Schnelles Ethernet - Fast Ethernet
In Computer - Vernetzung , Fast Ethernet Physical Layer - Verkehr bei der Nenngeschwindigkeit von 100 Mbit / s tragen. Die bisherige Ethernet- Geschwindigkeit betrug 10 Mbit/s. Von den Bitübertragungsschichten von Fast Ethernet ist 100BASE-TX bei weitem die gebräuchlichste.
Fast Ethernet wurde 1995 als IEEE 802.3u- Standard eingeführt und blieb vor der Einführung von Gigabit Ethernet drei Jahre lang die schnellste Ethernet-Version . Das Akronym GE/FE wird manchmal für Geräte verwendet, die beide Standards unterstützen.
Nomenklatur
Die "100" in der Medientypbezeichnung bezieht sich auf die Übertragungsgeschwindigkeit von 100 Mbit/s, während sich "BASE" auf die Basisbandsignalisierung bezieht . Der Buchstabe nach dem Bindestrich ("T" oder "F") bezieht sich auf das physikalische Medium, das das Signal überträgt (Twisted Pair bzw. Glasfaser), während das letzte Zeichen ("X", "4" usw.) sich auf . bezieht die verwendete Zeilencode- Methode. Fast Ethernet wird manchmal als 100BASE-X bezeichnet , wobei "X" ein Platzhalter für die FX- und TX-Varianten ist.
Allgemeines Design
Fast Ethernet ist eine Erweiterung des 10-Megabit- Ethernet- Standards. Es läuft auf Twisted-Pair- oder Glasfaserkabel in einer sternförmig verdrahteten Bustopologie , ähnlich dem IEEE-Standard 802.3i namens 10BASE-T , selbst eine Weiterentwicklung von 10BASE5 (802.3) und 10BASE2 (802.3a). Fast Ethernet-Geräte sind im Allgemeinen abwärtskompatibel mit bestehenden 10BASE-T-Systemen und ermöglichen Plug-and-Play-Upgrades von 10BASE-T. Die meisten Switches und andere Netzwerkgeräte mit Fast Ethernet-fähigen Ports können Autonegotiation durchführen, indem sie ein 10BASE-T-Gerät erkennen und den Port auf 10BASE-T Halbduplex einstellen, wenn das 10BASE-T-Gerät selbst keine Autonegotiation durchführen kann. Der Standard spezifiziert die Verwendung von CSMA/CD für die Medienzugriffskontrolle. Ein Vollduplex- Modus ist ebenfalls spezifiziert und in der Praxis verwenden alle modernen Netzwerke Ethernet-Switches und arbeiten im Vollduplex-Modus, auch wenn es noch ältere Geräte gibt, die Halbduplex verwenden.
Ein Fast-Ethernet-Adapter lässt sich logisch in einen Media Access Controller (MAC), der sich um die übergeordneten Themen der Medienverfügbarkeit kümmert, und ein Physical-Layer-Interface ( PHY ) unterteilen. Der MAC ist typischerweise über eine synchrone parallele Vier-Bit-25-MHz-Schnittstelle, die als medienunabhängige Schnittstelle (MII) bekannt ist, oder über eine Zwei-Bit-50-MHz-Variante, die als reduzierte medienunabhängige Schnittstelle (RMII) bezeichnet wird, mit der PHY verbunden . In seltenen Fällen kann der MII eine externe Verbindung sein, ist aber normalerweise eine Verbindung zwischen ICs in einem Netzwerkadapter oder sogar zwei Abschnitten innerhalb eines einzelnen ICs. Die Spezifikationen basieren auf der Annahme, dass die Schnittstelle zwischen MAC und PHY ein MII ist, sie erfordern dies jedoch nicht. Fast Ethernet- oder Ethernet-Hubs können den MII verwenden, um sich mit mehreren PHYs für ihre verschiedenen Schnittstellen zu verbinden.
Das MII legt die theoretische maximale Datenbitrate für alle Versionen von Fast Ethernet auf 100 Mbit/s fest. Die tatsächlich beobachtete Informationsrate in realen Netzwerken liegt aufgrund des erforderlichen Headers und Trailers (Adressierungs- und Fehlererkennungsbits) auf jedem Ethernet-Frame und der erforderlichen Lücke zwischen den Übertragungen unter dem theoretischen Maximum .
