Fast ethernet что это такое

Ethernet vs Fast Ethernet: в чем разница?

«Ну, это витуха, только скорость больше» — скажешь ты и будешь лишь отчасти прав. Что уж говорить о том, что многие вообще не понимают принципиальной разницы между терминами Ethernet и Fast Ethernet. Если ты не тоже не знаешь, то записка от мамы не поможет — сиди и читай.

Ethernet и Fast Ethernet — это не только «витая пара» . Среда передачи может быть любой (коаксиальный кабель и даже оптика). Эзернет — это стандарт передачи данных

Ethernet. Начало

Всё началось в далёком 1983 году, когда вышел первый стандарт Ethernet — IEEE 802.3 (тип 10Base5). Спецификации стандартов носят сокращенное название в виде аббревиатуры IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Максимальная скорость передачи данных ограничивалась 10 мбит/с . И для «обычного» Ethernet — это потолок. Изначально использовался именно коаксиальный кабель. Только спустя время стали использовать знакомую тебе «витуху». Так продолжалось до 1993 года, когда вышел последний — IEEE 802.3j (тип 10Base-F). Дальше уже началась эра FE.

Fast Ethernet — это сиквел

Словосочетание Fast Ethernet означает общее название для набора стандартов передачи данных в компьютерных сетях по технологии Ethernet, начиная с IEEE 802.3u (1995 год), заканчивая IEEE 802.3ah (2004 год). Скорость Fast Ethenet была ровно на порядок выше, чем у Ethernet и составляла — 100 мбит/с . В России распространен тип 100Base-Т , который в качестве кабеля использует витую пару категории UTP-5

Технология Fast Ethernet сохранила в неприкосновенности метод доступа CSMA/CD, оставив в нем тот же алгоритм и те же временные параметры в битовых интервалах (сам битовый интервал уменьшился в 10 раз). Все отличия Fast Ethernet от Ethernet проявляются только на физическом уровне и не затрагивают MAC-уровня, например, у FE несколько слоёв PHY (Physical layer devic — устройство физического уровня) и для него требуется звездообразная конфигурация с центральным концентратором

Итак, если уместить разницу в терминах в двух предложениях, то это будет выглядеть так: Ethernet — технология передачи данных. Fast Ethernet — это набор стандартов для передачи данных по сети по технологии Ethernet. Скорость первых версий Ethernet ограничена 10 мбит/с. Скорость Fast Ethernet может достигать 100 мбит/с

Fast Ethernet

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).

Содержание

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.

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.

Варианты реализации

Назначение контактов разъёма MDI/MDI-X (TIA/EIA-568-B/A) кабеля UTP 100Base-TX

Контакт	Сигнал	Цвет
		MDI (TIA/EIA-568-B)	MDI-X (TIA/EIA-568-A)
1	Передача +	Белый/оранжевый	Белый/зелёный
2	Передача —	Оранжевый	Зелёный
3	Приём +	Белый/зелёный	Белый/оранжевый
4	Не используется	Синий	Синий
5	Не используется	Белый/синий	Белый/синий
6	Приём —	Зелёный	Оранжевый
7	Не используется	Белый/коричневый	Белый/коричневый
8	Не используется	Коричневый	Коричневый

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 приёма (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.

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.

• 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.

См. также

Физические интерфейсы стандарта Fast Ethernet IEEE 802.3u и их основные характеристики

1. ОмВ — одномодовое оптоволокно, МмВ — многомодовое оптоволокно.
2. Расстояние может быть достигнуто только при дуплексном режиме связи.
3. В нашей стране распространения не получил ввиду принципиальной невозможности поддержки дуплексного режима передачи.

