethernet

Название

Тип

Длина сегмента, м

Преимущества

100Base-T4

Витая пара

100

Использование неэкранированной витой пары категории 3

100Base-TX

Витая пара

100

Полный дуплекс при 100 Мбит/с (витая пара 5 категории)

100Base-FX

Оптоволокно

2000

Полный дуплекс при 100 Мбит/с; большая длина сегмента

В схеме 100Base-4T, использующей витую пару категории 3, сигнальная скорость составляет 25 МГц, что лишь на 25 % больше, чем 20 МГц стандарта Ethernet (помните, что в Манчестерском кодировании, которое обсуждается выше, требуется удвоенная частота). Чтобы достичь требуемой пропускной способности, в схеме 100Base-4T применяются четыре витые пары. Из четырех витых пар одна всегда направляется на концентратор, одна — от концентратора, а две оставшиеся переключаются в зависимости от текущего направления передачи данных. Для достижения скорости 100 Мбит/с в направлении передачи на каждой из витых пар применяется довольно сложная схема с отправкой троичных цифровых сигналов с тремя разными уровнями напряжения. Вряд ли эта схема выиграет приз за элегантность, так что детали мы опустим. Однако так как в стандартной телефонной проводке десятилетиями использовались четыре витые пары в каждом кабеле, в большинстве офисов можно применять уже проложенные кабели. Разумеется, для этого придется отказаться от офисного телефона, но не такая уж это большая цена за быструю электронную почту.

Система 100Base-T4 не дошла до финала, поскольку во многих офисных зданиях проложили витую пару пятой категории для сетей 100Base-TX, которые в итоге завоевали рынок. Такая схема проще, так как кабели этого типа могут работать с сигналами на частоте 125 МГц. Поэтому для каждой станции используются только две витые пары: одна к концентратору, другая от него. Не применяется ни прямое битовое кодирование (то есть NRZ), ни Манчестерский код. Вместо них имеется специальная система кодирования, называемая 4B/5B(подробнее об этом выше). Четыре бита данных кодируются в форме пяти сигнальных бит и отправляются на частоте 125 МГц, обеспечивая скорость 100 Мбит/с. Это простая схема, но в ней выполняется достаточное число переходов для обеспечения синхронизации, и полоса пропускания расходуется довольно эффективно. Система 100Base-TX является полнодуплексной, станции могут передавать на скорости 100 Мбит/с по одной витой паре и одновременно принимать на той же скорости по другой.

Последний вариант, 100Base-FX, использует два оптических многомодовых кабеля, по одному для передачи в каждом направлении, то есть также полный дуплекс на скорости 100 Мбит/с в каждом направлении. В таком варианте расстояние между станцией и коммутатором может достигать 2 км.

Fast Ethernet поддерживает соединение с помощью либо концентраторов, либо коммутаторов. Для того чтобы алгоритм CSMA/CD работал, необходимо соблюдать соотношение между минимальным размером кадра и максимальной длиной кабеля, учитывая возрастание скорости от 10 до 100 Мбит/с. Таким образом, либо нужно увеличить минимальный размер кадра (сделать его больше 64 байт), либо пропорционально уменьшить максимальную длину кабеля (менее 2500 м). Самый простой способ оказался следующим: уменьшить максимальное расстояние между двумя станциями в 10 раз, так как концентратор со стометровыми кабелями точно не будет выходить за новые границы. Однако кабели 100Base-FX в 2 км слишком длинны для 100-мегабитного концентратора с обычным алгоритмом управления коллизиями в сетях Ethernet. Эти кабели нужно подключать к коммутатору, чтобы они могли работать в полнодуплексном режиме без коллизий.

Пользователям очень полюбился Fast Ethernet, но они не собирались так просто выбрасывать 10-Мбитные платы Ethernet со старых компьютеров. В результате практически все коммутаторы могут поддерживать и 10-Мбитные, и 100-Мбитные станции. Для упрощения обновлений сам стандарт предусматривает механизм под названием автоматическое согласование( autonegotiation), который позволяет двум станциям автоматически договориться об оптимальной скорости (10 или 100 Мбит) и дуплексном режиме (полный дуплекс или полудуплекс). Обычно он работает без проблем, однако известны случаи возникновения проблем несовпадения дуплексного режима.

Одна станция применяет автоматическое согласование, а на другой оно не работает, и сразу же устанавливается полнодуплексный режим (Shalunov, Carlson, 2005). Большая часть аппаратуры Ethernet использует эту функцию для самонастройки.