Ethernet rápida

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Normas Ethernet que llevan datos a una velocidad nominal de 100 Mbit/s
Intel PRO/100 Fast Ethernet NIC, una tarjeta PCI

En las redes informáticas, las capas físicas Fast Ethernet transmiten tráfico a una velocidad nominal de 100 Mbit/s. La velocidad de Ethernet anterior era de 10 Mbit/s. De las capas físicas de Fast Ethernet, 100BASE-TX es, con mucho, la más común.

Fast Ethernet se introdujo en 1995 como el estándar IEEE 802.3u y siguió siendo la versión más rápida de Ethernet durante tres años antes de la introducción de Gigabit Ethernet. El acrónimo GE/FE se utiliza a veces para dispositivos compatibles con ambos estándares.

Nomenclatura

El "100" en la designación del tipo de medio se refiere a la velocidad de transmisión de 100 Mbit/s, mientras que la "BASE" se refiere a la señalización de banda base. La letra que sigue al guión ("T" o "F") se refiere al medio físico que lleva la señal (par trenzado o fibra, respectivamente), mientras que el último carácter ("X", "4", etc.) se refiere al método de código de línea utilizado. Fast Ethernet a veces se denomina 100BASE-X, donde "X" es un marcador de posición para las variantes FX y TX.

Diseño general

Fast Ethernet es una extensión del estándar Ethernet de 10 megabits. Funciona con par trenzado o cable de fibra óptica en una topología de bus en estrella, similar al estándar IEEE 802.3i llamado 10BASE-T, en sí mismo una evolución de 10BASE5 (802.3) y 10BASE2 (802.3a). Los dispositivos Fast Ethernet generalmente son compatibles con versiones anteriores de los sistemas 10BASE-T existentes, lo que permite actualizaciones plug-and-play desde 10BASE-T. La mayoría de los conmutadores y otros dispositivos de red con puertos compatibles con Fast Ethernet pueden realizar la negociación automática, detectando una pieza del equipo 10BASE-T y configurando el puerto en 10BASE-T semidúplex si el equipo 10BASE-T no puede realizar la negociación automática por sí mismo. El estándar especifica el uso de CSMA/CD para el control de acceso a los medios. También se especifica un modo dúplex completo y, en la práctica, todas las redes modernas usan conmutadores Ethernet y funcionan en modo dúplex completo, incluso cuando todavía existen dispositivos heredados que usan medio dúplex.

Un adaptador Fast Ethernet se puede dividir lógicamente en un controlador de acceso a medios (MAC), que se ocupa de los problemas de mayor nivel de disponibilidad de medios, y una interfaz de capa física (PHY). El MAC generalmente está vinculado al PHY mediante una interfaz paralela sincrónica de 25 MHz de cuatro bits conocida como interfaz independiente de medios (MII), o por una variante de 50 MHz de dos bits llamada interfaz independiente de medios reducidos (RMII). En casos excepcionales, el MII puede ser una conexión externa, pero generalmente es una conexión entre circuitos integrados en un adaptador de red o incluso dos secciones dentro de un único circuito integrado. Las especificaciones están escritas en base a la suposición de que la interfaz entre MAC y PHY será un MII, pero no lo requieren. Los concentradores Fast Ethernet o Ethernet pueden usar el MII para conectarse a múltiples PHY para sus diferentes interfaces.

El MII fija la tasa de bits de datos máxima teórica para todas las versiones de Fast Ethernet en 100 Mbit/s. La tasa de información realmente observada en las redes reales es menor que el máximo teórico, debido al encabezado y el tráiler necesarios (bits de direccionamiento y detección de errores) en cada trama de Ethernet, y la brecha requerida entre paquetes entre transmisiones.

Cobre

100BASE-T es cualquiera de varios estándares de Fast Ethernet para cables de par trenzado, incluidos: 100BASE-TX (100 Mbit/s sobre cable Cat5 de dos pares o mejor), 100BASE-T4 (100 Mbit/s sobre cable Cat3 de cuatro pares o mejor, extinto), 100BASE-T2 (100 Mbit/s sobre cable Cat3 de dos pares o mejor, también extinto). La longitud del segmento para un cable 100BASE-T está limitada a 100 metros (328 pies) (el mismo límite que 10BASE-T y Gigabit Ethernet). Todos son o fueron estándares bajo IEEE 802.3 (aprobado en 1995). Casi todas las instalaciones 100BASE-T son 100BASE-TX.