Ссылки

Ethernet-семейство технологий локальных сетей
Скорости	10 Mbits/sec: (10BASE-5, 10BASE-2, 10BASE-T) · Fast Ethernet · Гигабитный Ethernet · 10-гигабитный Ethernet · 100-гигабитный Ethernet · Терабитный Ethernet
General	IEEE 802.3 · Ethernet physical layer · Autonegotiation · Industrial Ethernet · Power over Ethernet · EtherType · Ethernet Alliance · Ethernet in the first mile
Исторические	CSMA/CD · StarLAN · 10BROAD36 · 10BASE-FB · 10BASE-FL · 100BaseVG · LattisNet · Long Reach Ethernet
Оборудование	Medium Dependent Interface · MII · GMII · 10 Gigabit Media Independent Interface · XAUI · XFP · SFP+
Все статьи об Ethernet

• Ethernet
• IEEE 802

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое «Fast Ethernet» в других словарях:

Fast Ethernet — o Ethernet de alta velocidad es el nombre de una serie de estándares de IEEE de redes Ethernet de 100 Mbps (megabits por segundo). El nombre Ethernet viene del concepto físico de ether. En su momento el prefijo fast se le agregó para… … Wikipedia Español

Fast Ethernet — est une dénomination pour décrire une variété de technologies utilisées pour implémenter le standard Ethernet (Implémentation au niveau de la couche PHY et de la sous couche MAC) à des débits jusqu à 100 Mbits/s. Fast Ethernet améliore le… … Wikipédia en Français

Fast Ethernet — o Ethernet de alta velocidad es el nombre de una serie de estándares de IEEE de redes Ethernet de 100 Mbps. En su momento el prefijo fast se le agregó para diferenciarlas de la Ethernet regular de 10 Mbps. Fast Ethernet no es hoy por hoy la más… … Enciclopedia Universal

Fast Ethernet — Fast Ethernet, Variante des Ethernets mit einer Datenübertragungsrate bis ca. 100 Mbit/s … Universal-Lexikon

Fast Ethernet — In diesem Artikel oder Abschnitt fehlen folgende wichtige Informationen: Metro Ethernet. Du kannst Wikipedia helfen, indem du sie recherchierst und einfügst … Deutsch Wikipedia

Fast Ethernet — In computer networking, Fast Ethernet is a collective term for a number of Ethernet standards that carry traffic at the nominal rate of 100 Mbit/s, against the original Ethernet speed of 10 Mbit/s. Of the 100 megabit Ethernet standards 100baseTX… … Wikipedia

Fast Ethernet — A term applied to the IEEE 802.3 Higher Speed Ethernet Study Group proposals, which were originally developed by Grand Junction Networks, 3Com, SynOptics, Intel, and others. Also known as 100BaseT. Fast Ethernet modifies the existing… … Dictionary of networking

Fast\ Ethernet — Neuerer Standard des Ethernets. Fast Ethernet (100BaseT) ermöglicht eine Datenübertragungsgeschwindigkeit von bis zu 100 Megabit pro Sekunde (Mbps). 100BaseTX Ethernet … Online-Wörterbuch Deutsch-Lexikon

Fast Ethernet — ● np. loc. m. ►NET Version de Ethernet qui tourne à 100 Mbps. Voir aussi 100baseT … Dictionnaire d’informatique francophone

Будь на волне! Будь с нами!

Описание технологии Fast Ethernet: особенности создания, история и интересные факты

От DA

Сетевые технологии никогда не отличались простотой в своем понимании. Тем не менее, это интересно знать. Fast Ethernet — это технология, модифицированная от Ethernet, сосредоточенная в рамках физического уровня (касающиеся кабелей и других физических реализаций). Их описания содержатся в определенных спецификациях.

Что такое спецификации?

Спецификации стандартов носят сокращенное название в виде аббревиатуры IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Они как раз и вносят стандарты в физические компоненты сети. В рамках статьи будут постоянно упоминаться спецификации класса IEEE 802. Именно они определяют принцип физического доступа адаптера к каналу связи и технологию передачи данных.

