Более сложная структура физического уровня технологии Fast Ethernet вы-зывается тем, что в ней используются три варианта кабельных систем:
— волоконно-оптический многомодовый кабель, используются два волокна;
— витая пара категории 5, используется две пары;
— витая пара категории 5, используется четыре пары.
Коаксиальный кабель в число разрешённых сред передачи для технологии Fast Ethernet не входит. Отказ от коаксиального кабеля привёл к тому, что сети Fast Ethernet всегда имеют иерархическую древовидную структуру, построенную на концентраторах, как и сети 10Base-T/10Base-F. Основным отличием конфигу-раций сетей Fast Ethernet является сокращение диаметра сети примерно до 200 м, что объясняется уменьшением времени передачи кадра минимальной длины в 10 раз за счёт увеличения скорости передачи в 10 раз по сравнению с 10-мегабитным Ethernet. Это не препятствует построению крупных сетей. При использовании коммутаторов протокол Fast Ethernet может работать в полнодуплексном режиме, в котором нет ограничений на общую длину сети, а остаются только ограничения на длину физических сегментов, соединяющих соседние устройства.
В Fast Ethernet отличия каждого варианта физической реализации глубже, чем в Ethernet – меняется как количество проводников, так и методы кодирования. Официальный стандарт 802.3u установил три различные спецификации для физи-ческого уровня Fast Ethernet и дал им следующие названия:
— 100Base-TX для двухпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 5 или экранированной витой паре STP Type 1;
— 100Base-T4 для четырёхпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 3,4 или 5;
— 100Base-FX для многомодового оптоволоконного кабеля, используются два волокна.
Для всех трёх стандартов справедливы следующие утверждения и характе-ристики:
1. Форматы кадров технологии Fast Ethernet отличаются от форматов кадров технологий 10-мегабитный Ethernet;
2. Межкадровый интервал (IPG) равен 0,96 мкс, а битовый интервал равен 10 нс. Все временные параметры алгоритма доступа, измеренные в битовых ин-тервалах, остались прежними, поэтому изменения в разделы уровня МАС не вно-сились.
3. Признаком свободного состояния среды является передача по ней симво-ла Idle соответствующего избыточного кода.
Физический уровень включает три элемента:
— уровень согласования;
— независимый от среды интерфейс;
— устройство физического уровня.
Уровень согласования нужен для того, чтобы уровень МАС, рассчитанный на интерфейс AUI, смог работать с физическим уровнем через интерфейс MII.
Устройство физического уровня (PHY) состоит, в свою очередь, из несколь-ких подуровней:
— подуровня логического кодирования данных, преобразующего поступаю-щие от уровня МАС байты в символы кода 4В/5В или 8В/6Т;
— подуровней физического присоединения и подуровня зависимости от фи-зической среды (PMD), которые обеспечивают формирование сигналов в соответ-ствии с методом физического кодирования NRZI или MLT-3;
— подуровня автопереговоров, который позволяет двум взаимодействующим портам автоматически выбирать наиболее эффективный режим работы.
Интерфейс MII поддерживает независимый от физической среды способ об-мена данными между подуровнем МАС и подуровнем PHY. Разъём MII имеет 40 контактов, максимальная длина кабеля составляет один метр. Сигналы, переда-ваемые по интерфейсу MII, имеют амплитуду 5 В.
Технология Fast Ethernet, как и все некоаксиальные варианты Ethernet, рас-считана на использование концентраторов-повторителей для образования связей в сети. Правила корректного построения сегментов сетей Fast Ethernet включают:
1. ограничения на максимальные длины сегментов, соединяющих DTE и DTE;
2. ограничения на максимальные длины сегментов, соединяющих DTE с пор-том повторителя;
3. ограничения на максимальный диаметр сети;
4. ограничения на максимальное число повторителей и максимальную длину сегмента, соединяющего повторители.
В качестве DTE может выступать любой источник кадров для сети: сетевой адаптер, порт моста, порт маршрутизатора, модуль управления сетью и другие по-добные устройства. Порт повторителя не является DTE, так как он побитно повто-ряет уже появившийся в сегменте кадр. В типичной конфигурации сети Fast Ethernet несколько DTE подключается к портам повторителя, образуя сеть звездо-образной топологии. Соединения DTE-DTE в разделяемых сегментах не встреча-ются, а для мостов/коммутаторов и маршрутизаторов такие соединения являются нормой – когда сетевой адаптер прямо соединён с портом одного из устройств, либо эти устройства соединяются друг с другом.
Повторители Fast Ethernet делятся на два класса. Повторители I класса под-держивают все типы логического кодирования данных как 4В/5В, так и 8В/6Т. Повторители II класса поддерживают только какой-либо один тип логического ко-дирования. То есть повторители I класса позволяют выполнять трансляцию логи-ческих кодов с битовой скоростью 100 Мбит/с, а повторители II класса только по-шагово. Поэтому повторители I класса могут иметь порты всех трёх типов физи-ческого уровня в одном устройстве, а повторители II класса имеют либо порты 100Base-T4, либо порты 100Base-TX и 100Base-FX, так как последние используют один логический код 4В/5В.
В одном домене коллизий допускается наличие только одного повторителя I класса. Это связано с тем, что такой повторитель вносит большую задержку при распространении сигналов из-за необходимости трансляции различных систем сигнализации – 70 битовых интервалов. Повторители II класса вносят меньшую задержку при передаче сигналов: 46 битовых интервалов для портов TX/FX и 35 битовых интервалов для портов Т4. Поэтому их максимальное число в домене коллизий – 2, причём они должны быть соединены между собой кабелем не длин-нее 5 метров.
Небольшое количество повторителей Fast Ethernet не является препятствием для построения больших сетей, так как применение коммутаторов и маршрутиза-торов делит сеть на несколько доменов коллизий, каждый из которых будет стро-иться на одном или двух повторителях. Общая длина сети не будет иметь в этом случае ограничений.
