Fast EtherNet

가. 정의

이더넷의 전송 속도(10Mbps)의 한계를 인식하고, IEEE 위원회는 이더넷만큼 신뢰성이 있고, 고속전송이 가능한 새로운 표준의 필요성을 인식했다. 그래서 Ethernet보다 10배나 빠른 Fast Ethernet이 나오게 되었다. 글자 그대로 분석해 보면 이더넷이 하나의 패킷을 보내는 시간동안 Fast Ethernet은 10개의 패킷을 보낸다고 이해할 수가 있다.

나. 종류

100BASE-TX: 카테고리 5 UTP케이블에서 동작하도록 디자인 되었다.
이 기술의 특징은 4쌍의 동선 중 2쌍만 사용하도록 되어 있다는 것이다. 모든 10BASE-T 이더넷 설치 시 100BASE-TX와 같은 2쌍의 동선을 사용하므로, 10BASE-T를 사용하고 있다면 100BASE-TX도 문제없이 운용할 수가 있다.
100BASE-T4: 카테고리 3 또는 4 UTP 케이블을 사용하고 있고 계속 사용하기를 바라는 유저들에게는 100BASE-T4가 답이 될 수 있다. 100BASE-TX와 다른점은 4쌍의 동선을 모두 사용한다는 점이다.
100BASE-FX: 기존에 포설되어진 광케이블을 사용하기 위해서 Fast Ethernet은 62.5/125 마이크론 멀티모드 광섬유를위한 물리적 사양과 3가지 타입의 커넥터 : ST,SC,MIC 등의 물리적 사양을 포함하고 있다. 불행하게도 100BASE-FX는 10Mbps이더넷의 광섬유를 사용한 전달보다 거리제한이 더 크다. 이러한 제한을 극복하기 위해서 많은 개발사들은 10Mbps 광섬유 전달만큼 멀리 전송이 가능한 전이중 광섬유 연결을 내놓고 있다.
100VG-AnyLAN: Hewlett-Packard와 AT&T에 의해서 개발되었으며, 데이터의 제어는 CSMA/CD 대신 디맨드 프라이어리티 방식을 사용한다. 이더넷 100VG-AnyLAN은 네쌍의 UTP케이블을 사용하는 데 10Base-T의 두쌍의 UTP케이블 시스템에서 100Base-AnyLAN으로의 성능 향상을 시도할 수 있다.

다. Ethernet과의 유사성

Fast Ethernet과 Ethernet은 Fast Ethernet으로의 전이를 쉽게 하는 많은 동일한 기술을 사용하고 있다. 많은 특징들을 공유함으로 해서 Fast Ethernet과 Ethernet 은 같은 RJ-45포트에서 동작한다.

Packet format
CSMA/CD
케이블링
100BASE-TX Pinout
Common Mode Rejection

A) 동일한 Packet 포맷
Fast Ethernet은 Ethernet과 동일한 header와 trailer를 사용한다.

B) 동일한 케이블링
100BASE-TX를 위해서 표준 케이블과 크로스케이블 둘 다, 10BASE-T의 케이블 규칙과 동일하다. 이것은 지금 사용중인 카테고리 5 UTP케이블이 100Mbps 로 동작해도 문제가 없음을 의미한다. 단지 한가지 이슈가 해결되어야 하는데 그것은 100Mbps로 사용중일 때는 나머지 두 쌍으로 전화라인이나 다른 목적으로 쓸 수가 없다.
이더넷 표준은 1:1 접속일 때 사용되지 않는 케이블도 RJ-45잭에 연결되어 있어야 함을 권고한다.

C) 동일한 통계자료
수천명의 사람들이 아답타, 스위치와 다른 네트워크 장비들에 의한 에러 통계자료를 기초로 하여 Ethernet 네트워크 문제를 분명히 하는데 노력을 해 왔다. 이러한 연구와 훈련은 Fast Ethernet에도 똑같이 적용된다.
예를 들어서 ethernet에서 충돌(Collision)이 발생하면, 너무 많은 리피터가 있거나, 너무 많은 케이블이 있음을 의미한다. 이것은 FastEthernet에서도 마찬가지다.

라. Ethernet과의 차이점

데이터 전송이 10배 증가하게 되면 데이터 전송을 담당하는 물리적인 부분에 어떤 차이점을 기대할 수 있다. 실제로 3가지의 중요한 차이가 있다.

A) 100BASE-T4로 바꾸면 100Mbps의 속도로 카테고리 3또는 4 케이블을 사용할 수 있다.
B) 물리 층의 변화로 인하여 동선으로부터 전자기적 방사를 최소한으로 줄이기 위한 FCC요구를 여전히 만족시키면서 고속의 전송을 보장한다.
C) Cable Budget(케이블 거리와 리피터의 수)

마. 케이블링 규칙

Ethernet과는 달리, Fast Ethernet은 2개 클래스의 리피터를 가진다. Class I 리피터는 Class II 리피터보다 느린데 각 벤더들이 Class I리피터에 특별한 기능들을 부가하도록 허용했기 때문에 처리하는데 시간이 많이 걸린다.

Class I 리피터의 예.

단일 Class I리피터로 동작하는 stacking된 Hub
혼합되어 구성된 T4와 TX 또는 T4와 FX Hub
단일 T4 Hub

Class II 리피터의 예

단일 100BASE-TX Hub
단일 100BASE-FX Hub
혼합된 100BASE-TX와 100BASE-FX Hub

Q> 이런 케이블링 규칙을 기반으로 하여 Delay time에 대한 최대 Collision domain을 살펴보자.

Fast Ethernet Cable 길이 계산

A) 조건
1. 모든 Copper segment는 100m 이하여야 한다
2. Fiber segment 는 412m 이하이다(half-duplex인경우)
3 모든 Delay time(Round Trip Delay Time)은 합산하여 512bit time을 넘어서는 안된다. 또한 512에 0-4의 여유가 있어야 한다. 각 장비의 delay time이 다를 수 있기 때문이다

B) 각각의 Delay time
Catagory 5 Tx Cable meter 당 1.112
Fiber Optic Cable meter 당 1
Class I repeater 140
Class II repeater 92
2 TX/FX DTE 100
Category 3 TX meter 당 1.14
1 T4와 1 TX/FX DTE 127

A,B =>미터당 최대 Collision domain

리피터 타입 Copper Fiber Copper와 Fiber Copper와 Fiber
(T4와 FX) (TX와 FX)

D) TE-DTE 1 Seg 100 412 N/A N/A
1 Class I 리피터 200 272 230b 260.8b
1 Class II 리피터 200 320 N/Ac 308.8b
2 Class I 리피터 205 228 N/Ac 216.2d

b: 100meter copper link와 1 fiber link
c: 적용되지 않는 경우: 일반적으로 T4와 FX는 Class II 리피터와 같이 연결될 수 없음
d: 105 meter의 copper연결과 1 fiber 연결이라 가정하라

위에 명기된 조건과 Delay Time으로 계산한 결과, 미터당 최대 Collision domain을 계산할 수 있었다. 이는 기본 네트웍 케이블링의 중요한 자료가 된다.

바. 패스트 이더넷의 장점

똑같은 CSMA/CD 액세스 방법을 사용하고 같은 프레임구조와 MAC 기능을 사용함.
허브기반의 아키텍쳐를 계속 사용할 수 있다.
Unshielded Twisted-pair(UTP)케이블 위에서 실행됨.
똑같은 네트웍 관리 툴을 사용할 수 있다.
기존 MIS 프로그램과 경험을 활용
60개 벤더를 포함한 폭 넓은 지원.