Второй уровень сетевой модели OSI стандарт IEEE 802 подразделяет на два подуровня:

• LLC (Logical Link Control) — на этом подуровне происходит управление логическими связями;
• MAC (Media Access Control) — на этом подуровне осуществляется управление доступом к устройствам.

Класс спецификаций IEEE 802 включает двенадцать стандартов. Рассмотрим только интересующие нас 802.2 и 802.3.

Стандарты IEEE 802.2 и IEEE 802.3

IEEE 802.2 обеспечивает интерфейс на канальном уровне между типами доступа к среде и сетевым уровнем.

IEEE 802.3 стандартизирует физические реализации для соответствующего уровня, а также управление доступом к устройствам, использующим шинную топологию и множественный доступ с выделением несущей и обнаружением коллизий.

История развития

Идея создания технологии зародилась в 1992 году среди участников альянса, который впоследствии был назван Fast Ethernet Alliance (FEA). Целью была стандартизация указанной новой технологии, способной объединить все последние наработки в сфере кабельной передачи данных. Они успешно выполнили задачу в 1995 году — был принят стандарт-дополнение (к IEEE 802.3) IEEE 802.3u.

Отличия и общее в сравнении с технологией Ethernet:

• Метод с выделением несущей CSMA/CD, используемый в Ethernet, сохранен в технологии Fast Ethernet.
• Формат кадра по-прежнему соответствует стандарту IEEE 802.3.
• Звездообразная топология сетей сохранилась.
• В качестве сред передачи данных используются традиционные витая пара и волоконно-оптический кабель.

«Физика» для быстрого Ethernet

Рассмотрим варианты реализации Fast Ethernet.

• 100BASE-TX — при такой реализации передача данных осуществляется со скоростью не более 100 Мбит/с. Используется кабель, состоящий из двух витых пар 5 категории. 100 Мбит/с передаются в одной витой паре, но дуплексно (то есть в двух направлениях). В этом случае можно организовать канал связи длиной до 100 метров (2 канала связи по стандартному кабелю).
• 100BASE-T4 — используется кабель из 4 витых пар третьей категории. Скорость стандартная — до 100 Мбит/с.
• 100BASE-FX — здесь уже в качестве физической среды канала связи используется волоконно-оптическая жила. Передача связи происходит за счет излучения по двум жилам на длине волны 1310 нм. Направление приема обозначается RX, передачи — TX. Средняя длина сегмента сети — 400 м (режим полудуплекс, гарантированно обнаружение коллизий. Длина линии передачи может составлять более 2 км, при условии использования одномодового волокна.
• 100BASE-SX — бюджетная альтернатива 100BASE-FX. Рабочее расстояние — до 300 м. Удешевление связано с другой рабочей длиной волны — 850 нм, и с использованием альтернативных оптических компонентов (вместо оптических лазеров — светодиоды). Привлекательный вариант для тех, кому не требуется передача данных на длинные расстояния.
• 100BASE-BX — использование одного одномодового волокна в паре с мультиплексором, разбивающим сигнал на приемные и передающие волны.
• 100BASE-LX — передача данных осуществляется на стандартной для технологии скорости 100 Мбит/с. Используется одномодовое оптическое волокно и длина волны 1310 нм. В режиме полнодуплексной передачи можно добиться увеличения длины сегмента канала связи до 15 км.

Здесь рассмотрены основные варианты реализации. В настоящее время существуют еще некоторые модификации.

Адаптеры для Fast Ethernet

Вообще, сетевые адаптеры или NIC (Network Interface Card) – это тип сетевого оборудования, обеспечивающего корректную работу по передаче и приему информации на физическом и канальном уровне.

Рассмотрим основные функции сетевых адаптеров и на примере самого популярного поставщика Realtek разберем особенности определенной модели.

