A 100 Mbit/s sebességű Ethernet

1. A 100 Mbit/s sebességű Ethernet

2. A két fontosabb és elterjedtebb technológia a 100BASE-TX, amely réz UTP átviteli közeget használ, illetve a 100BASE-FX, amely többmódusú optikai szálat alkalmaz.

3. Jellemzők A 100BASE-TX és a 100BASE-FX három közös jellemzője • az időzítési paraméterek értékei, • a keretformátum és az • átviteli folyamat részei.

4. A 100BASE-TX és a 100BASE-FX azonos időzítési paramétereket használnak. 100 Mbit/s sebesség mellett a bitidő = 10 ns = 0,01 mikroszekundum = 1 tízmilliomod másodperc.

5. A 100 Mbit/s sebességű változatok keretformátuma a 10 Mbit/s sebességűekével azonos.

6. A Fast Ethernet tízszer gyorsabb a 10BASE-T-nél. A bitek elküldését rövidebb idő alatt, vagyis gyorsabban végzi el. A nagyobb frekvenciájú jelek érzékenyebben a zajokra, ezért a 100 Mbit/s sebességű Ethernet két külön kódolási lépést alkalmaz. A kódolás első fázisa a 4B/5B nevű kódolási módszerrel, második fázisa pedig az átviteli közegre (réz vagy optikai) jellemző vonali kódolással történik.

7. 4B/5B kódolás • minden 4 bits adat 5-bit adattá kódolódik • Az 5-bit kód úgy van megválasztva, hogy legfeljebb egy kezdő 0-t és legfeljebb 2 lezáró 0-t tartalmaz • Így soha nem fordul elő háromnál hosszabb összefüggő 0 sorozat • A kapott 5-bit kód NRZI szerint kerül átvitelre • 80%-os hatékonyság érhető el • (Manchester kódolás • Az órajel és a bináris adat NRZ kódjának XOR-ja kerül átvitelre • csak 50%-oshatékonyságú )

8. 100BASE-TX

9. A 100BASE-TX változat 4B/5B kódolást használ, amely után összekeverést és többszintű átvitel (Multi-Level Transmit, MLT-3) kódolást végez..

10. Az ábrán négy hullámforma látható. Az első hullámformánál az időablak közepén nincs átmenet, ami bináris nulla értéket jelez. A második hullámformánál az időablak közepén átmenet látható, itt tehát bináris egyeseket kódoltunk. A harmadik hullámforma egy váltakozó bináris sorozat kódja. A negyedik változat azt szemlélteti, hogy a jelváltozások egyeseket, a vízszintes vonalak pedig nullákat jeleznek

13. A ábrán a 100BASE-TX érintkezőkiosztása látható. Érdemes észrevenni, hogy két külön adási és vételi útvonal létezik, ahogy a 10BASE-T esetében is. • A 100BASE-TX fél-duplex módban 100 Mbit/s, duplex módban pedig 200 Mbit/s sebességű adatátvitelre képes. A duplex működés az Ethernet hálózatok sebességének növekedésével egyre fontosabbá válik.

14. 100BASE-FX

15. A réz alapú Fast Ethernet bemutatásakor egy optikai változat iránt is felmerült az igény. Az optikai szálas változatra elsősorban gerinchálózati célokra volt szükség, vagyis emeletek és épületek közötti összeköttetésekhez, ahol a rézkábelek használata előnytelen; továbbá erősen zajos területek hálózati lefedettségének biztosításához. A 100BASE-FX-et ezeknek az igényeknek a kielégítésére szánták.

16. A 100BASE-FX azonban soha nem vált sikeressé a réz- és optikai kábel alapú Gigabit Ethernet megjelenése miatt. A Gigabit Ethernet szabványok ma már uralják a gerinchálózati telepítések, a nagysebességű összeköttetések és az általános infrastrukturális megoldások piacát.

17. A 100-Mbps Fast Ethernet réz és üvegszál alapú változatainak időzítése, keretfomátuma és átvitele azonos. A 100BASE-FX rendszer az ábrán látható NRZI kódolást használja.

19. A legfelső jelalakban nincs jelváltás, ami bináris 0-t jelez. A második hullámformánál az időablakok közepén látható átmenetek bináris egyeseket jeleznek. A harmadik hullámforma egy váltakozó bináris sorozatot kódol. A harmadik és a negyedik hullámforma kiválóan szemlélteti, hogy az átmenet hiánya bináris nullát, megléte pedig bináris egyet jelez.

20. A gyakorlatban ST vagy SC csatlakozókkal ellátott optikai szálpárokat használnak. • A 100BASE-FX különálló adási (Transmit, Tx) és vételi (Receive, Rx) útvonalai összesen 200 Mbit/s sebességű átvitelt tesznek lehetővé.

21. Fast Ethernet architektúrája

22. A Fast Ethernet összeköttetések általában egy állomás és egy hub vagy kapcsoló kapcsolatát biztosítják. • A hubokat többportos ismétlőként kezeljük, míg a kapcsolók többportos hidaknak számítanak. • Az összeköttetések az UTP átviteli közeg korlátai miatt legfeljebb 100 méteresek lehetnek.

