電腦網路與連結技術：第八章 Fast Ethernet 網路 上一頁    下一頁

8-4 Fast Ethernet 網路簡介

內容：

  • 8-4-1 Fast Ethernet 網路規範

  • 8-4-2 Fast Ethernet 基本原理

8-4-1 Fast Ethernet 網路規範

有了 CSMA/CD 協定的基本觀念後，接下來介紹目前使用最普遍的 Fast Ethernet 網路。IEEE 802 工作小組為了提高 Ethernet 網路的傳輸速率，制定了 IEEE 802.3u 的標準規範，希望在不改變原來的通訊協定（IEEE 802.3）之下，能將傳輸速率提高到 100Mbps，稱之為『高速 Ethernet』（Fast Ethernet）網路或 100BaseT。此外，也希望 Ethernet 和 Fast Ethernet 網路能夠相容，並且兩種網路可以架設於同一個網路環境之下（向下相容）。首先，我們將 Fast Ethernet（100BaseT）網路特性歸類如下：

● 傳輸速率為 100 Mbps。

● 訊框為 IEEE 802.3 CSMA/CD 訊框。

● 傳輸媒介為無遮蔽雙絞線（Unshielded Twist Pair, UTP）之等級 5（Category 5）或等級 3（Category 3）、遮蔽式雙絞線（Shielded Twist Pair, STP）或光纖。

● 網路以集線器（100BaseT Hub）為主要佈線主幹，最遠距離 205 公尺。

● 通訊協定為 CSMA/CD，不提供優先權傳送服務。

● 不提供保證傳送延遲時間限制服務。

● 頻寬使用不保證公平。

● 高負載時碰撞機率大，因此頻寬使用率低。嚴重碰撞時可能使整個網路癱瘓。

● 可適合多媒體資訊傳輸。在一般負載情況下，100 Mbps 的傳輸速率已達到即時多媒體資訊傳輸的要求。

● 網路容錯性高。網路架構以集線器為主體，每部工作站都有專屬連線，較容易管理。連線斷線也不會影響到其他工作站的傳輸。

 8-4-2 Fast Ethernet 基本原理

首先我們來探討 Fast Ethernet 網路製作的基本原理。原來 Ethernet 的匯流排架構（10Base5、10Base2），不論在網路佈線或管理方面都非常困難，因此，Fast Ethernet 採用集線器的佈線方式（如 10BaseT）。思考如何在 10BaseT 的架構上來提昇傳輸速率，但必須保留原來的通訊協定。在 IEEE 802.3 協定裡最重要的規範如下：

● 為達到碰撞偵測功能，而將網路最遠之間的來回延遲（Round-Trip Propagation Delay）時間規範為51.2 μs，也稱為一個時槽（Time slot）。

● 最小訊框時間為一個時槽 51.2 us。最小訊框長度為：

最小訊框長度 =（時槽）×（傳輸速率）

 = (51.2 × 10-6) × (10 × 106) = 512 bits = 64 Bytes

由上式可知，Fast Ethernet 除了要保留原來 IEEE 802.3 的特性外，也要符合最小訊框長度 512 位元的限制。在最小訊框長度不變的前提下，增加了傳輸速率，便需要減少延遲時間（使其小於 51.2 us），亦是縮短線路傳輸距離來減少延遲時間。Fast Ethernet 就以10BaseT 網路為基礎，而要達到 100 Mbps 的傳輸速率，可以從下列幾個因素來思考：

(1) 縮短整個網路連線距離：10BaseT最遠距離是 500 公尺，如果僅採縮短距離來達到 100 Mbps，其連線距離只剩下 50 公尺。這當然不可行，我們還必須再利用其他技術來彌補，於 Fast Ethernet 的規範裡，其最遠距離是 205 公尺。

(2) 提高傳輸線品質，以減少訊號傳遞時間的延遲，就可以保留較長的傳輸距離。為了網路佈線的可行姓，Fast Ethernet 還是希望保留 10BaseT 的特性，工作站和集線器之間的最遠距離為 100 公尺，因而採用第五級無遮蔽式雙絞線（Cat-5 UTP），並改變傳輸技術，此規範稱為 100BaseTx。。

(3) 當然採用光纖為傳輸媒介，不但可以提高傳輸速率，也可以延伸傳輸距離，但大多使用於集線器之間的中繼連線，此規範稱為 100BaseFx。

(4) 如果保留原來的傳輸媒介（Cat-3 UTP）不作任何變更，以增加工作站和集線器之間連線的數量，也可以提高傳輸速率。原來 10BaseT 連線就有 4 對線，但只用到其中 2 對線。如 4 對線都使用的話，也是提昇速率的方法之一，此規範稱之為 100BaseT4。

(5) 除了改變傳輸媒介並不能滿足 Fast Ethernet 的要求（205 公尺），還必須改變編碼技術和訊號傳輸技術。

(6) 如果我們要在保留 10BaseT 網路的特性（傳輸媒介、編碼技術、訊號傳輸）的前提下，達到高速網路的話。另一種方法是提高集線器（Hub）的能力，每一部工作站都連接到集線器，如將集線器更改為交換器，也是提昇整個網路傳輸速率的方法之一，此規範稱之為 Ethernet Switch。

以上我們所考慮之提高速率的方法，大多是提昇傳輸媒介傳輸速率，或使用較多的傳輸媒介來分攤傳輸率（在實體層上變更）。基本上，都沒有修改到原來 CSMA/CD 的通訊協定和訊框格式。因此，Fast Ethernet 完全可以和原來 Ethernet 網路相容，亦可在同一網路上混合架設。這也是，Fast Ethernet 能夠以最快速度切入市場的主要原因。

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