Функции fast ethernet adapter:

• Развязка с витой парой.
• Непосредственно прием и передача данных.
• Согласование скорости на входе в адаптер со скоростями обмена по сети (буферизация).
• Разделение данных на блоки для передачи (или соединение их на приеме), оформление их в кадр определенного формата.
• Способность распознавать и исправлять ошибки, которые получились в ходе коллизий при передаче.

Сетевые адаптеры могут различаться по нескольким параметрам. Например, используемая шина. Она может быть различной разрядности и типа. Нам интересна шина PCI Fast Ethernet. Она соответствует по разрядности и скорости рассматриваемой технологии.

Realtek

Кстати, тип используемой технологии передачи данных также определяет вид сетевого адаптера. Самый популярный поставщик адаптеров — компания Realtek.

Изучим основные характеристики на примере модели RTL8139 810X fast ethernet. Этот адаптер является высокоинтегрированным одночиповым контроллером, причем достаточно экономичным. Поддерживает универсальную комбинацию приложений. Оснащен интерфейсом общего доступа шины PCI, обеспечивает максимальную безопасность сети и простоту управления.

Характеристики этого Realtek Fast Ethernet адаптера:

• Однокристалльный контроллер для локальной шины PCI.
• Поддерживает согласование скоростей 10 Мбит/с и 100 Мбит/с.
• Поддерживает многофункциональные возможности PCI.
• Совместимость с PCI Revision 2.2.
• Обеспечивает передачу основных данных шины PCI и передачу данных пространства памяти PCI или пространства ввода/вывода операционных регистров RTL8139 810X.
• Поддерживает режим обратной связи.
• Возможность работы и в полудуплексном, и в дуплексном режиме.
• Включает в себя программируемый размер пакета PCI и раннее пороговое значение Tx/Rx.
• Поддерживает тактовую частоту PCI 16,75 МГц-40 МГц.
• Совместим со стандартами PC99 и PC2001.
• Поддержка светодиодных выводов для различных показателей активности сети.
• Поддерживает автоматическое обнаружение вспомогательной мощности и устанавливает соответствующие возможности регистров управления питанием в пространстве конфигурации PCI.

В заключение

Так как Fast Ethernet — это улучшенная технология Ethernet, то замена производится там, где ранее использовался Ethernet, но возникла необходимость увеличения пропускной способности. Основная сфера применения этой технологии сегодня — это сети офисных отделов и групп. Однако замена Ethernet на Fast Ethernet невозможна там, где подключены старые персональные компьютеры с шиной ISA.

Мифическая Ethernet. Часть II

В офисах прочно обосновались сети 10 Mbps, и появилась насущная необходимость повысить производительность магистральных межофисных соединений. В ответ в 1995 г. был опубликован стандарт 802.3u, а за ним множество разновидностей, в совокупности получивших образное название Fast Ethernet. Документ описывал базовую версию 100Base-T и три вариации "на тему": две так называемые 100Base-X-сети (100Base-TX и 100Base-FX) и экзотические 100Base-T (100Base-T4 и 100Base-T2).

Начнем с последних: их сторонники решили отправиться дальше, чем осмелились это сделать идеологи 10Base-T. T4 в качестве физической среды передачи использует неэкранированную витую пару (кабель UTP тип CAT-3), которая обычно представляет собой восемь попарно скрученных проводов в общей оболочке. Авторы стандарта нашли им применение, отведя три пары под передачу и прием полезного сигнала (каждый поток по 33 Mbps), а четвертую — под детекцию коллизий. Снижение уровня требований к кабельной системе привело к ухудшению пропускной способности сети (полнодуплексный режим стал невозможен), кроме того, возникла необходимость в существенной модификации протокола физического уровня.

Спецификации 100Base-T2 были подобраны как нечто промежуточное между стандартами с буквой X в названии и восьмипроводной версией T4. Максимальный диаметр сети — 200 метров на недорогом кабеле категории 3. На двух парах проводов обеспечивается скорость дуплексной передачи 100 Mbps за счет использования потоков 25 Mbaud. Секрет в системе кодирования PAM5, которая, расширяя словарь (фактически увеличивая разрядность каждой посылки данных), двукратно повышает производительность. Более подробно о роли кодирования будет рассказано в разделе, посвященном гигабитовой Ethernet.