Kupfer
| Stift | Paar | Kabel | Farbe |
|---|---|---|---|
| 1 | 2 | +/Tipp |
 weiß/orange
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| 2 | 2 | −/klingeln |
 Orange
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| 3 | 3 | +/Tipp |
 weiß Grün
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| 4 | 1 | −/klingeln |
 Blau
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| 5 | 1 | +/Tipp |
 weiß Blau
|
| 6 | 3 | −/klingeln |
 Grün
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| 7 | 4 | +/Tipp |
 Weiss-braun
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| 8 | 4 | −/klingeln |
 Braun
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100BASE-T ist einer von mehreren Fast-Ethernet-Standards für Twisted-Pair-Kabel , einschließlich: 100BASE-TX (100 Mbit/s über zwei Paar Cat5- Kabel oder besser), 100BASE-T4 (100 Mbit/s über vier Paar Cat3 oder besser .) Kabel, veraltet), 100BASE-T2 (100 Mbit/s über zweipaariges Cat3 oder besseres Kabel, ebenfalls veraltet). Die Segmentlänge für ein 100BASE-T-Kabel ist auf 100 Meter (328 Fuß) begrenzt (dasselbe Limit wie bei 10BASE-T und Gigabit-Ethernet ). Alle sind oder waren Standards nach IEEE 802.3 (genehmigt 1995). Fast alle 100BASE-T-Installationen sind 100BASE-TX.
| Name | Standard | Status | Mittel | Leitungscode | Angegebener Abstand |
|---|---|---|---|---|---|
| 100BASE-TX | IEEE 802.3u | aktuell | Zwei Twisted-Pair-Verkabelung ( Cat-5, Cat-5e , Cat-6 , Cat‑7 ) | 4B5B | 100 Meter |
| 100BASE-T1 | IEEE 802.3bw-2015 Klausel 96 | aktuell | Eine Twisted-Pair-Verkabelung ( Cat-3 ) | PAM 3 | 15 Meter |
| 100BASE-T2 | IEEE 802.3y | Erbe | Zwei Twisted-Pair-Verkabelung ( Cat-3 ) | PAM 5 | 100 Meter |
| 100BASE-T4 | IEEE 802.3u | Erbe | Vier Twisted-Pair-Verkabelung ( Cat-3 ) | PAM 3 | 100 Meter |
100BASE-TX
100BASE-TX ist die vorherrschende Form von Fast Ethernet und läuft über zwei Adernpaare in einem Kabel der Kategorie 5 oder höher. Jedes Netzwerksegment kann eine maximale Kabellänge von 100 Metern (328 Fuß) haben. Für jede Richtung wird ein Paar verwendet, was einen Vollduplex- Betrieb mit 100 Mbit/s Durchsatz in jede Richtung ermöglicht.
Wie bei 10BASE-T werden die aktiven Paare in einer Standardverbindung an den Pins 1, 2, 3 und 6 abgeschlossen. Da ein typisches Kabel der Kategorie 5 4 Paare enthält, kann es mit einem Verdrahtungsadapter zwei 100BASE-TX-Links unterstützen. Die Verkabelung erfolgt konventionell gemäß den Anschlussstandards von ANSI/TIA-568 , T568A oder T568B. Dadurch werden die aktiven Paare auf die orangefarbenen und grünen Paare platziert ( kanonisches zweites und drittes Paar).
Die Konfiguration von 100BASE-TX-Netzwerken ist der von 10BASE-T sehr ähnlich. Beim Aufbau eines lokalen Netzwerks werden die Geräte im Netzwerk (Computer, Drucker usw.) normalerweise mit einem Hub oder Switch verbunden , wodurch ein Sternnetzwerk entsteht . Alternativ ist es möglich, zwei Geräte direkt über ein Crossover-Kabel zu verbinden . Bei den heutigen Geräten werden im Allgemeinen keine Crossover-Kabel benötigt, da die meisten Geräte Auto-Negotiation zusammen mit Auto-MDI-X unterstützen , um Geschwindigkeit, Duplex und Pairing auszuwählen und anzupassen.
