在计算机网络中,快速以太网 物理层以100 Mbit / s的名义速率传输流量。在现有以太网速度为10兆比特/秒。在快速以太网物理层中,到目前为止,最常见的是100BASE-TX。
快速以太网是在1995年作为IEEE 802.3u标准引入的,并且在引入千兆以太网之前,一直是三年来最快的以太网版本。缩写GE / FE有时用于支持两种标准的设备。
命名法 媒体类型名称中的“ 100”是指100 Mbit / s的传输速度,而“ BASE”是指基带信令。破折号后面的字母(“ T”或“ F”)是指承载信号的物理介质(分别是双绞线或光纤),而最后一个字符(“ X”,“ 4”等)是指使用的行代码方法。快速以太网有时称为100BASE-X,其中“ X”是FX和TX变体的占位符。
总体设计 快速以太网是10兆位以太网标准的扩展。它运行在星形有线总线拓扑结构中的双绞线或光缆上,类似于IEEE标准802.3i称为10BASE-T,它本身就是10BASE5(802.3)和10BASE2(802.3a)的演进。
快速以太网设备通常与现有10BASE-T系统向后兼容,从而可以从10BASE-T进行即插即用升级。如果10BASE-T设备本身无法进行自动协商,则大多数具有支持快速以太网端口的交换机和其他联网设备都可以执行自动协商,检测10BASE-T设备并将端口设置为10BASE-T半双工。该标准规定了CSMA / CD用于媒体访问控制。
一个全双工模式也规定在实践中,所有现代网络使用以太网交换机,并在全双工模式下操作,即使使用半双工仍然存在传统设备。
快速以太网适配器可以从逻辑上划分为媒体访问控制器(MAC)和物理层接口(PHY),媒体访问控制器用于处理媒体可用性的更高级别的问题。
MAC通常通过称为媒体独立接口(MII)的四位25 MHz同步并行接口或称为简化媒体独立接口(RMII)的两位50 MHz变体链接到PHY 。
在极少数情况下,MII可能是外部连接,但通常是网络适配器中的IC之间的连接,甚至是单个IC中的两个部分之间的连接。规范是基于以下假设编写的:MAC和PHY之间的接口将是MII,但它们不是必需的。
快速以太网或以太网集线器 可以使用MII将多个PHY连接到其不同的接口。
MII将所有版本的快速以太网的理论最大数据比特率固定为100 Mbit/s。
在实际网络上实际观察到的信息速率小于理论最大值,这是由于每个以太网帧上都需要必要的报头和尾部(寻址和错误检测位)以及传输之间所需的数据包间隔。
铜缆
100BASE-T是双绞线电缆的几种快速以太网标准中的任何一种,包括:100BASE-TX(两对Cat5或更好的电缆速度为100 Mbit / s),100BASE-T4(四对Cat3或更好的电缆速度为100 Mbit / s)100BASE-T2(两对Cat3或更好的电缆上的100 Mbit / s也已消失)。
100BASE-T电缆的网段长度限制为100米(328英尺)(与10BASE-T和千兆以太网相同的限制)。
所有都是或曾经是IEEE 802.3(1995年批准)下的标准。几乎所有100BASE-T安装都是100BASE-TX。
名称 | 标准 | 状态 | 介质 | 线路代码 | 指定距离 |
---|---|---|---|---|---|
100BASE‑TX | IEEE 802.3u | 在用 | 两根双绞线电缆(Cat-5,Cat-5e,Cat-6,Cat‑7) | 4B5B | 100米 |
100BASE‑T1 | IEEE 802.3bw-2015条款96 | 停用 | 一根双绞线电缆(Cat-3) | PAM 3 | 15米 |
100BASE‑T2 | IEEE 802.3y | 停用 | 两根双绞线电缆(Cat-3) | PAM 5 | 100米 |
100BASE-T4 | IEEE 802.3u | 停用 | 四个双绞线电缆(Cat-3) | PAM 3 | 100米 |
100BASE-TX
100BASE-TX是快速以太网的主要形式,在5类或以上电缆内的两条线对上运行。每个网段的最大布线距离为100米(328英尺)。一对用于每个方向,提供全双工操作,每个方向的吞吐量为100 Mbit / s。
像10BASE-T一样,标准连接中的活动对在引脚1、2、3和6上终止。由于典型的5类电缆包含4对,因此它可以通过布线适配器支持两条100BASE-TX链路。电缆按照常规方式连接到TIA / EIA-568-B的终端标准T568A或T568B。这会将活动对放置在橙色和绿色对上(规范的第二对和第三对)。
100BASE-TX网络的配置与10BASE-T非常相似。当用于构建局域网时,网络上的设备(计算机,打印机等)通常连接到集线器或交换机,从而形成星形网络。
另外,也可以使用交叉电缆直接连接两个设备。对于当今的设备,通常不需要交叉电缆,因为大多数设备都支持自动协商以及自动MDI-X来选择和匹配速度,双工和配对。
使用100BASE-TX硬件,在MII上以25 MHz时钟提供4位宽的原始位经过4B5B二进制编码,以产生以125 MHz 符号率时钟的一系列0和1符号。4B5B编码提供DC均衡和频谱整形。
就像在100BASE-FX情况下一样,然后使用NRZI编码将这些位传输到物理介质附加层。但是,100BASE-TX引入了一个附加的,与介质相关的子层,该子层在传输之前采用MLT-3作为数据流的最终编码,从而导致最大基本频率为31.25 MHz。