100Base-TX более консервативен — полный дуплекс, задействованы только 2 пары проводов, скорость передачи 100 Mbps, максимальная пропускная способность в два раза больше. В качестве интерфейса физического уровня был использован ANSI-стандарт X3T9.5. Максимальный диаметр сети (приблизительно равняется удвоенному расстоянию от хаба до узла) как для T4, так и для TX составляет 205 метров, но в последнем случае это будет дорогостоящий кабель пятой категории.

100Base-FX формально еще многое наследует от старой "оптической Ethernet", но использует физический уровень, заимствованный у сетей стандарта FDDI (Fiber Distributed Data Interface). Максимальная длина сегмента 100Base-FX составляет 412 метров в полудуплексном и более 2 км — в дуплексном режимах. Стоит напомнить, что в оптике этот параметр зависит также и от вида кабеля — дорогое одномодовое волокно обеспечивает более высококачественную передачу сигнала и, следовательно, значительно большую длину сегмента. Длина волны несущей, как и положено по правилам FDDI, составляет 1300 нм, но не в этом дело. Интересен тот факт, что право относиться к классу Ethernet-сетей 100Base-FX завоевал благодаря интерфейсу MII (Media Independent Interface) — некоему транслятору, позволяющему упаковывать и отсылать MAC-пакеты согласно стандарту нового физического уровня. По сути, FDDI и X3T9.5 являются двумя названиями одной вещи, что, несомненно, удаляет TX и FX от основ технологии 10 Mbps Ethernet.

Сторонники "чистого" стандарта и владельцы устаревшей кабельной инфраструктуры могут найти некоторое утешение в 100Base-SX. Данный вариант был специально разработан для облегчения модернизации устаревших сетей. Здесь все знакомо и привычно — начиная от частоты несущей (850 нм) и заканчивая максимальной длиной сегмента (500 м). Необходимо заметить, что документ, определяющий эту технологию, пожалуй, немного запоздал — публикация состоялась в 2000 году.

Примирить различные типы Ethernet призваны хабы и повторители первого класса (Class I), которые не ретранслируют пакеты на лету, а принимают их, преобразует в цифровую форму и лишь затем регенерируют их на другом порту. Например, таким образом удается смешивать в одной сети сегменты 100BASE-TX/FX c сегментами 100BASE-T4. Увеличение допустимой задержки при ретрансляции приводит к ограничению удельного количества повторителей: на домен коллизий максимальной длины разрешается устанавливать только один такой хаб. Существует и второй класс хабов — вполне обычные устройства, их может быть по две штуки на каждый домен коллизий.

В 1995 г. с переходом индустрии к стандартам 100 Mbps была предпринята попытка устранить очевидные недостатки изобретения Боба Меткалфа методом "небольшой революции". "Революцию" возглавили весьма респектабельные компании — Compaq, AT&T, HP, IBM, Cisco, Motorola.

Радикальному изменению подверглась основа основ классической Ethernet — механизм разрешения коллизий (РК). Простой до неприличия в "канонической" реализации алгоритм РК основан на принципе "инкрементного отката" (incremental backoff). После того как адаптер при попытке начать передачу в пустой "эфир" обнаруживает там несущую другого узла, он выстраивает цепочку постепенно увеличивающихся промежутков времени, в каждом из которых случайным образом выбирает момент для повторной передачи. Такой алгоритм неплохо функционирует при небольшой загрузке сети и невысокой скорости передачи. Но как только пропускная способность и нагрузка увеличиваются, логика его работы становится неэффективной, а состояние среды передачи начинает походить на базар. Более того, домен коллизий стремительно уменьшается — его размер обратно пропорционален производительности сети. Например, при переходе с 10 Mbps к 100 Mbps максимальная длина всех сегментов входящих в единый домен коллизий сократилась более чем в 10 раз (от 2,5 км до чуть более 200 м). Хранить верность идеалам Меткалфа стало просто неразумно.

