Ethernet rápido

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

Fast Ethernet se introdujo en 1995 como el estándar IEEE 802.3u ^[1] y siguió siendo la versión más rápida de Ethernet durante tres años antes de la introducción de Gigabit Ethernet . ^[2] El acrónimo GE/FE se utiliza a veces para dispositivos que admiten ambos estándares. ^[3]

El 100 en la designación del tipo de medio se refiere a la velocidad de transmisión de 100 Mbit/s, mientras que BASE se refiere a la señalización de banda base . La letra que sigue al guión ( T o F ) se refiere al medio físico que transporta 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. ^[4]

Fast Ethernet es una extensión del estándar Ethernet de 10 megabits . Se ejecuta en par trenzado o cable de fibra óptica en una topología de bus cableado 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 son generalmente compatibles con 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 negociación automática , detectando un equipo 10BASE-T y configurando el puerto en 10BASE-T half duplex 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 al medio. También se especifica un modo full-duplex y, en la práctica, todas las redes modernas utilizan conmutadores Ethernet y funcionan en modo full-duplex, incluso cuando todavía existen dispositivos heredados que utilizan half duplex.

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

El MII fija la velocidad máxima teórica de transmisión de datos para todas las versiones de Fast Ethernet en 100 Mbit/s. La velocidad de transmisión de datos que se observa en las redes reales es inferior al máximo teórico, debido a la cabecera y el final necesarios (bits de direccionamiento y detección de errores) en cada trama Ethernet y al intervalo entre paquetes necesario entre las transmisiones.

100BASE-T es uno de los varios estándares Fast Ethernet para cables de par trenzado , ^{[ dudoso – discutir ]} incluyendo: 100BASE-TX (100 Mbit/s sobre cable Cat5 de dos pares o superior), 100BASE-T4 (100 Mbit/s sobre cable Cat3 de cuatro pares o superior, obsoleto), 100BASE-T2 (100 Mbit/s sobre cable Cat3 de dos pares o superior, también obsoleto). 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.

Cableado 8P8C ( ANSI/TIA-568 T568A)

Alfiler	Par	Cable	Color
1	3	+/propina	blanco/verde
2	3	−/anillo	verde
3	2	+/propina	blanco/naranja
4	1	+/anillo	azul
5	1	-/consejo	blanco/azul
6	2	−/anillo	naranja
7	4	+/propina	blanco/marrón
8	4	−/anillo	marrón

Cableado 8P8C ( ANSI/TIA-568 T568B)

Alfiler	Par	Cable	Color
1	2	+/propina	blanco/naranja
2	2	−/anillo	naranja
3	3	+/propina	blanco/verde
4	1	+/anillo	azul
5	1	-/consejo	blanco/azul
6	3	−/anillo	verde
7	4	+/propina	blanco/marrón
8	4	−/anillo	marrón

100BASE-TX es la forma predominante de Fast Ethernet y se ejecuta sobre dos pares de cables dentro de un cable de categoría 5 o superior. La distancia de cable entre nodos puede ser de hasta 100 metros (328 pies). Se utiliza un par para cada dirección, lo que proporciona un funcionamiento full-duplex a 100 Mbit/s 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 de categoría 5 típico contiene cuatro pares y los requisitos de rendimiento de 100BASE-TX no exceden las capacidades incluso del par de peor rendimiento, un cable típico puede transportar dos enlaces 100BASE-TX con un simple adaptador de cableado en cada extremo. ^[6] El cableado se conecta convencionalmente a uno de los estándares de terminación de ANSI/TIA-568 , T568A o T568B. 100BASE-TX utiliza los pares 2 y 3 (naranja y verde).

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

Con el hardware 100BASE-TX, los bits sin procesar, presentados con un ancho de 4 bits sincronizados a 25 MHz en el MII, pasan por una codificación binaria 4B5B para generar una serie de símbolos 0 y 1 sincronizados a una velocidad de símbolo de 125 MHz . La codificación 4B5B proporciona ecualización de CC y modelado de espectro. Al igual que en el caso de 100BASE-FX, los bits se transfieren a la capa de conexión al medio físico mediante 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 se toma prestado de las especificaciones ANSI X3.263 FDDI , con cambios menores. ^[7]

En 100BASE-T1 ^[8] los datos se transmiten a través de un único par de cobre, 3 bits por símbolo, cada uno transmitido como par de código utilizando PAM3. Admite transmisión full-duplex. Se requiere que el cable de par trenzado admita 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. Se desarrolló como Open Alliance BroadR-Reach (OABR) antes de la estandarización IEEE. ^[9]

En 100BASE-T2 , estandarizado en IEEE 802.3y, los datos se transmiten sobre 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 ^[10], lo que permite el funcionamiento en dúplex completo. 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 . ^[11] Esto es necesario para aplanar el ancho de banda y el espectro de emisión de la señal, así como para que coincida con 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 (apareciendo como una secuencia pseudoaleatoria). El mapeo final de los símbolos a los 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 utiliza en 1000BASE-T. ^[5]

100BASE-T4 fue una de las primeras implementaciones de Fast Ethernet. Requería cuatro pares trenzados de cobre 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 estaba limitada a 100 metros. Un par estaba reservado para transmisión y otro para recepción, y los dos restantes cambiaban de dirección. El hecho de que se utilizaran tres pares para transmitir en cada dirección hizo que 100BASE-T4 fuera inherentemente semidúplex. El uso de tres pares de cable le permitió alcanzar 100 Mbps mientras funcionaba a frecuencias portadoras más bajas, lo que le permitió funcionar con cableado más antiguo que muchas empresas habían instalado recientemente para redes 10BASE-T.