23. Egy 1-es osztályú ismétlő akár 140 bitidőnyi késleltetést is vihet a rendszerbe. Minden olyan ismétlő, amely kétféle Ethernet-megvalósítás között biztosít kapcsolatot, 1-es osztályúnak számít.

24. A 2-es osztályú ismétlőknek kisebb, legfeljebb 92 bitidőnyi késleltetéssel kell dolgozniuk, ezek ugyanis a bejövő jeleket azonnal továbbítják az összes portjukra, átfordítást nem végeznek. A kisebb késleltetés elérése érdekében a 2-es osztályú ismétlők csak azonos jelzést használó szegmensekhez csatlakozhatnak.

25. Ahogy a 10 Mbit/s sebességű, úgy a 100 Mbit/s sebességű változatoknál is lehetőség van az architektúrára vonatkozó szabályok egy részének módosítására, bár a 100BASE-TX esetében ennek megtétele erősen ellenjavallt. A 2-es osztályú 100BASE-TX ismétlők közötti kábelek hossza legfeljebb 5 méter lehet. A Fast Ethernet hálózatokban gyakran találni fél-duplex módban üzemelő összeköttetéseket, ugyanakkor használatuk előnytelen, magát a jelzési sémát ugyanis duplex működésre tervezték.

26. A következő ábrán az egyes architektúráknál érvényes, a kábelek hosszára vonatkozó korlátok láthatók. A 100BASE-TX összeköttetések ismétlő nélkül legfeljebb 100 méteres távolság áthidalására alkalmasak. Kapcsolókkal ez a távolság kitolható. A legtöbb Fast Ethernet hálózat tartalmaz kapcsolót, más szóval kapcsolt.

28. 4B/5B • A kódolt jelnek nincs egyenkomponense, viszont a sávszélessége megnő. Egy lehetséges kódolási táblázat: 0000 11110 0001 01001 0010 10100 0011 10101 0100 01010 0101 01011 0110 01110 0111 01111 1000 10010 1001 10011 1010 10110 1011 10111 1100 11010 1101 11011 1110 11100 1111 11101

29. MLT-3 • Az MLT-3 (Multi Level Transmit) kódolás.A kódolási szabály: • A kódoló egy négy állapotú ciklikus működésű automata. Az automata állapotaihoz rendre a vonali jel következő értékeit rendeljük: -1,0,1,0. Az automata 1-es továbbításakor a következő állapotba lép, 0 továbbításakor állapota nem változik.A kódolás sávszűkítő, az "alapfrekvencia" a bitidő negyede lesz.

30. NRZ • NRZ - Non Return to Zero - Nullára vissza nem térő, azaz mindig az a feszültség van a vonalon, amit az ábrázolt bit határoz meg. Ez a leginkább gyakori, "természetes" jelforma.

32. Ha egy bit 1-es, akkor a feszültség teljes bit idõ alatt H szintû, ha 0-ás, akkor L szintû. Két vagy több egymás utáni 1-es bit esetén a feszültség megszakítás nélkül H-ban marad a megfelelõ ideig, az egyesek között nem tér vissza 0-ra. Nem túl jó megoldás, mert : • magas egyenfeszültség összetevõje van (V/2), • nagy sávszélességet igényel 0Hz-tõl (ha csak csupa 1-est vagy csupa 0-át tartalmaz a sorozat) az adatátviteli sebesség feléig (ha sorozat: 10101010...).

33. RZ • Return to Zero - Nullára visszatérõ. A nulla a "nyugalmi állapot", 1 bitnél a bitidő első felében a +V, a második felében a jel visszatér a 0-ra:

35. Az NRZ kódoláshoz képest vannak előnyei: egyenfeszültség összetevője csak V/4, ha az adat csupa 1-est tartalmaz, akkor is vannak jelváltások (szinkronizáció). A legrosszabb a sávszélesség igénye: az maga az adatátviteli sebesség (ha az adatfolyam csupa 1-est tartalmaz). Bárkiben felmerülhet, hogy mi a helyzet a sok nullát tartalmazó sorozat esetében, hiszen ekkor sincsenek jelváltások, azaz a szinkronizáció problémás. Ilyen esetben azt a megoldást választják, hogy az adó pl. minden öt egymást követő nulla után egy 1 értékû bitet szúr be, amit a vevő automatikusan eltávolít a bitfolyamból.

36. NRZI • Non Return to Zero Invertive: Nullára nem visszatérő, "megszakadásos". A 0 bitnek nulla szint felel meg. Az 1 értékû bithez vagy nulla vagy +V szint tartozik a következő szabály szerint: ha az előző 1-eshez nulla szint tartozott, akkor +V lesz, ha az előző 1-eshez +V tartozott, akkor 0 szint lesz a bithez rendelt feszültség. 0 bitet követő 1 értékű bit mindig +V feszültségű.

38. Ez a módszer az NRZ kisebb sávszélességét kombinálja a szinkronizálást biztosító kötelező jelváltásokkal, sok nulla esetén itt is használható a bitbeszúrás.