Mit 100BASE-TX-Hardware durchlaufen die Rohbits, die 4 Bit breit und mit 25 MHz getaktet am MII präsentiert werden, die 4B5B- Binärcodierung, um eine Reihe von 0- und 1-Symbolen zu erzeugen, die mit einer Symbolrate von 125 MHz getaktet sind . Die 4B5B-Codierung bietet DC-Entzerrung und Spektrumsformung. Genau wie im Fall von 100BASE-FX werden die Bits dann unter Verwendung der NRZI- Codierung an die Attachment-Schicht des physikalischen Mediums übertragen . 100BASE-TX führt jedoch eine zusätzliche, medienabhängige Unterschicht ein, die MLT-3 als letzte Codierung des Datenstroms vor der Übertragung verwendet, was zu einer maximalen Grundfrequenz von 31,25 MHz führt. Das Verfahren ist mit geringfügigen Änderungen den ANSI X3.263 FDDI- Spezifikationen entlehnt .
100BASE-T1
Bei 100BASE-T1 werden die Daten über ein einzelnes Kupferpaar übertragen, 3 Bit pro Symbol, jeweils als Codepaar mit PAM3 übertragen. Es unterstützt nur Vollduplex und überträgt gleichzeitig in beide Richtungen. Das Twisted-Pair-Kabel muss 66 MHz unterstützen, mit einer maximalen Länge von 15 m. Es ist kein bestimmter Konnektor definiert. Der Standard ist für Automotive-Anwendungen gedacht oder wenn Fast Ethernet in eine andere Anwendung integriert werden soll. Es wurde als BroadR-Reach vor der IEEE-Standardisierung entwickelt.
100BASE-T2
| Symbol | Line-Signalpegel |
|---|---|
| 000 | 0 |
| 001 | +1 |
| 010 | -1 |
| 011 | -2 |
| 100 (ESC) | +2 |
Bei 100BASE-T2 , standardisiert in IEEE 802.3y, werden die Daten über zwei Kupferpaare übertragen, aber diese Paare müssen nur Kategorie 3 und nicht die von 100BASE-TX geforderte Kategorie 5 aufweisen. Daten werden auf beiden Paaren gleichzeitig gesendet und empfangen, wodurch ein Vollduplex-Betrieb ermöglicht wird. Die Übertragung verwendet 4 Bits pro Symbol. Das 4-Bit-Symbol wird durch eine nicht triviale Verwürfelungsprozedur basierend auf einem linearen Rückkopplungsschieberegister in zwei 3-Bit-Symbole erweitert . Dies ist erforderlich, um die Bandbreite und das Emissionsspektrum des Signals abzuflachen sowie die Eigenschaften der Übertragungsleitung anzupassen. Die Abbildung der ursprünglichen Bits auf die Symbolcodes ist zeitlich nicht konstant und hat eine ziemlich große Periode (erscheint als Pseudozufallsfolge). Die endgültige Zuordnung von Symbolen zu PAM-5 -Linienmodulationspegeln folgt der Tabelle rechts. 100BASE-T2 wurde nicht weit verbreitet, aber die dafür entwickelte Technologie wird in 1000BASE-T verwendet.
100BASE-T4
100BASE-T4 war eine frühe Implementierung von Fast Ethernet. Es erfordert vier verdrillte Kupferpaare mit verdrillten Paaren in Sprachqualität , ein Kabel mit geringerer Leistung im Vergleich zu Kabeln der Kategorie 5, die von 100BASE-TX verwendet werden. Die maximale Entfernung ist auf 100 Meter begrenzt. Ein Paar ist für das Senden reserviert, eines für das Empfangen und die restlichen zwei schalten die Richtung. Die Tatsache, dass 3 Paare zum Senden in jede Richtung verwendet werden, macht 100BASE-T4 inhärent halbduplex.
Ein sehr ungewöhnlicher 8B6T- Code wird verwendet, um 8 Datenbits in 6 Basis-3-Ziffern umzuwandeln (die Signalformung ist möglich, da es fast dreimal so viele 6-stellige Basis-3-Zahlen gibt wie 8-stellige Basis-2-Zahlen) . Die beiden resultierenden 3-stelligen Basis-3-Symbole werden parallel über 3 Paare gesendet, wobei 3-Level- Puls-Amplituden-Modulation (PAM-3) verwendet wird.
100BASE-T4 wurde nicht weit verbreitet, aber ein Teil der dafür entwickelten Technologie wird in 1000BASE-T verwendet .