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

100BASE-T4 no fue ampliamente adoptado, pero parte de la tecnología desarrollada para él se utiliza en 1000BASE-T . ^[5] Muy pocos concentradores fueron lanzados con soporte 100BASE-T4. Algunos ejemplos incluyen el 3com 3C250-T4 Superstack II HUB 100, IBM 8225 Fast Ethernet Stackable Hub ^[12] e Intel LinkBuilder FMS 100 T4. ^{[13] [14]} Lo mismo se aplica a los controladores de interfaz de red . La conexión de 100BASE-T4 con 100BASE-TX requirió equipo de red adicional.

Propuesto y comercializado por Hewlett-Packard , el estándar 100BaseVG era un diseño alternativo que utilizaba cableado de categoría 3 y un concepto de token en lugar de CSMA/CD. Se planeó su estandarización como IEEE 802.12, pero desapareció rápidamente cuando se popularizó el estándar 100BASE-TX conmutado. Posteriormente, el estándar IEEE fue retirado. ^[15]

VG era similar a T4 en que utilizaba más pares de cables combinados con una frecuencia portadora más baja para permitirle alcanzar 100 mbps en cables de grado de voz. Se diferenciaba en la forma en que se asignaban esos cables. Mientras que T4 usaría los dos pares adicionales en diferentes direcciones dependiendo de la dirección del intercambio de datos, VG en cambio usaba dos modos de transmisión. En uno, el control, se utilizan dos pares para transmisión y recepción como en Ethernet clásico, mientras que los otros dos pares se utilizan para el control de flujo . En el segundo modo, la transmisión, los cuatro se utilizan para transferir datos en una sola dirección. Los concentradores implementaron un esquema de paso de tokens para elegir cuáles de los nodos adjuntos tenían permitido comunicarse en un momento dado, en función de las señales enviadas a él desde los nodos que usaban el modo de control. Cuando se seleccionaba un nodo para que se activara, cambiaría al modo de transferencia, enviaría o recibiría un paquete y volvería al modo de control. ^[15]

Este concepto tenía como objetivo resolver dos problemas. El primero era que eliminaba la necesidad de detección de colisiones y, por lo tanto, reducía la contención en redes concurridas. Si bien cualquier nodo en particular puede verse limitado debido al tráfico pesado, la red en su conjunto no terminaría perdiendo eficiencia debido a las colisiones y las retransmisiones resultantes. Con un uso intensivo, el rendimiento total se incrementó en comparación con los otros estándares. El otro era que los concentradores podían examinar los tipos de carga útil y programar los nodos en función de sus requisitos de ancho de banda. Por ejemplo, un nodo que envía una señal de video puede no requerir mucho ancho de banda, pero requerirá que sea predecible en términos de cuándo se entrega. Un concentrador VG podría programar el acceso en ese nodo para asegurarse de recibir los intervalos de tiempo de transmisión que necesitaba mientras abría la red en todos los demás momentos a los otros nodos. Este estilo de acceso se conocía como prioridad de demanda . ^[15]

Las variantes de fibra utilizan cables de fibra óptica con los tipos de interfaz indicados. Las interfaces pueden ser fijas o modulares, a menudo como SFP ( factor de forma pequeño conectable ).

La velocidad de Fast Ethernet no está disponible en todos los puertos SFP, ^[19] pero algunos dispositivos la admiten. ^{[20] [21]} No se debe asumir que un puerto SFP para Gigabit Ethernet sea compatible con versiones anteriores de Fast Ethernet.

Para que haya interoperabilidad hay algunos criterios que deben cumplirse: ^[22]

• Codificación de línea
• Longitud de onda ^[a]
• Modo dúplex
• Recuento de medios
• Tipo y dimensión del medio

Ethernet 100BASE-X no es compatible con versiones anteriores de 10BASE-F ni es compatible con versiones futuras de 1000BASE-X .

100BASE-FX es una versión de Fast Ethernet sobre fibra óptica . La subcapa dependiente del medio físico (PMD) de 100BASE-FX está definida por la PMD de FDDI , ^[24] por lo que 100BASE-FX no es compatible con 10BASE-FL , la versión de 10 Mbit/s sobre fibra óptica.

100BASE-FX todavía se utiliza para instalaciones existentes de fibra multimodo donde no se requiere más velocidad, como plantas de automatización industrial. ^[17]

100BASE-LFX es un término no estándar para referirse a la transmisión Fast Ethernet. Es muy similar a 100BASE-FX pero alcanza distancias más largas, de hasta 4-5 km, sobre un par de fibras multimodo mediante el uso de un transmisor láser Fabry-Pérot ^[25] que funciona en 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. ^{[26] [27]}

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

Debido a que utiliza 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 su sistema 10BASE-FL y no requieren largas distancias.

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 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 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 es muy similar a 100BASE-LX10 pero logra distancias más largas, hasta 40 km, sobre un par de fibras monomodo debido a una óptica de mayor calidad que la de un 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. ^[28] A veces se lo denomina 100BASE-LH (long haul), y se confunde fácilmente con 100BASE-LX10 o 100BASE-ZX porque el uso de -LX(10), -LH, -EX y -ZX es ambiguo entre proveedores.

100BASE-ZX es un término no estándar pero de múltiples proveedores ^{[29] [ se necesita una mejor fuente ]} 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 trayectoria de la fibra en uso, específicamente la cifra de atenuación en dB por km, la cantidad y calidad de los conectores/paneles de conexión y empalmes ubicados entre los transceptores. ^[30]

• Lista de velocidades de bits de interfaz

• Variaciones comunes de hardware de 100 Mbit/s
• Orígenes e historia de Ethernet
• Descarga gratuita de los estándares IEEE802.3
• Resumen técnico de ProCurve Networking 100BASE-FX