该过程是从ANSI X3.263 FDDI规范中借来的,仅作了微小的更改。
100BASE-T1
在100BASE-T1 中,数据通过单个铜对传输,每个符号3位,每个数据都使用PAM3作为代码对传输。它仅支持全双工,同时双向传输。双绞线电缆需要支持66 MHz,最大长度为15 m。没有定义特定的连接器。该标准适用于汽车应用或将快速以太网集成到另一个应用中。它在IEEE标准化之前被开发为BroadR-Reach。
在IEEE 802.3y标准化的100BASE-T2中,数据通过两对铜线传输,但是这些对仅要求是3类,而不是100BASE-TX所要求的5类。数据在两对上同时发送和接收,因此允许全双工操作。传输每个符号使用4位。
通过基于线性反馈移位寄存器的平凡加扰过程,将4位符号扩展为两个3位符号。这需要平坦化信号的带宽和发射频谱,以及匹配传输线属性。原始位到符号代码的映射在时间上不是恒定的,并且具有相当大的周期(显示为伪随机序列)。从符号到PAM-5线路调制电平的最终映射遵循右表。100BASE-T2未被广泛采用,但为此开发的技术已在1000BASE-T中使用。
100BASE-T4
100BASE-T4是快速以太网的早期实现。它需要四对语音级双绞铜线,与100BASE-TX使用的5类电缆相比,性能较低。最大距离限制为100米。一对保留用于发送,一对保留用于接收,其余两个用于切换方向。3个对用于每个方向传输的事实使100BASE-T4本质上是半双工的。
一个非常不寻常的8B6T代码用于将8个数据位转换为6个以3为基数的数字(可以进行信号整形,因为6进制的以3为基数的数字几乎是8进制的以2为基数的三倍) 。使用3级脉冲幅度调制(PAM-3),可以3对并行方式发送两个结果3位以3为底的符号。
100BASE-T4并未得到广泛采用,但是为此开发的一些技术已在1000BASE-T中使用。
100BaseVG
由惠普提出并销售,100BaseVG,采用3类布线和令牌概念,而不是CSMA/CD的替代设计。它原定为IEEE 802.12标准化,后来当交换100BASE-TX变得流行时,它很快就消失了。
光纤
快速以太网SFP端口
快速以太网速度并非在所有SFP端口上都可用,但某些设备支持。 不应假定千兆以太网的SFP端口向后兼容快速以太网。
光学互操作性
要实现互操作,必须满足一些条件:
- 行编码
- 波长
- 双工模式
- 媒体数
- 媒体类型和尺寸
100BASE-X以太网不与10BASE-F向后兼容,也不与1000BASE-X正向兼容。
100BASE-FX
100BASE-FX是光纤上的快速以太网版本。100BASE-FX 物理相关介质(PMD)子层由FDDI的PMD 定义,因此100BASE-FX与10BASE-FL(光纤上的10 Mbit / s版本)不兼容。
100BASE-FX仍用于不需要更高速度的现有多模光纤安装,例如工业自动化工厂。
100BASE-LFX
100BASE-LFX是一个非标准术语,用于指代快速以太网传输。它与100BASE-FX非常相似,但是由于它比在1310 nm波长激光器上运行的FX具有更高的光学质量,因此在一对多模光纤上可以实现长达4-5 km的更长距离。它很容易与100BASE-LX10或100BASE-FX混淆,因为-FX,-LX和-LX10在供应商之间的使用不明确。该范围是通过使用Fabry Perot激光发射器实现的。
当工作在1300 nm时,每公里的信号衰减约为850 nm损耗的一半。 通过使用1300 nm波长,可以扩展多模光纤的覆盖范围。
100BASE-SX
100BASE-SX是TIA / EIA-785-1-2002中标准化的基于光纤的快速以太网版本。它是使用100BASE-FX的低成本替代方案,因为它使用的短波长光学器件比100BASE-FX中使用的长波长光学器件便宜得多。100BASE-SX使用与10BASE-FL相同的波长,后者是光纤上的10 Mbit / s版本。与100BASE-FX不同,这允许100BASE-SX向后兼容10BASE-FL。由于使用的波长较短(850 nm),并且可以支持的距离更短,因此100BASE-SX使用较便宜的光学组件(LED而不是激光),这使其成为从10BASE-FL升级和不升级的产品的有吸引力的选择。需要长距离。
100BASE-EX
100BASE-EX是非标准的,但业界公认的术语是指快速以太网传输。它与100BASE-LX10非常相似,但由于比在1310 nm波长激光器上运行的LX10更高的光学质量,它在一对单模光纤上的距离可达40 km。它有时被称为LH(长途),并且很容易与100BASE-LX10或100BASE-ZX混淆,因为供应商之间对-LX(10),-LH,-EX和-ZX的使用不明确。
100BASE-ZX
100BASE-ZX是一个非标准的供应商术语,指的是使用1,550 nm波长的快速以太网传输,以在单模光纤上实现至少70 km的距离。一些供应商指定单模光纤(有时称为100BASE-EZX)上的最大距离为160公里。超过80 km的范围在很大程度上取决于所用光纤的路径损耗,特别是衰减系数(以dB / km为单位),连接器/配线架和位于收发器之间的接头的数量和质量。