Альянс сторонников 100VG-AnyLAN — нового стандарта для новых быстрых сетей — предполагал, что эта технология станет следующим этапом развития как для Ethernet, так и для TokenRing. Ее фундамент — активные хабы, определяющие готовность узлов в порядке очереди к передаче: что при учете введения двух уровней приоритетности дает возможность реализовать гарантированную доставку чувствительных к задержкам потоковых данных. Избавление от ограничений, накладываемых механизмом определения коллизий, оказало существенное влияние на диаметр сети. Несмотря на то что для кабеля третьей категории между узлами или хабами максимальное расстояние равняется всего 100 метрам, а для пятой категории — увеличивается вдвое, общая длина сегмента (если проводить аналогию с традиционной сетью) выросла до 2 км! Секрет в иерархической структуре 100VG-AnyLAN: на первом уровне должен располагаться корневой хаб, к которому цепочкой подключаются концентраторы последующих уровней. Ограничение проистекает из необходимости обеспечить определенное значение латентности.

Недостаток "новой Ethernet" заключался в сложности и дороговизне интеллектуальных хабов. Впрочем, как отмечают специалисты, эти факторы значимы только в случае сравнения с 100Base-TX-концентраторами класса 2.

Рис. 1. Схема кодировки

Рис. 2. Диаграмма Треллиса (а)

и исходная последовательность (б)

Рис. 3. Первая стадия декодирования

Сверточное кодирование в сути своей более простое, чем мы его себе представляем, когда слышим внушительные термины: диаграммы, PCS и тому подобное. "Сердце" кодера — это обычный сдвиговый регистр, а идея заключается в использовании данных из всех ячеек регистра при генерировании результирующего бита.

На рис. 1 показана элементарная схема-образец с регистром, включающим две ячейки, их содержимое является текущим состоянием кодера. Когда на входе появляется очередной бит, то после выполнения операций XOR он запоминается первой ячейкой, в то время как содержащийся в ней бит переходит во вторую. Чтобы облегчить описание процесса в целом, вводится диаграмма Треллиса (рис. 2а) . Она представляет все возможные состояния и переходы между ними. Сплошными линиями показаны переходы, совершаемые после появления на входе 1, а пунктиром — "нулевые переходы".

Диаграмма используется и при декодировании по алгоритму Витерби. Особенность алгоритма состоит в том, что он позволяет не только детектировать, но также исправлять ошибки. Пользуясь диаграммой, не стоит забывать, что состояния представляют собой исходную последовательность (рис. 2б), а полученные данные — результат свертки. Получив в момент t=0 биты "00", декодер по умолчанию "сомневается" в их корректности и рассматривает все возможные варианты. Особого разнообразия в данном случае нет: исходный бит может быть только единицей или нулем, поэтому строятся две ветки к состояниям "00" и "10" соответственно.

Рис. 4. 2-, 3- и 4-я стадии декодирования

Образовалось два возможных пути, и для каждого из них вычисляется расстояние Хэмминга между реальными и предположительными данными. Расстояние Хэмминга равняется количеству подстановок, необходимых для трансформации предполагаемых значений в действительные. Далее операция итеративно повторяется для каждой новой пары битов, и с каждым шагом количество путей удваивается.

