ทฤษฎีและหลักการทำงานของระบบ Ethernet

ทฤษฎีและหลักการทำงานของระบบ Ethernet

ดร.วิรินทร์ เมฆประดิษฐ์สิน

10Base-T

รายละเอียดของอุปกรณ์ เชื่อมต่อบน 10Base-T

ส่วนประกอบภายนอกของ Repeater Hub

ความรู้เกี่ยวกับระบบ Fast Ethernet

100BASE-TX : เครือข่ายที่ใช้สาย UTP CATEGORY 5

100BASE-FX : Fast Ethernet สำหรับการเดินสาย Fiber Optic

อุปกรณ์ที่ใช้เชื่อมต่อบนเครือข่าย Fast Ethernet

กฏกติกาการเชื่อมต่อของ 100BASE-T (TX /T4 และ T2)

10Base-T

10 หมายถึง 10 Mbps ส่วน T หมายถึง Twisted Pair ลักษณะนี้แสดงว่า เป็นระบบเครือข่าย Ethernet ที่ใช้สาย Twisted Pair เป็นสื่อในการส่งสัญญาณ

อุปกรณ์ที่ใช้ใน 10Base-T

ต่อไปนี้เป็นอุปกรณ์ที่ใช้เป็นสื่อในการรับส่งสัญญาณบน 10Base-T

Network Interface Card (NIC) หรือ LAN Card ที่ติดตั้ง 10Base-T Transceiver บน Card ซึ่ง ตัว Card นี้ เราเรียกว่า 10Base-T Ethernet Adapter Card
สาย Transceiver (ใช้ในกรณีที่ใช้แปลงระบบ 10Base-T ให้เข้ากับเครือข่าย 10Base-5)
อุปกรณ์ 10Base-T Transceiver ภายนอก ซึ่งถูกเรียกว่า MAU (Media Attachment Unit)
อุปกรณ์ Repeater ที่ประกอบด้วย 10Base-T Port
สาย UTP ที่ใช้เชื่อมต่อระหว่าง Repeater กับ Network Interface Card

รายละเอียดของอุปกรณ์ เชื่อมต่อบน 10Base-T

ระบบเครือข่าย Ethernet 10Base-T ประกอบด้วยชุดของอุปกรณ์ทางอิเล็คทรอนิคส์ ที่ใช้เพื่อการรับส่งเฟรมบนเครือข่าย ประกอบด้วยอุปกรณ์ที่สำคัญ ดังต่อไปนี้

10Base-T Ethernet Interface

10Base-T Ethernet Interface เป็นแผงวงจรที่ประกอบด้วย ชุดอุปกรณ์ทางอิเล็คทรอนิคส์ ที่ใช้ควบคุมดูแลการรับส่งข้อมูลบนสายสัญญาณ ซึ่งแผงวงจรนี้จะต้องมีการติดตั้งอุปกรณ์ 10Base-T Transceiver เพื่อให้ แผงวงจรนี้ สามารถเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ 10Base-T Repeater ได้โดยตรง โดยใช้สาย UTP เชื่อมต่อเข้ากับ Connector ที่เป็น RJ-45 ของ แผงวงจรหรือ 10Base-T Ethernet Card กับ 10Base-T Repeater

นอกจากนี้ ในกรณีที่ต้องการเชื่อมต่อระบบเครือข่ายแบบ 10Base-5 เข้ากับ 10Base-T เพื่อทำงานร่วมกัน ก็สามารถทำได้โดยการติดตั้ง 10Base-T Transceiver ภายนอกเข้ากับแผงวงจรนี้ (ดูรูปที่ 1)

รูปที่ 1 แสดงลักษณะของ 10Base-T Ethernet Card

สาย Transceiver

สาย Transceiver ในที่นี้ ถูกนำมาใช้ในกรณี ที่ต้องการเชื่อมต่อ 10Base-5 Card เข้ากับระบบเครือข่ายแบบ 10Base-T โดยใช้เชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ Transceiver กับ 10Base-T Repeater

อุปกรณ์ 10Base-T Transceiver

ปกติ 10Base-T Ethernet Card มีการติดตั้ง 10Base-T Transceiver อยู่ในตัวเป็นที่เรียบร้อยแล้ว ซึ่งไม่มีความจำเป็นที่จะต้องติดตั้ง Transceiver เพิ่มเติมอีก นอกเสียจากว่า Ethernet Interface Card ที่เป็นระบบ 10Base-5 ซึ่งติดตั้ง AUI Connector เพียงอย่างเดียว สามารถเชื่อมต่อเข้ากับระบบ 10Base-T ก็ได้ เพียงแต่ติดตั้งอุปกรณ์ Transceiver ภายนอกเท่านั้น

