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1、上海交通大学计算机系 计算机组网原理计算机组网原理 原理篇计算机组网原理 原理篇第四章 100Mb/s快速以太网组网技术第四章 100Mb/s快速以太网组网技术上海交通大学计算机系 计算机组网原理笫笫3章重点回顾章重点回顾?以太网工作原理以太网工作原理 CSMA/CD?碰撞槽时间及最小帧长度的计算碰撞槽时间及最小帧长度的计算?曼彻斯特编码的原理及优点曼彻斯特编码的原理及优点?10BaseT的技术特点的技术特点?集线器工作原理及功能集线器工作原理及功能上海交通大学计算机系 计算机组网原理本章重点本章重点?100M以太网与以太网与10M以太网的兼容性以太网的兼容性?100M以太网为什么采用新的编码
2、以太网为什么采用新的编码?100M以太网的网段长度（即跨距）以太网的网段长度（即跨距）?自动协商机制自动协商机制上海交通大学计算机系 计算机组网原理第四章 100Mb/s快速以太网组网技术第四章 100Mb/s快速以太网组网技术100Mbps以太网又称快速以太网。100Mbps以太网又称快速以太网。 100Mbps以太网的帧格式、CSMA/CD工作方式与 10Mbps以太网完全一致。100Mbps以太网的帧格式、CSMA/CD工作方式与 10Mbps以太网完全一致。 ? 物理层标准物理层标准 ? 编码编码 ? 跨距跨距 ? 10Mbps与100Mbps自适应10Mbps与100Mbps自适应上
3、海交通大学计算机系 计算机组网原理4.1 快速以太网体系结构4.1 快速以太网体系结构1. 物理层标准1. 物理层标准 不同介质的标准不同介质的标准100BASET2100BASET2100BASET4100BASET4100BASEFX100BASEFX100BASETX100BASETX2对3类UTP2对3类UTP4对3类UTP4对3类UTP光纤光纤2对5类UTP2对5类UTPMAC子层MAC子层4种不同的100Mb/s以太网物理层4种不同的100Mb/s以太网物理层最常用的是5类非屏蔽双绞线UTP和光纤最常用的是5类非屏蔽双绞线UTP和光纤上海交通大学计算机系 计算机组网原理2 编码2
4、编码降低波特率降低波特率? 100BASE TX和100BASE FX：4B/5B码（二对线）100BASE TX和100BASE FX：4B/5B码（二对线） 100M * 5/4 = 125 M baud100M * 5/4 = 125 M baud ? 100BASE T4：8B6T码（四对线）100BASE T4：8B6T码（四对线） 100M * 6/8 * 1/3 = 25 M baud100M * 6/8 * 1/3 = 25 M baud ? 100BASE T2：PAM 5 * 5 （二对线）100BASE T2：PAM 5 * 5 （二对线） 25 M baud25 M b
5、aud上海交通大学计算机系 计算机组网原理预备知识：NRZ 和 NRZI预备知识：NRZ 和 NRZI0100011NRZ0100011NRZNRZINRZINRZI码有很好的接收可靠性NRZI码有很好的接收可靠性上海交通大学计算机系 计算机组网原理预备知识：波特率和比特率预备知识：波特率和比特率波特率：线路上信号每秒变化的次数 单位：波特baud 注意与比特率（又称信号传送速率）的区别 比特率：每秒传输二进制数据的位数 单位：比特/秒bps波特率与比特率的关系： C ：比特率B：波特率 n：调制电平数或线路的状态数，为2的整数倍希望在低波特率的情况下获得高的比特率，这样能降 低对线路的要求。
6、波特率：线路上信号每秒变化的次数 单位：波特baud 注意与比特率（又称信号传送速率）的区别 比特率：每秒传输二进制数据的位数 单位：比特/秒bps波特率与比特率的关系： C ：比特率B：波特率 n：调制电平数或线路的状态数，为2的整数倍希望在低波特率的情况下获得高的比特率，这样能降 低对线路的要求。nBC2log=上海交通大学计算机系 计算机组网原理4B/5B码4B/5B码上海交通大学计算机系 计算机组网原理MLT-3编码MLT-3编码对双绞线的100BASETX来说，为减少线路上的辐射，对双绞线的100BASETX来说，为减少线路上的辐射， 对4B/5B编码后的信号进一步采用MLT-3编码
7、处理，步骤对4B/5B编码后的信号进一步采用MLT-3编码处理，步骤 如下：如下：1) 将NRZI信号转换回NRZ1) 将NRZI信号转换回NRZ 2) 置乱：对比特流进行置乱处理，产生均匀的频谱分 布2) 置乱：对比特流进行置乱处理，产生均匀的频谱分 布 3) 编码：用三级电平表达二进制数3) 编码：用三级电平表达二进制数上海交通大学计算机系 计算机组网原理当前半位元组当前半位元组4B/5B编码器扰码器MII TXD 发送数据4位数 据5B数据并-串转换125Mb/s NRZIMLT-3编码100BASE-TX 数据编码及发送数据编码及发送上海交通大学计算机系 计算机组网原理8B6T码8B6