100BaseVG
Von Hewlett Packard vorgeschlagen und vermarktet , war 100BaseVG ein alternatives Design, das eine Verkabelung der Kategorie 3 und ein Token-Konzept anstelle von CSMA/CD verwendet. Es war für die Standardisierung als IEEE 802.12 vorgesehen, verschwand jedoch schnell, als geswitchtes 100BASE-TX populär wurde.
Glasfaseroptik
|
MMF FDDI 62,5/125 µm (1987) |
MMF OM1 62,5/125 µm (1989) |
MMF OM2 50/125 µm (1998) |
MMF OM3 50/125 µm (2003) |
MMF OM4 50/125 µm (2008) |
MMF OM5 50/125 µm (2016) |
SMF OS1 9/125 µm (1998) |
SMF OS2 9/125 µm (2000) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
160 MHz·km @ 850 nm |
200 MHz·km @ 850 nm |
500 MHz·km @ 850 nm |
1500 MHz·km @ 850 nm |
3500 MHz·km @ 850 nm |
3500 MHz·km bei 850 nm & 1850 MHz·km bei 950 nm |
1 dB/km bei 1300/ 1550 nm |
0,4 dB/km @ 1300/ 1550 nm |
| Name | Standard | Status | Medien | Verbinder | Transceiver-Modul | Reichweite (km) | Medienanzahl | Fahrspuren | Anmerkungen |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fast Ethernet - ( Datenrate : 100 Mbit/s - Leitungscode : 4B5B × NRZ-I - Leitungsrate: 125 MBd - Vollduplex / Halbduplex ) | |||||||||
|
100BASE ‑FX |
802.3u-1995 Klausel 24, 26 |
aktuell | Faser 1300 nm |
ST SC MT-RJ- Mikrofon (FDDI) |
N / A | FDDI: 2 (FDX) | 2 | 1 | max. 412 m für Halbduplex-Verbindungen, um Kollisionserkennung zu gewährleisten; Spezifikation weitgehend von FDDI abgeleitet. Modale Bandbreite : 800 MHz·km |
| OM1: 4 | |||||||||
| 50/125: 5 | |||||||||
|
100BASE -LFX |
proprietär (nicht IEEE) |
aktuell | Faser 1310 nm |
LC (SFP) ST SC |
SFP | OM1: 2 | 2 | 1 | herstellerspezifischer FP-Lasersender Vollduplex Modale Bandbreite : 800 MHz·km |
| OM2: 2 | |||||||||
| 62,5/125: 4 | |||||||||
| 50/125: 4 | |||||||||
| OSx: 40 | |||||||||
| 100BASE-SX | TIA-785 (2000) | Erbe | Faser 850 nm |
ST, SC, LC | N / A | OM1: 0,3 | 2 | 1 | Optiken, die mit 10BASE-FL geteilt werden können , wodurch ein Auto- Negotiation -Schema und die Verwendung von 10/100- Faseradaptern möglich sind. |
| OM2: 0,3 | |||||||||
| 100BASE-LX10 |
802.3ah-2004 Klausel 58 |
aktuell} | Faser 1310 nm |
LC | SFP | OSx: 10 | 2 | 1 | Vollduplex nur allgemein einfach als -LX . bezeichnet |
| 100BASE-BX10 | aktuell | Glasfaser- TX: 1310 nm RX: 1550 nm |
1 | Nur Vollduplex; Optischer Multiplexer zum Aufteilen von TX- und RX-Signalen in verschiedene Wellenlängen. | |||||
|
100BASE- EX |
proprietär (nicht IEEE) |
aktuell | Faser 1310 nm |
SC LC |
SFP GBIC |
OSx: 40 | 2 | 1 | herstellerspezifisch |
|
100BASE ‑ZX |
proprietär (nicht IEEE) |
aktuell | Faser 1550 nm |
SC LC |
SFP GBIC |
OSx: 80 | 2 | 1 | herstellerspezifisch |
Fast Ethernet SFP-Ports
Fast Ethernet-Geschwindigkeit ist nicht auf allen SFP-Ports verfügbar, wird aber von einigen Geräten unterstützt. Ein SFP-Port für Gigabit-Ethernet sollte nicht als abwärtskompatibel mit Fast Ethernet angenommen werden.