อนึ่ง อุปกรณ์ 10Base-T Transceiver ที่ติดตั้งอยู่ภายนอก มีไว้เพื่อแปลงสัญญาณระหว่าง 10Base-T กับ 10Base-5 ให้สามารถสื่อสารข้อมูลระหว่างกันได้ ลักษณะของ Transceiver นี้จะมีปลายด้านหนึ่งเป็น Connector แบบ AUI ที่เชื่อมตรงเข้ากับ ช่องเสียบ AUI บน Card ส่วนอีกด้านหนึ่งเป็นช่องเสียบแบบ RJ-45 ที่สามารถใช้สาย UTP เชื่อมต่อระหว่าง Transceiver เข้ากับ 10Base-T Repeater ได้โดยตรง ลักษณะของ 10Base-T Transceiver เป็นไปดังรูปที่ 2

รูปที่ 2 แสดงลักษณะภายนอกของ 10Base-T Transceiver

ลักษณะขั้วของสัญญาณและการกลับขั้วของสัญญาณ

สัญญาณที่ใช้รับส่งข้อมูลบนเส้นสาย UTP ของ 10Base-T จะมีขั้วของมัน โดยมีเส้นสัญญาณหนึ่งเส้นสำหรับส่งสัญญาณ (+) และอีกเส้นหนึ่งมีไว้เพื่อส่งสัญญาณ ( - ) ใน Transceiver บางตัว จะมีตัวเลือกพิเศษสำหรับการกลับขั้วของสัญญาณ (Polarity Reversal) โดยสามารถตรวจสอบดูขั้วของสัญญาณในสาย หากตรวจพบว่า มีความผิดพลาดขึ้น ก็จะ ทำการกลับขั้วที่ผิดพลาดนั้นให้ทันที

การสนับสนุนการรับส่งข้อมูลแบบฟูลดูเพล็กซ์

สายสัญญาณของระบบ 10Base-T ปกติจะมีเส้นทางที่ใช้รับส่งข้อมูลแบบอิสระที่สามารถทำงานแบบ
ฟูลดูเพล็กซ์ได้เมื่อต้องการ การรับส่งข้อมูลแบบฟูลดูเพล็กซ์นี้ หมายถึง การรับส่งข้อมูลแบบสวนทางกันระหว่างคอมพิวเตอร์ทั้งสอง การรับส่งของมูลแบบนี้ เป็นไปตามมาตรฐานใน IEEE 802.3x

อย่างไรก็ดี 10Base-5 Ethernet LAN Card ที่เชื่อมต่อกับระบบเครือข่าย 10Base-T โดยการใช้ตัว Transceiver ภายนอก เมื่อมีการเชื่อมต่อเข้ากับ Switching Hub หรือ 10Base-T Repeater อาจประสบกับปัญหา กับการปรับโหมดในการทำงานโดยอัตโนมัติ หาก มีการใช้งานแบบฟูล ดูเพล็กซ์เกิดขึ้น ซึ่งอาจต้องมีการปรับโหมดการทำงานแบบ มือก็ได้

อย่างไรก็ดี การจัดโหมดการทำงานแบบใช้มือ เช่นนี้ อาจนำไปสู่ความผิดพลาดเกี่ยวกับ ความไม่เข้ากันของ โหมดการทำงาน เนื่องจากปกติ Ethernet LAN Card โดยทั่วไป ถูกกำหนดให้ทำงานแบบ ฮาลฟ์ดูเพล็ก (การรับส่ง
ข้อมูล ที่ต่างฝ่ายต่างผลัดกันรับผลัดการส่ง ไม่สามารถรับส่งข้อมูลแบบสวนทางกันได้ ) เท่านั้น ดังนั้น ความไม่เข้ากันสามารถเกิดขึ้นได้เสมอ และความไม่เข้ากันนี้ อาจนำไปสู่ปัญหา อีกประการหนึ่ง ได้แก่ ปัญหา ความผิดพลาดในการรับส่งข้อมูล ปัญหาของ Collision ที่เพิ่มขึ้น รวมทั้งที่ข้อมูลรับส่งบนเครือข่ายสูญหาย ไปโดยไม่มีสาเหตุ เป็นต้น และนี่คือเหตุผลที่ว่า ทำไมผู้ผลิต Ethernet LAN Card จึงกำหนดให้ การทำงานแบบฟูล ดูเพล็กซ์ เป็นข้อเสนอพิเศษเท่านั้น

