Kiire Ethernet

 
Kiire Ethernet (inglise keeles "Fast Ethernet") on arvutivõrkudes üldine termin osa Etherneti standardite kohta(IEEE 802.3u). Selle eripäraks on nominaalne andmete edastuskiirus 100 Mbit/s, mis on kiirem kui tavaline Ethernet, mille kiiruseks on 10 Mbit/s. Kõige levinum kiire Etherneti standarditest on 100BASE-TX, mida toetab ka enamik Etherneti riistvara. Kiire Ethernet viidi sisse 1995. aastal ja see oli kolm aastat kõige kiirem Etherneti versioon kuni tuli gigabitine Ethernet.
Üldine disain.
Kiire Etherneti adapteri võib loogiliselt jagada meedia juurdepääsu kontrolleriks (inglise keeles "Media Access Controller", MAC), mis tegeleb kõrgema taseme meediumi kättesaadavusega, ja füüsilise kihi liideseks (inglise keeles "Physical Layer Interface", PHY). Meedia juurdepääsu kontroller võib olla seotud füüsilise kihi liidesega 4-bitise 25 MHz sünkroonse paralleelliidesega, mida tuntakse meediast sõltumatu liidese nime all (inglise keeles "Media Independent Interface", MII) või 2-bitise 50 MHz variandiga vähendatud meediast sõltumatu liidesega (inglise keeles "Reduced Media Independent Interface", RMII). Jaoturid võivad ka ühendada mitme füüsilise kihi liidesega oma erinevate liidestega.
Meediast sõltumatut liidest võidakse (harva) kasutada välise ühendusena, kuid tavaliselt on see ühendus ühe võrguadapteri liideste kaartide vahel või isegi ühe liidese kaardi sees. Kiire Etherneti omaduste kirjutamisel üldjuhul eeldatakse, et MAC ja PHY vahel on MII, kuid see ei pea ilmtingimata nii olema.
Meediast sõltumatu liides määrab andmeedastuskiiruse teoreetilise maksimumi kõikides kiire Etherneti versioonides 100 Mbit/s-ks. Tegelik andmeedastuskiirus on aga teoreetilisest maksimumist väiksem, kuna kiires Etherneti protokollis on vajalik ka päis ja jalus (adresseerimise ja vigade leidmise bitid) igas kaadris, samuti vahetevahel lähevad kaadrid kaduma müra tõttu ning iga kaadri saatmise lõpus tuleb oodata kuni teised seadmed võrgus lõpetavad ka edastamise.
Vask.
100BASE-T.
100BASE-T on üks mitmetest kiire Etherneti standarditest keerdpaarikaablite jaoks, milles alla kuuluvad ka 100BASE-TX (100 Mbit/s üle kahepaarilise 5. kategooria või parema kaabli), 100BASE-T4 (100 Mbit/s üle neljapaarilise 3. kategooria või parema kaabli), 100BASE-T2 (100 Mbit/s üle kahepaarilise 3. kategooria või parema kaabli). Ühe 100BASE-T kaabli maksimaalne pikkus on 100 meetrit (nagu ka 10BASE-T ja gigabit Ethernet puhul). Kõik need on või on olnud standardid IEEE 802.3 (Elektri- ja Elektroonikainseneride Instituudi standard). Peaaegu kõik 100BASE-T kasutusel olevad installatsioonid on 100BASE-TX omad.
Kiire Etherneti alguse päevadel väideti reklaamides: "Meie oma töötab paremini olemasolevate kaablitega kui nende oma!" Tegelikult leiti üsna kiiresti, et vähesed võrgud olid standardi eeldustele vastavad, sest 10-megabitine Ethernet ei nõudnud nii täpseid elektrilisi signaale ning vähesed teenusepakkujad mõõtsid täpselt kaabli ja ühenduse kvaliteeti; kui Ethernet töötas üle kaabli, siis see oli juba nende jaoks piisav. Selle tõttu pidi enamus võrkudest uuesti kaablitega ühendama hoolimata sellest, kas seal oli 3. kategooria või 5. kategooria kaablid.