8、T码8B6T 编码器8B6T 编码器8B（100Mbps）8B（100Mbps）分路器分路器6T（25M boud）6T（25M boud）6T（25M boud）6T（25M boud）6T（25M boud）6T（25M boud）上海交通大学计算机系 计算机组网原理4.2 快速以太网系统组成4.2 快速以太网系统组成上海交通大学计算机系 计算机组网原理4.3 快速以太网与10BASET/FL性能比较4.3 快速以太网与10BASET/FL性能比较上海交通大学计算机系 计算机组网原理4.4 快速以太网系统的跨距4.4 快速以太网系统的跨距100M以太网的传送速率是10M以太网的10倍， 所
9、以同样的帧长度在100M以太网中的发送时间只 有10M以太网的1/10。100M以太网的传送速率是10M以太网的10倍， 所以同样的帧长度在100M以太网中的发送时间只 有10M以太网的1/10。 根据前一章的分析，可知跨距与最小帧长 度的关系，所以在快速以太网中跨距近似为10M以 太网的1/10。根据前一章的分析，可知跨距与最小帧长 度的关系，所以在快速以太网中跨距近似为10M以 太网的1/10。HUBHUBPCPCPCPCHUBHUBPCPCPCPCHUBHUB100m100m100m100m5m200米205米100m100m100m100m5m200米205米上海交通大学计算机系 计算
10、机组网原理根据第根据第3章的计算并考虑章的计算并考虑N个中继 器的延迟时间个中继 器的延迟时间Slot time = 2( + tPHY+N t中继器)因Lmin/R = Slot time， = S/v 所以Lmin/R = 2 (S/v+ tPHY+N t中继器)得：S=v(Lmin/R 2tPHY 2N t中继器)21上海交通大学计算机系 计算机组网原理光纤介质的快速以太网跨距光纤介质的快速以太网跨距上海交通大学计算机系 计算机组网原理在光纤介质中为什么加了中继器反而使跨距缩短？在光纤介质中为什么加了中继器反而使跨距缩短？根据前章分析，跨距与碰撞检测时间相关，即与 信号在介质上传播的时间
11、相关。增加中继器后， 中继器上有延迟时间，占用了介质上的传播时间， 因而介质长度减少，缩短了跨距。根据前章分析，跨距与碰撞检测时间相关，即与 信号在介质上传播的时间相关。增加中继器后， 中继器上有延迟时间，占用了介质上的传播时间， 因而介质长度减少，缩短了跨距。双工方式工作时，因没有碰撞冲突，不需考虑碰 撞检测时间，跨距仅受信号传播衰减的影响，所 以跨距可增加到2km。双工方式工作时，因没有碰撞冲突，不需考虑碰 撞检测时间，跨距仅受信号传播衰减的影响，所 以跨距可增加到2km。上海交通大学计算机系 计算机组网原理4.5 自动协商与10Mb/s或100Mb/s自适应功能4.5 自动协商与10Mb
12、/s或100Mb/s自适应功能网卡、HUB、交换机端口可自动适应10Mb/s和100Mb/s速率。网卡、HUB、交换机端口可自动适应10Mb/s和100Mb/s速率。4.5.1 自动协商4.5.1 自动协商 两个通信端口之间通过特殊的编码脉冲进行协商。两个通信端口之间通过特殊的编码脉冲进行协商。NLP（正常链路脉冲）：NLP（正常链路脉冲）： 10M以太网中用于链路完整性测试10M以太网中用于链路完整性测试8ms8ms1616上海交通大学计算机系 计算机组网原理FLP（快速链路脉冲）FLP（快速链路脉冲）100M以太网中用于自动协商100M以太网中用于自动协商16168ms8ms1733个脉冲
13、1733个脉冲奇数编号的脉冲为时钟脉冲，用于同步。奇数编号的脉冲为时钟脉冲，用于同步。 偶数编号的脉冲为数据脉冲，共16个脉冲（2、4、6偶数编号的脉冲为数据脉冲，共16个脉冲（2、4、632）， 构成一个16位的LCW（链路代码字）。32）， 构成一个16位的LCW（链路代码字）。时钟脉冲总是存在。时钟脉冲总是存在。 数据脉冲中LCW的值为1，则脉冲出现；LCW的值为0，则脉冲 不出现。数据脉冲中LCW的值为1，则脉冲出现；LCW的值为0，则脉冲 不出现。上海交通大学计算机系 计算机组网原理协商过程协商过程当端口相连，并加电后，双方就通过LCW进行协商， 协商完成后，FLP就不再出现。 自动
14、协商优先级如下：当端口相连，并加电后，双方就通过LCW进行协商， 协商完成后，FLP就不再出现。 自动协商优先级如下：上海交通大学计算机系 计算机组网原理4.5.2 10Mb/s或100Mb/s自适应4.5.2 10Mb/s或100Mb/s自适应通过FLP协商通过FLP协商 通过FLP与NLP协商通过FLP与NLP协商上海交通大学计算机系 计算机组网原理4.6 组网典型连接解决方案4.6 组网典型连接解决方案上海交通大学计算机系 计算机组网原理等价拓扑结构等价拓扑结构SWSWHUBHUBHUBHUBHUBHUBSWSW光纤光纤第2层第3层第4层第1层UTP 100mUTP 100m第2层第3层第4层第1层UTP 100mUTP 100m