อุปกรณ์ 10Base-T Transceiver

การเชื่อมต่อกันระหว่างคอมพิวเตอร์ 2 เครื่องสามารถทำได้โดยไม่ต้องการ 10Base-T Repeater เพียงแต่ใช้สาย UTP เชื่อมต่อระหว่างกันได้โดยตรง เพียงแต่ว่า สาย UTP ที่นำมาเชื่อมต่อกันนี้ จะต้องทำสายแบบ Cross Over หรือการกลับสายบางเส้น

ในกรณีที่มีการ เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์หลายๆเครื่องเข้าด้วยกัน เป็นเครือข่าย ก็มีความจำเป็นที่ต้องใช้ 10Base-T Repeater ซึ่งอุปกรณ์ 10Base-T Repeater มีชื่อเรียกเป็นทางการว่า 10Base-T Wiring Concentrator ซึ่งก็มีชื่อที่เรียกกันแบบไม่เป็นทางการว่า 10Base-T Hub นั่นเอง

เหตุผลที่เรียก 10Base-T Repeater เป็น Hub Repeater ก็เนื่องจากว่า อุปกรณ์นี้ไม่เพียงแต่ถูกใช้เพื่อเชื่อมต่อสถานีทำงานต่างๆบนเครือข่ายเข้าด้วยกันแล้ว แต่ยังมีหน้าที่การทำงานต่างๆ เป็นหลัก ดังนี้

ใช้ส่งข้อมูล Repeater จะต้องสามารถเอาท์พุทสัญญาณในรูปแบบ ( Format ) ที่เหมาะสม ไปที่สายสื่อสัญญาณ เพื่อส่งต่อไปยังสถานีปลายทาง ตามมาตรฐาน IEEE 802.3

ใช้รับข้อมูล คล้ายคลึงกับการส่งข้อมูล กล่าวคือตัว Repeater จะต้องสามารถรับสัญญาณที่ส่งเข้ามาในรูปแบบที่มาตรฐาน เช่นกัน

การจัดการกับข้อมูล เป็นหน้าที่หลักอีกประการหนึ่งของ Repeater กล่าวคือ จะต้องสามารถส่งถ่ายสัญญาณระหว่าง Port ต่างๆ โดยปราศจาก Collision ใดๆเกิดขึ้น

การตรวจสอบสัญญาณที่วิ่งเข้ามา ตัว Repeater จะต้องสามารถตรวจพบทันที เมื่อสถานีทำงานใดๆ มีการส่งข้อมูลออกมา โดยอาศัยการตรวจพบสัญญาณ Carrier Sense

การปรับแต่งสัญญาณ เมื่อ Repeater ได้รับสัญญาณเข้ามาแล้ว สัญญาณที่วิ่งเข้ามาที่ Repeater อาจมีปัญหาสัญญาณเพี้ยนก็เป็นได้ โดยมีสาเหตุจากสัญญาณรบกวน แต่ถ้าสัญญาณที่เข้ามา แม้ว่าอาจเพี้ยนบ้าง แต่หากยังมีความแรงพอที่ Repeater สามารถรับได้ ตัว Repeater จะต้องทำหน้าที่ นำส่งสัญญาณไปยัง Port ด้วยสัญญาณที่ผ่านการปรับแต่งให้มีความเพี้ยนน้อยที่สุด โดยใช้ชุดกรองสัญญาณ และการปรับแต่งรูปคลื่นสัญญาณใหม่

การดูแลเกี่ยวกับความผิดพลาด ตัว Repeater จะต้องสามารถตรวจพบความผิดพลาดขณะเชื่อมต่อกับสถานีทำงาน หรือ Node และความผิดพลาดนี้ จะต้องถูกกันออกไป ไม่ให้ไปรบกวน Port อื่นๆ ความผิดพลาดนี้ เกิดขึ้นจากการที่ Node หรือสายสัญญาณ ได้ถูก Disconnect หรือ Node ปิด หรือไม่ก็มีการ Shut Down เกิดขึ้น หรือปัญหาเกิดจากการกราวด์ของสัญญาณที่ไม่ดีเกิดขึ้น ก็เป็นได้

