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Fast EthernetFast Ethernet

La Ethernet de 100 Mb/s

Redes de Área LocalC.F.G.S. “Administrador de Sistemas Informáticos”

David H. Martín Alonso- Marzo 2005 -

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eth100.sxi David H. Martín Alonso 25/01/2004

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100 Tabla de ContenidosTabla de Contenidos

HistoriaIdentidad TecnológicaSeñalizaciónMACDiseño de la RedSeñalización100BASEX100BASET4100BASET2Modelos de TransiciónAutonegociaciónBibliografía


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Modelo Ethernet dominante en instalaciones actualesEn distribución horizontal: Puestos de usuarioComplementado con versiones a 1 Gb/s en troncales (dist. vertical)

1995: Competición por estándares de alta velocidadPopularidad de 10BASE2/10BASET vs. Token RingImportancia de la marca "Fast Ethernet"Alternativas:

a) Ethernet con CSMA/CD acelerado: 3COMb) Token Ring acelerado: IBMc) Sistema de reserva: HP (802.12 - 100VGAnyLAN)

Éxito rápido e inesperadoSencillez, facilidad de transición, agilidad comercial...Avala inmediatamente desarrollos posteriores a 1 Gb/s

HistoriaHistoria[TFest]


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Referente tecnológico: FDDISeñalización: 4B5B/MLT-3 frente a Manchester

Medio Físico: cableado estructuradoMayoritariamente UTP5 y FO en situaciones puntualesCompatibilidad con instalaciones UTP3 existentes

Método Aleatorio de Acceso al Medio: CSMA/CD Seña de identidad Ethernet. Importancia de la marcaSemidúplex (Shared Ethernet – Compartida)

Método de Acceso al Medio: Full Duplex ConmutadoFull Duplex (Switched Ethernet – Conmutada)Sustitución hub × switch condicionada por precios

Aumento de velocidad × 10Hay que replantear el triángulo velocidad-dimensiones-trama

Identidad (I - Tecnología)Identidad (I - Tecnología)


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100 Identidad (II - Denominación)Identidad (II - Denominación)

Diversas denominaciones:Fast Ethernet

– Denominación genérica comercial, ambicionada por la competencia

802.3u: 100BASEX (100BASEFX y 100BASETX)– Versiones iniciales para fibra óptica y par trenzado UTP Cat. 5– 100BASET4: 100 Mb/s sobre 4 pares en UTP categoría 3

802.3y: 100BASET2– Versiones avanzada para UTP categoría 3 (2 pares)

Incorporados a IEEE 802.3 (ISO/IEC 8802-3)


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100 MACMAC

Control de Acceso al medio: CSMA/CDReferente para conseguir la denominación "Fast Ethernet"

Replanteo de dimensiones de la redAumento de velocidad × 10Mantenimiento de las características de la trama

– Compatibilidad directa con segmentos 10BASE (puentes)– Ranura: 51.2 µs → 5120 ns (64 bytes)

Necesidad de un cálculo más preciso de retardosLa regla de 4 repetidores ó 5-4-3 ya no es válida


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Ranura: 51.2 µs → 5120 ns (64 bytes y tiempo de bit 10ns)Retardos estándar:

2 tarjetas de red: ~ 1000ns100m de cable: ~ 1000ns1 repetidor (clase II): ~ 1000ns

– Frente a los repetidores de clase I, los de clase II tienen todos sus interfaces compatibles entre sí, con lo que el retardo es menor

El "Dominio Fast Ethernet":2 estaciones con su cableado (100m)2 hub próximos (no queda margen de cableado)Latiguillos de conexión

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Diseño de la Red (I)Diseño de la Red (I)


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100 Diseño de la Red (II)Diseño de la Red (II)

Adaptación de las instalaciones clásicas 10BASETNecesidad de un conmutador en lugar del repetidor (hub) principalEl conmutador (switch) une/separa dominios de colisiones

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100 Señalización (I)Señalización (I)

Necesitamos una señalización menos costosa que ManchesterHasta 2 cambios de nivel por bit: 100% de sobrecargaEvolución tecnológica: Mejores relojes

Codificación 4B5BEn 100BASEX (100BASEFX y 100BASETX)Los bits se transmiten en bloques de cuatroEmplean 5 bits (redundancia ante fallos)Modelo heredado de FDDI

32 combinaciones:16 para datos (4 bits)8 para señales de controlSe desechan las que tienen muchos ceros

[Rhys/encoding.htm

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100 Señalización (II)Señalización (II)

Señalización MLT-3 en 100BASETX– Multi Level Transition 3 / NRZi-3

Tres niveles: -V, 0, +VCambio de nivel en los 1's tipo NRZiReduce la frecuencia fundamental

– UTP 5 da 100 MHz, con lo que cabe hasta el armónico de frecuencia 3ƒ.– Elude restricciones de potencia FCC sobre los 30 MHz

[Rhys/encoding.htm

]

1 1 1 1 1 1

× 1

× 2

× 4

Manchester10Mb/s - 20Mbaudios - 10MHz

NRZi100Mb/s - 125Mbaudios - 62,5MHz

MLT-3 / NRZi-3100Mb/s – 125Mbaudios - 31,25MHz

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10BASET

100BASETX


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100BASEFX sobre fibra ópticaHerencia FDDIFibra multimodoSegunda ventana (1300nm)Hasta 2km

