Технологии Eternet

Данная технология одна из самых распространенных и развитых. В зависимости от максимальной скорости передачи различают Ethernet: 10 Мбит/с, 100 Мбит/с (Fast Ethernet) 1 Гбит/с (Gigabit Ethernet) и 10 Гбит/с. Данные технологии описаны в серии стандартов IEEE 802.3. Формат распространенного кадра содержит заголовок 14 байт (MAC-адрес получателя, МАС-адрес отправителя, 2 байта идентификатора типа), область данных (46…1500 байт) и контрольную последовательность (4 байта).

Ethernet 10 Мбит/с. В качестве передающей среды для Ethernet 10 Мбит/с применяется: тонкий коаксиальный кабель (стандарт 10Base-2, максимальная длина сегмента 185 м), толстый коаксиальный кабель (стандарт 10Base-5, сегмент 185 м), витая пара UTP 3 (10Base-T, сегмент 100 м), оптическое волокно (10Base-FL, сегмент 2000 м для двухволоконного канала многомодового волокна 850 нм и до 100 км для одномодового волокна 1310 нм). В качестве линейного (битового) кодирования используется манчестерский код, логическая топология – шина. Манчестерский код является одним из старейших. В нем хорошо решена проблема синхронизации, но полоса пропускания канала здесь используется неоптимально. Метод доступа к среде передачи CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) – множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий. Передающая станция слушает сеть, если никто не передает, то она начинает передачу, если в сети идет передача, то передающая станция переходит в режим ожидания освобождения сети. Если одновременно две станции начали передачу, то они обе отключаются и начинают работать через случайный интервал времени.

Ethernet 100 Мбит/с – Fast Ethernet использует различные схемы кодирования, в частности, в качестве линейного кодирования схему 4B/5B и потенциальный код без возврата к нулю с инверсией при единице NRZI.

Линейный код 4B/5B, означает, что каждому символу из четырех бит ставится в соответствие символ из пяти бит. Использование одного избыточного бита позволяет рассматривать некоторые комбинации последовательностей бит как запрещенные. Действительно, исходный символ длиной в 4 бита имел 16 различных битовых комбинаций, а результирующий символ длиной в 5 бит имеет 32 различных битовых комбинаций. Из этих 32 комбинаций отбираются только 16, которые и ставятся в соответствие исходным символам (при любом сочетании разрешенных комбинаций не будет более трех нулей подряд), что повышает вероятность распознавания приемником искаженных символов и улучшает синхронизацию передачи. Для улучшения синхронизации применяется также скремблирование – это «перемешивание» исходных данных с целью улучшения логического кода. Основная цель процесса скремблирования – представить данные в таком виде, чтобы избежать длинных последовательностей повторяющихся нулевых битов. Обычно скремблирование осуществляется путем суммирования по модулю 2 (операция XOR) значения входного бита a_n скремблера с несколькими предыдущими битами его выходной последовательности. Таким образом, выходное значение бита b_n на шаге n равно:

b_n=a_nÅ (b_n-6Å b_n-7)

Для устранения длинных последовательностей единиц в стандарте Fast Ethernet используют потенциальный код с инверсией при единице NRZI. Такой подход позволяет решить проблему синхронизации при приеме сигнала.

Для оптического волокна используется физический интерфейс 100Base-FX (1 пара оптоволокна), для неэкранированной витой пары UTP 3 – интерфейс 100 Base-TX (2 пары) и 100 Base-T4 (4 пары). Длина сегментов такая же как для Ethernet 10 Мбит/с.

Ethernet 1000 Мбит/с – Gigabit Ethernet также использует различные схемы кодирования. Для передачи по неэкранированной витой паре UTP 5 и выше на расстояния до 100 метров определен стандартный интерфейс 1000Base-T. Для передачи используются все четыре пары медного кабеля, скорость передачи по одной паре 250 Мбит/c. Стандарт обеспечивает дуплексную передачу. Для передачи по экранированной витой паре STP 5 на расстояние до 25 м предназначен стандарт 1000Base-CX. Для оптоволоконных линий разработано два стандарта 1000Base-LX (для окна прозрачности 1300 нм) и 1000Base-SX (850 нм).