แยกส่วนของปัญหาออกไป หากตัว Node ใดเป็นผู้สร้างลักษณะที่เรียกว่า Collision ออกมา มันจะต้องถูกกันออกไปจาก Node อื่นๆ โดยการปิด Port นั้นๆ เป็นการชั่วคราว ผลก็คือ Port นั้นๆ จะถูกแยกออกไป ไม่สามารถสื่อสารกับ Port อื่นๆได้

สำหรับ Hub Repeater แบบ Fast Ethernet นั้น หากตรวจพบความผิดพลาด ดังต่อไปนี้เกิดขึ้น ก็จะทำการปิด Port บน Repeater ทิ้งไป

False Carrier Event หรือการรับเฟรมของข้อมูลเข้ามาโดยที่เฟรมนั้น ไม่มีช่อง Start Delimiter ซึ่งเป็นปัญหาที่เกิดจากสายสัญญาณ และสัญญาณรบกวนที่สาย

Excessive Collision เกิดขึ้นจากการที่มีจำนวนของ Collision เกิดขึ้นมากกว่า 60 ครั้งใน Port นั้นๆ อย่างไรก็ดี ค่านี้สามารถตั้งได้บน Hub Repeater บางรุ่น หรืออาจเคลียร์ทิ้งได้ ในกรณีที่ Repeater ตรวจพบกิจกรรมการรับส่งข้อมูลบน Port ที่ปราศจาก Collision ยาวนาน เกินกว่า 5 ไมโครวินาทีขึ้นไป หรือช่วงของการ Power Up หรือมีการ Reset ที่ Repeater

Receive Jabber Function หาก Node ใด Node หนึ่งมีการส่งข้อมูลยาวนานเกินไป ตัว Repeater จะต้องสามารถ ขัดจังหวะ การส่งข้อมูลของ Node ลงได้ เราเรียกว่า Jabber ซึ่ง Node ใดก็ตามที่มีการส่งข้อมูลออกมาอย่างต่อเนื่องยาวนานมากกว่า 400 ไมโครวินาทีในแต่ละครั้ง ก็ถือว่ามีการเกิด Jabber ขึ้นแล้ว ซึ่งตามปกติ ขนาดของเฟรมข้อมูลที่ใหญ่ที่สุด จะใช้เวลาในการส่งเพียง 120.56 ไมโครวินาทีเท่านั้น ดังนั้น อะไรก็ตามที่ใช้เวลายาวนานกว่านี้ก็ถือได้ว่า เกิดความผิดพลาดขึ้น เช่นกัน

ส่วนประกอบภายนอกของ Repeater Hub

ส่วนประกอบภายนอกของ Repeater Hub ได้แก่ Port แบบ RJ-45 จำนวนหนึ่ง มีตั้งแต่ 8 Port ไปจนถึง 24 Port หรือมากกว่าก็เป็นได้ นอกจากนี้ ยังประกอบไปด้วย AUI Port (สำหรับ Hub Repeater บางรุ่น) สำหรับเชื่อมต่อร่วมกับระบบเครือข่ายแบบ 10Base-5 หรือ BNC Jack สำหรับเชื่อมต่อระบบเครือข่ายแบบ 10Base-2

ลักษณะการเชื่อมต่อโดยใช้ 10Base-T Hub Repeater

เราสามารถเชื่อมต่อ 10Base-T Hub Repeater ได้หลายรูปแบบ โดยการใช้ Connector ที่ติดตั้ง บน Hub Repeater ต่างๆ ดังต่อไปนี้

การเชื่อมต่อระหว่าง Node หรือสถานีทำงานต่างๆกับ Repeater เป็นการเชื่อมต่อของ Node กับ Hub Repeater เข้าด้วยกันโดยใช้สาย UTP โดยที่ปลายทั้งสองข้างของสาย UTP มีการติดตั้ง RJ-45 Jack ระยะทางระหว่าง Node กับ Hub Repeater สามารถมีความยาวสูงสุด ตามกฏกติกาพื้นฐาน ได้แก่ 100 เมตร อย่างไรก็ดี เราสามารถเชื่อมต่อระหว่างกัน ด้วยความยาวที่มากกว่า 100 เมตร ได้โดยไม่มีปัญหา โดยใช้หลักการคำนวณ Round Trip Delay ซึ่งจะได้กล่าวถึงในโอกาสต่อไป (ดูรูปที่ 3)