– Distancia incompatible CSMA/CD– Requiere concentradores

4B5B100BASETX sobre UTP Cat. 5

4B5B + MLT-3Interfaz genérica MII (Media Independent Interface)

Analogía con AUI para conectar transceptores externos40 pinesNo se comercializa usado como conector externo

100BASEX (802.3u)100BASEX (802.3u)


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Modelo compatible con cableado UTP Cat. 3Transmisión a 100 Mb/s sobre tres pares

Emplea los cuatro pares– 2 unidireccionales con detección de portadora y colisiones– 2 reversibles subordinados a los anteriores (Full Dúplex asimétrico)– Físicamente incompatible con 100BASETX

Codificación: 8B6TCada bloque de 8 bits se traduce en una secuencia ternaria de 63 "tribits" = 27 combinaciones

– suficientes y redundantes 4 bits de datos (16 combinaciones)– 3 pares = 4bits × 25 Mbaudios = 100 Mb/s– Nyquist: 25 Mbaudios ~ 12 Mhz

Electrónica: Transmisión simultánea a 3 paresDiferentes retardos según longitud (por el trenzado o curvado)El preámbulo se repite en los tres pares

100BASET4 (802.3u)100BASET4 (802.3u)


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100 100BASET2 (802.3y)100BASET2 (802.3y)

Modelo posterior, experimental sobre UTP Cat. 3Desarrollo separado para no entorpecer al grupo principalTecnología base que se reutiliza en Gigabit Ethernet

Transmisión a 100 Mb/s sobre sólo dos pares UTP Cat. 3Transmisión bidireccional en cada parFull Dúplex simétrico del todo

Codificación: PAM5×5Señales quinarias2 "quibits" = 25 combinaciones

– suficientes y redundantes 4 bits de datos (16 combinaciones)– 2 pares = 4bits × 25 Mbaudios = 100 Mb/s– Nyquist: 25 Mbaudios ~ 12 Mhz

Electrónica:Importante mejora tecnológica para transmisión bidireccional


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100 Diseño: Modelos de TransiciónDiseño: Modelos de Transición

Soluciones mixtas para facilitar la transiciónBajo costeDispositivos de baja velocidad con algún puerto de alta velocidadLas necesidades de alta velocidad están localizadas

Usos habitualesConexiones troncalesNodos de acceso compartido (Servidores de red, etc.)

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100 AutonegociaciónAutonegociación

Dispositivos con soporte para varios tipos de EthernetCompatibilidad hacia abajo de dispositivos nuevos

Protocolo para decidir velocidad y modo óptimoCompletamente a nivel físico; no hay tramas de control

– NLP (Normal Link Pulses) en 10BASET cada 16ms– Ráfagas de FLP (Fast Link Pulses) en 100BASETX– Los FLP llevan los bits de identificación intercalados

En cada puertoAl encender o reiniciar estaciones y/o dispositivos de retransmisiónOpcional en Fast Ethernet, pero obligatorio en Gigabit EthernetSe puede deshabilitar, pero no está recomendado

(1) 1000BASE-T full-duplex(2) 1000BASE-T half-duplex(3) 100BASE-T2 full-duplex(4) 100BASE-TX full-duplex(5) 100BASE-T2 half-duplex

(6) 100BASE-T4 half-duplex(7) 100BASE-TX half-duplex(8) 10BASE-T full-duplex(9) 10BASE-T half-duplex

[Cisco]


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100 Bibliografía (I)Bibliografía (I)

[Tan4] Computer Networks (4ª Ed.)Andrew S.Tanenbaum

Ed. Prentice Hall PTR (Pearson Educación) 2003Libro de referencia, autoridad máxima en el tema. Nivel técnico medio.

[Leon] Redes de ComunicaciónAlberto León-García, Indra Widjaja

Ed. McGraw-Hill 2000Libro de referencia general de nivel técnico medio-alto ajustado a las clases.

[Mont] Página Personal de Rogelio MontañanaRogelio Montañana

http://www.uv.es/~montanan/Apuntes y materiales de las asignaturas de redes. Completisimo, claro y bien organizado.

[Rhys] Data Networks Resource: Ethernet, Data Cabling, etc.Rhys Haden

http://www.rhyshaden.com/Materiales variados sobre redes. Completo, detallado y claro.


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100 Bibliografía (II)Bibliografía (II)

[EthF] comp.dcom.lans.ethernet FAQhttp://www.faqs.org/faqs/LANs/ethernet-faq/

FAQ sobre Ethernet. Básico. Descripción, historia, tipos...

[TFest] TechFesthttp://www.techfest.com/

Material de referencia sobre redes. Avanzado.

[Cisco] Cisco – Ethernet Technologieshttp://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc/ethernet.htm

Material de referencia sobre Ethernet. Completo y avanzado.

[CSpur] Charles Spurgeon's Ethernet Web Sitehttp://www.ethermanage.com/ethernet/ethernet.html

Recopilación de materiales sobre Ethernet.


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100 NormativaNormativa

[802] Get IEEE 802™http://standards.ieee.org/getieee802/portfolio.html

Sitio de distribución gratuita de los estándares 802

[RFC] IETF Request for Commentshttp://www.rfc-editor.org/http://sunsite.cnlab-switch.ch/ftp/doc/standard/rfc/mini-index.html

Documentación del IETF relacionada con Internet

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