Comparación de capas de transporte físico Ethernet basadas en retorcidos (TP-PHYs)
Nombre Estándar Situación Velocidad (Mbit/s) Parejas requeridas Carriles por dirección Bits per hertz Código de línea Tasa de signatura por carril (MBd) Ancho de banda (MHz) Distancia máxima (m) Cable Valoración de cable (MHz) Usage
100BASE-TX802.3u-1995corriente 100 2 1 3.2 4B5B MLT-3 NRZ-I 125 31.25 100 Gato 5 100 LAN
100BASE-T1802.3bw-2015 (CL96) corriente 100 1 1 2.66PAM-3 4B/3B 75 37,5 15 Gato 5e 66 Automotriz, IoT, M2M
100BASE-T2802.3y-1997obsoleto 100 2 2 4 LFSR PAM-5 25 12,5 100 Gato 3 16 Fallo del mercado
100BASE-T4802.3u-1995obsoleto 100 4 3 2.668B6T PAM-3 Medio dúplex sólo25 12,5 100 Gato 3 16 Fallo del mercado
100BaseVG802.12-1995obsoleto 100 4 4 1.665B6B Medio dúplex sólo30 15 100 Gato 3 16 Fallo del mercado
Cableado 8P8C (ANSI/TIA-568 T568B)
PinParejaWireColor
12+/tip Pair 2 Wire 1 blanco/orange
22Pair 2 Wire 2 naranja
33+/tip Pair 3 Wire 1 blanco/verde
41Pair 1 Wire 2 azul
51+/tip Pair 1 Wire 1 blanco/azul
63Pair 3 Wire 2 verde
74+/tip Pair 4 Wire 1 blanco/marrón
84Pair 4 Wire 2 marrón

100BASE-TX

3Com 3C905B-TX 100BASE-TX PCI tarjeta de interfaz de red

100BASE-TX es la forma predominante de Fast Ethernet y funciona con dos pares de cables dentro de un cable de categoría 5 o superior. Cada segmento de red puede tener una distancia máxima de cableado de 100 metros (328 pies). Se utiliza un par para cada dirección, lo que proporciona una operación de dúplex completo con 100 Mbit/s de rendimiento en cada dirección.

Al igual que 10BASE-T, los pares activos en una conexión estándar terminan en los pines 1, 2, 3 y 6. Dado que un cable típico de categoría 5 contiene 4 pares, puede admitir dos enlaces 100BASE-TX con un adaptador de cableado. El cableado es convencional según los estándares de terminación ANSI/TIA-568, T568A o T568B. Esto coloca los pares activos en los pares naranja y verde (segundo y tercer par canónicos).

La configuración de las redes 100BASE-TX es muy similar a la de 10BASE-T. Cuando se utiliza para construir una red de área local, los dispositivos de la red (computadoras, impresoras, etc.) generalmente se conectan a un concentrador o conmutador, creando una red en estrella. Alternativamente, es posible conectar dos dispositivos directamente usando un cable cruzado. Con los equipos actuales, generalmente no se necesitan cables cruzados, ya que la mayoría de los equipos admiten la negociación automática junto con MDI-X automático para seleccionar y combinar la velocidad, el dúplex y el emparejamiento.

Con el hardware 100BASE-TX, los bits sin procesar, presentados con 4 bits de ancho con frecuencia de 25 MHz en el MII, pasan por la codificación binaria 4B5B para generar una serie de símbolos 0 y 1 con frecuencia de 125 MHz. La codificación 4B5B proporciona ecualización de CC y conformación de espectro. Al igual que en el caso de 100BASE-FX, los bits se transfieren a la capa de conexión del medio físico mediante la codificación NRZI. Sin embargo, 100BASE-TX introduce una subcapa adicional dependiente del medio, que emplea MLT-3 como codificación final del flujo de datos antes de la transmisión, lo que da como resultado una frecuencia fundamental máxima de 31,25 MHz. El procedimiento está tomado de las especificaciones ANSI X3.263 FDDI, con cambios menores.

100BASE-T1

En 100BASE-T1, los datos se transmiten a través de un solo par de cobre, 3 bits por símbolo, cada uno transmitido como par de código mediante PAM3. Soporta transmisión full-duplex. El cable de par trenzado es necesario para admitir 66 MHz, con una longitud máxima de 15 m. No se define ningún conector específico. El estándar está destinado a aplicaciones automotrices o cuando se va a integrar Fast Ethernet en otra aplicación. Fue desarrollado como BroadR-Reach antes de la estandarización IEEE.