รูปที่ 3 แสดงการเชื่อมต่อระหว่าง Node ต่างๆกับ Hub Repeater

การเชื่อมต่อระหว่าง Hub Repeater บน ระบบบัสแบบ 10Base-5 เป็นการใช้ AUI Port ที่ติดตั้งมากับ Hub Repeater บางรุ่น เชื่อมเข้ากับสาย AUI เพื่อต่อเข้ากับ 10Base-5 Transceiver ซึ่งเชื่อมต่อกับสาย Coaxial ที่เป็นบัสบน 10Base-5 (ดูรูปที่ 4)

รูปที่ 4 แสดงการเชื่อมต่อระหว่าง Hub Repeater บนระบบบัสแบบ 10Base-5

การเชื่อมต่อระหว่าง Hub Repeater ด้วยกัน บนระบบบัสแบบ 10Base-2 เป็นการใช้ BNC Jack ที่ติดตั้งมากับ Hub Repeater เชื่อมต่อกันแบบ Daisy Chain หรือพ่วงต่อกันเป็นแบบ
บัส โดยใช้สาย Coaxial อย่างบาง การเชื่อมต่อในลักษณะนี้ ก็เหมือนกันกับการเชื่อมต่อแบบ 10Base-2 Bus ตามปกติ เพียงแต่ว่า Node ที่เชื่อมต่อไม่ใช่สถานีทำงาน แต่เป็น Hub Repeater แทน

รูปที่ 5 แสดงการเชื่อมต่อ Hub Repeater แบบ Daisy Chain

ความรู้เกี่ยวกับระบบ Fast Ethernet

Fast Ethernet เป็นระบบเครือข่าย Ethernet ที่จัดอยู่ในมาตรฐาน IEEE 802.3u เป็นระบบเครือข่ายที่มีความเร็วสูงกว่าระบบ Ethernet แบบ 10 Mbps ทั่วไปถึง 10 เท่า บนสายสัญญาณทำจากสายทองแดงและสาย ใยแก้วนำแสง มีวิธีการเข้ารหัสสัญญาณ และมีย่านความถี่ในการทำงานสูงกว่า อย่างไรก็ดี Fast Ethernet ก็ยังมีข้อจำกัดบางประการ เช่นเดียวกับ 10 Mbps Ethernet ต่อไปนี้เป็น คุณลักษณะการทำงานโดยทั่วไปของ Fast Ethernet

FAST ETHERNET เป็นเครือข่ายที่มีขนาดเล็กมาก โดยมีขนาดของ Network Diameter เพียง 205 เมตร เท่านั้น ถ้าหากใช้สาย ทองแดง แต่ถ้าเป็น Fiber Optic ขนาดของเครือข่ายจะมีขนาด 320 เมตร เมื่อเทียบกับ 10 Mbps Ethernet ซึ่งมีขนาด 500 เมตร

Fast Ethernet ไม่สามารถ ใช้ Coaxial เพื่อสื่อสารข้อมูล ซึ่งแตกต่างกับ 10 Mbps Ethernet ที่สามารถใช้ได้กับสาย Cable ได้หลายแบบ เช่น สาย Coaxial สาย Twisted Pair แบบ UTP และ Fiber Optic ขณะที่ Fast Ethernet สามารถใช้ได้กับ สาย UTP สาย STP และ สาย Fiber Optic เท่านั้น

กฏกติกาการจัดวาง Topology ของ Fast Ethernet ต่างกันกับ 10 Mbps มาก โดยที่ Fast Ethernet 1 Segment สามารถมี Repeater Hub ได้เพียง 1 หรือ 2 เท่านั้นขณะที่ 10 Mbps สามารถ เชื่อมต่อ Repeater Hub ได้หลายๆ ตัว

Fast Ethernet ใช้วิธีการส่งสัญญาณบนสื่อสัญญาณที่แตกต่างจาก 10BASE-T โดยที่ระบบ ทั้งสองสามารถ ทำงาน บน สาย UTP CAT 3,4,5, ซึ่ง 10BASE-Tx ใช้กับ สาย UTP CAT-5 ส่วน 10BASE-T4 ใช้กับ สาย UTP CAT3 CAT4 และ CAT5

อย่างไรก็ดี ทั้ง 10Mbps และ Fast Ethernet ยังมีสิ่งที่เหมือนกัน ดังนี้

ทั้งสองแบบใช้ Frame ข้อมูลที่เหมือนกัน โดย Frame ที่ใช้นั้นมีขนาด 64 ไบต์ ไปจนถึง 1518 ไบต์ รวมทั้ง รายละเอียดของ Frame ก็เหมือนกันหมด ดังนั้นจึงไม่เป็นอุปสรรคต่อการใช้ Application ระหว่างเครือข่าย ทั้งสองแบบ
ทั้งคู่ต่างก็ใช้วิธีการ Access เข้าถึงเครือข่ายแบบ CSMA/CD เช่นเดียวกัน อย่างไรก็ดีแม้ จังหวะสัญญาณการทำงาน ยังมีความแตกต่างกันอยู่บ้าง แต่ Algorithm ยังมีความเหมือนกัน