Optische Interoperabilität
Um interoperabel zu sein, müssen einige Kriterien erfüllt sein:
- Zeilenkodierung
- Wellenlänge
- Duplex-Modus
- Medienanzahl
- Medientyp und -abmessung
100BASE-X Ethernet ist nicht abwärtskompatibel mit 10BASE-F und nicht aufwärtskompatibel mit 1000BASE-X .
100BASE-FX
100BASE-FX ist eine Version von Fast Ethernet über Glasfaser . Der 100BASE-FX Physical Medium Dependent (PMD) Sublayer wird durch FDDIs PMD definiert, daher ist 100BASE-FX nicht kompatibel mit 10BASE-FL , der 10 Mbit/s Version über Glasfaser.
100BASE-FX wird weiterhin für bestehende Installationen von Multimode-Glasfasern verwendet, bei denen keine höhere Geschwindigkeit erforderlich ist, z. B. in industriellen Automatisierungsanlagen.
100BASE-LFX
100BASE-LFX ist ein nicht standardmäßiger Begriff für die Fast-Ethernet-Übertragung. Es ist 100BASE-FX sehr ähnlich, erreicht jedoch längere Distanzen von bis zu 4-5 km über ein Paar Multimode-Fasern durch den Einsatz eines Fabry-Pérot- Lasersenders mit einer Wellenlänge von 1310 nm. Die Signaldämpfung pro km bei 1300 nm beträgt etwa die Hälfte des Verlustes von 850 nm.
100BASE-SX
100BASE-SX ist eine in TIA/EIA-785-1-2002 standardisierte Version von Fast Ethernet über Glasfaser. Es ist eine kostengünstigere Alternative zu 100BASE-FX mit kürzerer Reichweite. Aufgrund der kürzeren verwendeten Wellenlänge (850 nm) und der unterstützten kürzeren Entfernung verwendet 100BASE-SX kostengünstigere optische Komponenten (LEDs anstelle von Lasern).
Da 100BASE-SX die gleiche Wellenlänge wie 10BASE-FL verwendet , die 10-Mbit/s-Version von Ethernet über Glasfaser, kann 100BASE-SX abwärtskompatibel mit 10BASE-FL sein. Kosten und Kompatibilität machen 100BASE-SX zu einer attraktiven Option für diejenigen, die von 10BASE-FL aufrüsten und keine großen Entfernungen benötigen.
100BASE-LX10
100BASE-LX10 ist eine Version von Fast Ethernet über Glasfaser, die in 802.3ah-2004 Klausel 58 standardisiert ist. Sie hat eine Reichweite von 10 km über ein Paar Singlemode-Fasern.
100BASE-BX10
100BASE-BX10 ist eine Version von Fast Ethernet über Glasfaser, die in 802.3ah-2004 Klausel 58 standardisiert ist. Es verwendet einen optischen Multiplexer, um TX- und RX-Signale auf derselben Glasfaser in verschiedene Wellenlängen aufzuteilen. Es hat eine Reichweite von 10 km über einen einzelnen Strang einer Singlemode-Faser.
100BASE-EX
100BASE-EX ist 100BASE-LX10 sehr ähnlich, erreicht aber aufgrund der hochwertigeren Optik als ein LX10 mit 1310-nm-Wellenlängen-Lasern längere Distanzen von bis zu 40 km über ein Paar Singlemode-Fasern. 100BASE-EX ist kein formaler Standard, sondern ein von der Industrie akzeptierter Begriff. Es wird manchmal als 100BASE-LH (Langstrecke) bezeichnet und kann leicht mit 100BASE-LX10 oder 100BASE-ZX verwechselt werden, da die Verwendung von -LX(10), -LH, -EX und -ZX zwischen den Anbietern mehrdeutig ist.
100BASE-ZX
100BASE-ZX ist ein nicht standardmäßiger, aber herstellerübergreifender Begriff, der sich auf die Fast-Ethernet-Übertragung mit einer Wellenlänge von 1.550 nm bezieht, um Entfernungen von mindestens 70 km über Singlemode-Glasfaser zu erreichen. Einige Anbieter geben Entfernungen von bis zu 160 km über Singlemode-Glasfaser an, die manchmal als 100BASE-EZX bezeichnet wird. Reichweiten über 80 km hängen stark von der Pfaddämpfung der verwendeten Faser ab, insbesondere von der Dämpfungszahl in dB pro km, der Anzahl und Qualität der Stecker/Patch-Panels und Spleiße zwischen den Transceivern.