100BASE-TX.
100BASE-TX on kõige levinum kiire Etherneti vorm, mis kasutab kahte juhtmepaari 5. kategooria või parema kaabli (tavalises 5. kategooria kaablis on 4 juhtmepaari ning selle tõttu toetab kahte 100BASE-TX ühendust). Nagu 10BASE-T kaablis, on õiged paarid oranžid ja rohelised paarid (tavaliselt teine ja kolmas paar) TIA/EIA-568-B standardis (Telekommunikatsiooni Tööstuse Ühingu standard) T568A või T568B. Need paarid kasutavad kontakte 1, 2, 3 ja 6.
T568A ja T568B standardis on juhtmed järjestuses 1, 2, 3, 6, 4, 5, 7, 8 iga otsa pesas. Värvide järjestus on siis: roheline/valge, roheline, oranž/valge, sinine, sinine/valge, oranž, pruun/valge, pruun T568A jaoks ja oranž/valge, oranž, roheline/valge, sinine, sinine/valge, roheline, pruun/valge, pruun T568B jaoks.
Igal võrgu segmendi maksimaalne pikkus on 100 meetrit. Tavalise seadistusega kasutab 100BASE-TX ühte juhtmete keerdpaari igas suunas, mis annab 100 Mbit/s läbilaskevõime mõlemas suunas (täisdupleks).
100BASE-TX võrkude seadistus on väga sarnane 10BASE-T seadistusega. Kui luuakse kohtvõrku, siis üldjuhul ühendatakse seadmed (arvutid, printerid jne) tavaliselt jaoturisse või kommutaatorisse, mis tekitab tähtvõrgu. Alternatiivina on võimalik ühendada kaks seadet otse kasutades crossover kaablit.
100BASE-TX riistvaraga muudetakse toored bitid (4 bitti lai 25 MHz juures MII-l) 4B5B binaarse kodeeringu abil nullide ja ühtede jadaks 125 MHz modulatsiooni kiiruse juures. 4B5B kodeering võimaldab alalisvoolu tasandamist ning spektri kujundamist. Täpselt nagu 100BASE-FX juhul saadetakse bitid füüsilise meediumi lisand tasemele kasutades NRZI kodeeringut. 100BASE-TX aga toob ühe lisa, meediumist sõltuva alamkihi, mis kasutab MLT-3 lõppkodeeringut andmevool enne edastust, mis määrab maksimaalse fundamentaalse sageduse 31,25 MHz-ks. See protseduur laenati ANSI X3.263 FDDI spetsifikatsioonidelt pisikeste muudatustega.
100BASE-T4.
100BASE-T4 oli üks varajatest kiire Etherneti implementatsioonidest. See vajas nelja vase keerdpaari, kuid need keerdpaarid pidid olema vaid 3. kategooria omad, mitte nagu TX, millel oli vaja 5. kategooria kaableid. Üks paar reserveeritakse saatmiseks, üks vastuvõtmiseks ja ülejäänud kaks muudavad suunda nii kuidas vaja. Väga ebatavalist 8B6T koodi kasutati, et muuta 8 andmebitti 6-ks kolmendsüsteemi arvuks. Tulemuseks saadud 3-kohalised kolmendsüsteemi sümbolid saadetakse paralleelis üle kolme keerdpaari kasutades kolme tasemelist impulsi-amplituudimodulatsiooni (PAM-3). Kuna kasutatakse kolme keerdpaari andmete saatmiseks igas suunas, siis 100BASE-T4 on pool-dupleks. Seda standardit saab kasutada 3., 4. ja 5. kategooria varjestamata keerdpaari kaablitega või varjestatud keerdpaari kaablitega, kui vaja. Maksimaalne pikkus on 100 meetrit. 100BASE-T4 ei kasutatud laialdaselt, kuid selle jaoks loodud tehnoloogiat kasutatakse 1000BASE-T-s.
100BASE-T2.