100BASE-T2

100BASE-T2 símbolos a nivel de modulación de línea PAM-5
SignaturaNivel de señal de línea
0000
001+ 1
010−1
011−2
100 (ESC)+2

En 100BASE-T2, estandarizado en IEEE 802.3y, los datos se transmiten a través de dos pares de cobre, pero solo se requiere que estos pares sean de categoría 3 en lugar de la categoría 5 requerida por 100BASE-TX. Los datos se transmiten y reciben en ambos pares simultáneamente, lo que permite la operación full-duplex. La transmisión utiliza 4 bits por símbolo. El símbolo de 4 bits se expande en dos símbolos de 3 bits a través de un procedimiento de codificación no trivial basado en un registro de desplazamiento de retroalimentación lineal. Esto es necesario para aplanar el ancho de banda y el espectro de emisión de la señal, así como para igualar las propiedades de la línea de transmisión. El mapeo de los bits originales a los códigos de símbolo no es constante en el tiempo y tiene un período bastante grande (que aparece como una secuencia pseudoaleatoria). El mapeo final de símbolos a niveles de modulación de línea PAM-5 obedece a la tabla de la derecha. 100BASE-T2 no fue ampliamente adoptado, pero la tecnología desarrollada para él se usa en 1000BASE-T.

100BASE-T4

100BASE-T4 fue una de las primeras implementaciones de Fast Ethernet. Requiere cuatro pares de cobre trenzado de par trenzado de grado de voz, un cable de menor rendimiento en comparación con el cable de categoría 5 utilizado por 100BASE-TX. La distancia máxima está limitada a 100 metros. Un par está reservado para transmitir, otro para recibir y los dos restantes cambian de dirección. El hecho de que se utilicen 3 pares para transmitir en cada dirección hace que 100BASE-T4 sea inherentemente semidúplex.

Se usa un código 8B6T muy inusual para convertir 8 bits de datos en 6 dígitos de base 3 (la forma de la señal es posible ya que hay casi tres veces más números de base 3 de 6 dígitos que números de base 3 de 8 dígitos). 2 números). Los dos símbolos de base 3 de 3 dígitos resultantes se envían en paralelo a través de 3 pares utilizando modulación de amplitud de pulso de 3 niveles (PAM-3).

100BASE-T4 no se adoptó ampliamente, pero parte de la tecnología desarrollada para él se usa en 1000BASE-T. Se lanzaron muy pocos concentradores con soporte 100BASE-T4. Algunos ejemplos incluyen 3com 3C250-T4 Superstack II HUB 100, IBM 8225 Fast Ethernet Stackable Hub e Intel LinkBuilder FMS 100 T4. Lo mismo se aplica a las tarjetas controladoras de interfaz de red. El puente 100BASE-T4 con 100BASE-TX requería equipo de red adicional.

100BaseVG

Propuesto y comercializado por Hewlett Packard, 100BaseVG era un diseño alternativo que usaba cableado de categoría 3 y un concepto de token en lugar de CSMA/CD. Estaba programado para la estandarización como IEEE 802.12, pero desapareció rápidamente cuando el 100BASE-TX conmutado se hizo popular.

Fibra óptica

Leyenda para PHYs basados en fibra
MMF FDDI
62.5/125 μm
(1987)
MMF OM1
62.5/125 μm
(1989)
MMF OM2
50/125 μm
(1998)
MMF OM3
50/125 μm
(2003)
MMF OM4
50/125 μm
(2008)
MMF OM5
50/125 μm
(2016)
SMF OS1
9/125 μm
(1998)
SMF OS2
9/125 μm
(2000)
160 MHz·km
@ 850 nm
200 MHz·km
@ 850 nm
500 MHz·km
@ 850 nm
1500 MHz·km
@ 850 nm
3500 MHz·km
@ 850 nm
3500 MHz·km
@ 850 nm
1850 MHz·km
@ 950 nm
1 dB/km
@ 1300/
1550 nm
0.4 dB/km
@ 1300/
1550 nm
Nombre Estándar Situación Media Conector Transceptor
Módulo
Alcance
en m
#
Media
(⇆)
#
Lambdas
(→)
#
Lanes
(→)
Notas
Ethernet rápido - (Data rate: 100 Mbit/s - Código de línea: 4B5B × NRZ-I - Tipo de línea: 125 MBd - Full-Duplex / Half-Duplex)
100BASE‐FX802.3u-1995
(CL24/26)
corriente fibra
1300 nm
ST
SC
MT-RJ
MIC (FDDI)
FDDI: 2k (FDX)2 1 1 Max. 412 m para conexiones de medio dúplex para garantizar la detección de colisión;
especificación derivada en gran parte de FDDI.
Ancho de banda Modal: 800 MHz·km
OM1: 4k
50/125: 5k
100BASE‐LFXpropietario
(sin IEEE)
corriente fibra
1310 nm
LC (SFP)
ST
SC
SFP OM1: 2k2 1 1 proveedores específicos
FP transmisor láser
Full-duplex
Ancho de banda Modal: 800 MHz·km
OM2: 2k
62.5/125: 4k
50/125: 4k
OSx: 40k
100BASE-SXTIA-785
(2000)
legado fibra
850 nm
ST
SC
LC
OM1: 3002 1 1 óptica afeitada con 10BASE-FL, lo que permite disponer de un esquema de aut-negociación y utilizar adaptadores de fibra 10/100.
OM2: 300
100BASE-LX10802.3ah-2004
(CL58)
eliminación fibra
1310 nm
LC SFPOSx: 10k2 1 1 dúplex completo sólo
100BASE-BX10eliminación fibra
TX: 1310 nm
RX: 1550 nm
OSx: 40k1 dúplex completo sólo;
multiplexor óptico utilizado para dividir las señales TX y RX en diferentes longitudes de onda.