Несмотря на очевидные препятствия технологического плана, в мае 1996 г. был образован Gigabit Ethernet Alliance (GEA). Списки его членов, как всегда, возглавила 3Com, также бросаются в глаза громкие имена корпораций Intel, Bay Networks, Cisco и Sun. Первый вариант спецификации 1000Base-CX (здесь "C" означает "Copper"), появившийся в 1998 г., оправдал опасения скептиков — максимальная длина сегмента равнялась смехотворным 25 м. Основной акцент разработчики сделали на оптические разновидности — 1000Base-LX, 1000Base-SX — и снова прибегли к физическому уровню стандарта Fibre Channel, созданному специально для таких случаев. Сетевая модель Fibre Channel подразделяется на 5 уровней — Gigabit Ethernet позаимствовал только два нижних FC-0 и FC-1. Они определяют методику передачи сигналов, схему кодирования (8B/10B), контроль за поддержкой соединения, тип носителя и, конечно, спецификации приемопередатчиков.

Оборудование типа LX отличается от SX длиной волны лазера. Первое использует длинноволновое излучение 1270—1355 нм и позволяет протянуть сегмент на 316 м в случае полудуплексного режима и 550 м — в случае дуплексного (значения относятся к многомодовому волокну). Что касается SX, то хотя для него допустимая длина волны находится в диапазоне 770—860 нм, максимальная протяженность сегментов всех типов осталась равной вышеприведенным значениям.

Вместе с 100 Mbps Ethernet "на покой" ушел и универсальный интерфейс MII. Ему на смену явился не менее универсальный Gigabit Interface Converter (GBIC) или, говоря иначе, Gigabit Media Independent Interface (GMII), извлеченный из пыльной документации по Fibre Channel.

В 1999 г. альянс GEA сумел разработать спецификацию гигабитовой сети с длиной сегмента 100 м при использовании в качестве среды передачи неэкранированной витой пары. Стандарт называется 1000Base-T и является продолжателем традиций формата 100Base-T4, который, как уже было написано выше, утилизирует все 4 пары проводов, обычно находящихся в оболочке сетевого кабеля UTP. Любопытно, что в работе над спецификациями активно использовалось вполне традиционное средство моделирования, знакомое каждому инженеру: комбинация пакета Matlab и языка C.

Технология 1000Base-T полна сюрпризов: здесь и полнодуплексные хабы (Full Duplex Repeaters), и Trellis-кодирование, и улучшенная схема модуляции PAM5 (Pulse Amplitude Modulation), и дуал-дуплексные сегменты (Dual-duplex segments). Начнем с последнего чудо-термина, обозначающего одновременную передачу и прием данных по всем четырем скрученным парам кабеля. Вот так просто открывается ларчик увеличения пропускной способности — распределение потока по всем четырем парам дает четырехкратное снижение частоты передачи и, соответственно, четырехкратное увеличение временного окна коллизий по сравнению с 100Base-CX.

Снижение скорости передачи до 250 Mbps, а следовательно, и частоты несущей благотворно сказывается и на помехоустойчивости сигнала. На высоких частотах начинает проявляться повышенное сопротивление проводов вследствие усиления так называемого скин-эффекта — концентрации носителей переменного тока вблизи поверхности жилы. Чем выше частота, тем тоньше и плотнее электронная "кожица", тем выше сопротивление. Другой источник помех — перекрестные наводки. По всем четырем парам идет независимый сигнал, и каждый из них влияет на остальные три. Величину наводки описывают двумя величинами NEXT и FEXT, первая из них расшифровывается как near-end crosstalk, а вторая — far-end cross crosstalk. Здесь слова "near" и "far" характеризуют положение точки измерения наводки относительно передатчика ("ближний" или "дальний" конец кабеля). Профессионалы используют интегральную оценку ELFEXT — Equal level FEXT, при вычислении которой учитывается угасание сигнала в кабеле. Особые неприятности в случае дуал-дуплексного соединения причиняет эхо (ECHO), возникающее по самым различным причинам. Поскольку передаваемые и принимаемые сигналы существуют в среде одновременно, из сигнала, направляемого локальному приемнику, приходится отфильтровывать сигнал локального передатчика.