100BASE-T2-s saadetakse andmed üle kahe vaskkaablipaari, 4 bitti sümbolis. See kasutab kahte paari korraga saatmiseks ja vastuvõtmiseks mõlemal paaril, mis lubab täisduplekstööd. Kõigepealt muudetakse neljabitine sümbol kaheks kolmebitiseks sümboliks keerulise šifreerimise protseduuri kaudu, mis põhineb lineaarsel tagasiside nihke registril. See on vajalik, et muuta signaali ribalaius ja väljasaatmise spekter ühtlaseks ning ka edastamise liini omadustega ühtlustamiseks. Originaalbittide kaardistamine sümbolitele ei ole ajas konstantne ning sellel on üsna pikk periood. Viimane sümbolite kaardistamine PAM-5 liini modulatsiooni tasemetele kasutab vasakul olevat tabelit. 100BASE-T2 ei läinud laialdasele kasutamisele, kuid selle loomiseks tehtud tehnoloogiat kasutatakse 1000BASE-T-s.
Kiudoptika.
100BASE-FX.
100BASE-FX on kiire Etherneti versioon üle optilise kiu (klaaskiud). See kasutab 1300 nm infrapuna valguse lähedast valguse lainepikkust, mis saadetakse mööda kahte valguskaabli kiudu. Üks kiud on vastuvõtmiseks (RX) ja teine on saatmiseks (TX). Maksimaalne kaabli pikkus on 400 meetrit pooldupleks ühendustel (kollisioonide leidmiseks) ja 2 kilomeetrit täisdupleks üle mitmeviisilise valguskiul. 100BASE-FX kasutab sama 4B5B kodeeringut ja NRZI liini kodeeringut, mida kasutab 100BASE-TX. 100BASE-FX peaks kasutama SC, ST, LC, MTRJ või MIC ühenduspesa. SC on nendest valikutest kõige eelistatum.
100BASE-FX ei ole ühilduv 10BASE-FL-ga (10 Mbit/s optilise kiu versiooniga).
100BASE-SX.
100BASE-SX on kiire Etherneti versioon üle optilisekiu. See kasutab kahte mitmeviisilise optilisekiudu saatmiseks ja vastuvõtuks. See on madalama hinnaga alternatiiv 100BASE-FX-le, sest see kasutab lühema lainepikkuse optikat, mis on palju odavam kui pika lainepikkusega optika, mida kasutatakse 100BASE-FX-is. 100BASE-SX töötab kuni 550 meetristel kaablipikkustel.
100BASE-SX kasutab sama lainepikkust nagu 10BASE-FL (10 Mbit/s versioon optilisest kiust). Erinevalt 100BASE-FX-ist, lubab see 100BASE-SX-l olla tagasiühilduv 10BASE-FL-ga.
Kuna 100BASE-SX kasutab lühemat valguse lainepikkust (850 nm) ja toetab lühemat maksimaalset kaabli pikkust, siis see kasutab odavamaid optilise osasid (LEDe laserite asemel), mis teeb sellest ahvatleva valiku nendele, kes tahavad 10BASE-FL välja vahetada ja kellel pole vaja pikki kaabli pikkusi.
100BASE-BX.
100BASE-BX on kiire Etherneti versioon üle ühe optilise kiu (erinevalt 100BASE-FX-st, mis kasutab kiudude paari). Selle jaoks kasutatakse üheviisilist kiudu erilise multipleksoriga, mis jagab signaali saatmise ja vastuvõtmise lainepikkusteks. Saatmiseks ja vastuvõtmise lainepikkused on 1310/1550 nm. Mõlemas otsas olevad terminalid ei ole võrdsed, kuna "allavoolu" saatja (võrgu keskelt välja poole) kasutab 1550 nm lainepikkust ja see, kes saadab "ülesvoolu" kasutab 1310 nm lainepikkust. Maksimaalne kaablipikkus võib olla 10, 20 või 40 km.
100BASE-LX10.
100BASE-LX10 on kiire Etherneti versioon üle kahe üheviisilise optilise kiu. Selle nominaalne ulatus on 10 km ja kasutab 1310 nm lainepikkust.