Puertos SFP Fast Ethernet

La velocidad de Fast Ethernet no está disponible en todos los puertos SFP, pero es compatible con algunos dispositivos. No se debe suponer que un puerto SFP para Gigabit Ethernet sea compatible con versiones anteriores de Fast Ethernet.

Interoperabilidad óptica

Para tener interoperabilidad hay algunos criterios que deben cumplirse:

100BASE-X Ethernet no es compatible con 10BASE-F y no es compatible con 1000BASE-X.

100BASE-FX

100BASE-FX es una versión de Fast Ethernet sobre fibra óptica. La subcapa dependiente del medio físico (PMD) de 100BASE-FX está definida por el PMD de FDDI, por lo que 100BASE-FX no es compatible con 10BASE-FL, la versión de 10 Mbit/s sobre fibra óptica.

100BASE-FX todavía se usa para la instalación existente de fibra multimodo donde no se requiere más velocidad, como plantas de automatización industrial.

100BASE-LFX

100BASE-LFX es un término no estándar para referirse a la transmisión Fast Ethernet. Es muy similar a 100BASE-FX, pero logra distancias más largas de hasta 4-5 km a través de un par de fibras multimodo mediante el uso del transmisor láser Fabry-Pérot que funciona con una longitud de onda de 1310 nm. La atenuación de la señal por km a 1300 nm es aproximadamente la mitad de la pérdida de 850 nm.

100BASE-SX

100BASE-SX es una versión de Fast Ethernet sobre fibra óptica estandarizada en TIA/EIA-785-1-2002. Es una alternativa más económica y de menor distancia a 100BASE-FX. Debido a la longitud de onda más corta utilizada (850 nm) y la distancia más corta admitida, 100BASE-SX utiliza componentes ópticos menos costosos (LED en lugar de láser).

Debido a que usa la misma longitud de onda que 10BASE-FL, la versión de 10 Mbit/s de Ethernet sobre fibra óptica, 100BASE-SX puede ser compatible con versiones anteriores de 10BASE-FL. El costo y la compatibilidad hacen que 100BASE-SX sea una opción atractiva para quienes actualizan desde 10BASE-FL y quienes no requieren largas distancias.

100BASE-LX10

100BASE-LX10 es una versión de Fast Ethernet sobre fibra óptica estandarizada en la cláusula 58 de 802.3ah-2004. Tiene un alcance de 10 km sobre un par de fibras monomodo.

100BASE-BX10

100BASE-BX10 es una versión de Fast Ethernet sobre fibra óptica estandarizada en la cláusula 58 de 802.3ah-2004. Utiliza un multiplexor óptico para dividir las señales de TX y RX en diferentes longitudes de onda en la misma fibra. Tiene un alcance de 10 km sobre un solo hilo de fibra monomodo.

100BASE-EX

100BASE-EX es muy similar a 100BASE-LX10, pero alcanza distancias más largas de hasta 40 km a través de un par de fibras monomodo debido a una óptica de mayor calidad que una LX10, que funciona con láseres de longitud de onda de 1310 nm. 100BASE-EX no es un estándar formal sino un término aceptado por la industria. A veces se denomina 100BASE-LH (larga distancia) y se confunde fácilmente con 100BASE-LX10 o 100BASE-ZX porque el uso de -LX(10), -LH, -EX y -ZX es ambiguo entre los proveedores.

100BASE-ZX

100BASE-ZX es un término no estándar pero de varios proveedores para referirse a la transmisión Fast Ethernet que utiliza una longitud de onda de 1550 nm para alcanzar distancias de al menos 70 km a través de fibra monomodo. Algunos proveedores especifican distancias de hasta 160 km a través de fibra monomodo, a veces denominada 100BASE-EZX. Los rangos superiores a 80 km dependen en gran medida de la pérdida de ruta de la fibra en uso, específicamente la cifra de atenuación en dB por km, el número y la calidad de los conectores/paneles de conexión y empalmes ubicados entre los transceptores.