Чтобы обеспечить скорость передачи 250 Mbps с помощью традиционного для Ethernet кода PAM3, как минимум требуется частота несущей 250 MHz. Но, как мы знаем, UTP-кабель 5-й категории сертифицирован только для частот ниже или равных 100 MHz. Именно для снижения требований к физической среде передачи данных (кабелю) составители спецификаций ввели пятиуровневое кодирование: при котором символы кодируются пятью уровнями напряжения: -1V, -0.5V, 0, +0.5V, +1V, четыре из которых отводятся под два бита полезной информации, а пятый и последний — для нужд алгоритма коррекции ошибок. В результате разработчикам успешно удалось "втиснуть" 250 Mbps в 125 Mbaud.

…быстро как только возможно

В первой декаде 1999 г. впервые собралась инициативная группа по выработке стандарта для 10 Gbps Ethernet-сетей. Чернила еще не высохли на документации к 1000Base-T, как свет увидел еще один альянс —10GEA (10 Gigabit Ethernet Alliance). Как всегда, первой в списке участников альянса оказалась фирма 3Com, ее поддержали более ста компаний, в том числе Intel, Cisco, Sun и Nortel Networks. На самом деле, запрос на формирование соответствующего комитета в IEEE поступил еще раньше, поскольку, как говорится в документах, доступных на сайте 10GEA, процесс начинался с так называемого "запроса о заинтересованности" (call for interest). Но как бы там ни было, спустя год появилась полновесная Working Group 802.3ae, которой, согласно правилам, отводится 4 года для написания законченного стандарта. Конечно, это максимальный срок, поэтому планируется, что финальный документ выйдет уже в ближайшие месяцы.

Основным ориентиром для авторов черновых спецификаций 10 Gbps Ethernet (далее будем использовать аббревиатуру 10 GE) стала задача интеграции LAN-протокола в инфраструктуру сетей уровня города, а именно SONET/SDH (Synchronous Optical Network/Synchronous Digital Hierarchy). Соединить синхронные кольца SONET, предназначенные для передачи голоса, с асинхронной Ethernet — хоть это и звучит дерзко, но сулит ощутимую выгоду. Учитывая практически уже состоявшийся и, по всей видимости, окончательно-бесповоротный переход сетей серии 802.3 на оптический физический тип среды передачи, а также повышение их производительности, попытка облегчить взаимодействие с оптическими же магистральными соединениями не может не вызывать уважения.

Все дальше от канонов

В современных высокоскоростных стандартах Ethernet мало что осталось от оригинальной Ethernet. Даже метод доступа к среде больше не является отличительным признаком. Пожалуй, только формат пакета сохранился более или менее нетронутым, но учитывая новые расширения, связанные с обеспечением гарантированной пропускной способности и организацией виртуальных сетей, даже "старый добрый Ethernet-кадр" уже не такой, как прежде. Тем забавнее выглядят попытки сохранить электрическую совместимость между различными типами этой сети. Заботу о преемственности подчеркивает модификация алгоритма CSMA/CD, выполненная для того, чтобы он смог функционировать в гигабитовых сетях. Были введены такие понятия, как Carrier Extension и Bursting, но, как признался один из членов комитета 802.3 Джефф Томпсон (Geoff Thompson) — "Реализации CSMA/CD неизвестны на рынке гигабитового оборудования. Все работает в полнодуплексном режиме".

И все же упорство комитета не знает границ. На вопрос: "Будет ли завтрашняя Ethernet такой же, какой мы знаем ее сегодня?" Томпсон ответил: "Мы ожидаем, что она останется совместимой с существующими сетями, но будет иметь новые возможности". На самом деле, нынешняя Ethernet уже не совместима со своими предшественницами, и мало кому такая совместимость необходима.

Итак, что хочется сказать напоследок: не стоит зацикливаться на тотальной совместимости, поскольку, как показывает действительность, это фата-моргана сетевой индустрии. В таких условиях гораздо важнее добиться реальности бюджета обновлений СКС и сетевого оборудования.