100BASE-TX : เครือข่ายที่ใช้สาย UTP CATEGORY 5

100BASE-TX ถูกออกแบบมาบนพื้นฐานของมาตรฐาน TP-PMD (ANSI Develope Copper FDDI Physical Layer Dependent Sublayer Technology) มี คุณลักษณะการทำงาน ดังนี้ :

SEGMENT LENGTH : หรือขนาดความยาวสายของแต่ละ Segment ถ้าหากใช้สาย UTP CAT-5 แบบ 2 PAIR จะได้ความยาวที่ 100 เมตร ภายใต้มาตรฐาน EIA/TIA 568 UTP ซึ่งเป็นมาตรฐานการเดินสาย โดยมีคู่สายแรกใช้เพื่อ ส่งข้อมูล ส่วนอีกหนึ่งคู่สายสำหรับการรับข้อมูล

ชนิดของสายสัญญาณ : ความถี่ทางไฟฟ้าของ 10BASE-T คือ 20MHZ ส่วนความถี่ทางไฟฟ้าสำหรับ 100BASE-TX อยู่ที่ 125 MHZ แต่เนื่องจากใช้มีการใช้วิธีการทาง MULTI-LEVEL TRANSMISSION-3 (MLT-3) WAVE Shaping เพื่อลดสัญญาณความถี่จาก 125 MHZ ลงมาเหลือ 41.6 MHZ ทำให้สามารถใช้ CAT-5 UTP ได้สบาย นอกจากนี้ยัง สามารถใช้สาย STP มาตรฐาน IBM TYPE 1 และ DB-9 Connector
Connectors ที่ใช้: - เช่นเดียวกับ 10BASE-T คือ RJ-45

มาตรฐานที่ใช้

-100BASE-Tx เป็น มาตรฐาน IEEE 802.3u ที่กำหนดขึ้นในปี 1995

-100BASE-Tx ใช้ MAC ตัวเดียวกันที่ใช้บน Ethernet ธรรมดา แต่ทำงานเร็วกว่า 10 เท่า

-100BASE-Tx มี มาตรฐานของ Physical Layer 3 ประการได้แก่ 2 UTP Layer และ 1 Multimode Fiber Optic Layer

-เช่นเดียวกับ 10BASE-T และ 10BASE-F ตรงที่ 100Base-Tx มีการเชื่อมต่อแบบ Physical Star

วิธีการเข้ารหัส

100BASE-TX ใช้วิธีการเข้ารหัสแบบ 4B/5B ทำให้เกิดเป็นกระแสของข้อมูลแบบ อนุกรมความเร็ว 125 MHZ เพื่อใช้ในการส่งข้อมูล " การเข้ารหัสแบบ 4B5B จะทำให้ข้อมูลข่าวสาร และข่าสารเกี่ยวกับการควบคุมสามารถถูกแพร่กระจายออกไปในลักษณะของสัญญาลักษณ์พิเศษประกอบขึ้นเป็นกลุ่มของข้อมูล 5 บิต โดยการเอา ข้อมูลขนาด 4 บิตทำการ Map เข้าเป็น รหัส ขนาด 5 บิต ซึ่งจำนวนของสัญญาลักษณ์พิเศษอันนี้ในระบบจะมีได้เพียง 16 สัญญาลักษณ์เท่านั้นที่เหลือเป็น Idle หรือทิ้งไว้ไม่ใช้ ต่อไปนี้เป็นรูปแบบตัวอย่างของการเข้ารหัสแบบ 4B5B

ความแตกต่างระหว่าง 10BASE-T และ 100BASE-T อยู่ตรงที่มาตรฐานของ PHY และ พื้นที่การออกแบบเครือข่าย

100BASE-Tx ยังครอบคลุมคุณลักษณะมาตรฐานของ MII (ซึ่งเป็น Version 100Mbps ) (MII เป็น Interface ในระบบ Digital ที่เชื่อมต่อกับ MAC และ PHY เข้าด้วยกันและยินยอมให้ใช้ Transceiver ภายนอก

4B/5B - หมายถึงทุกๆ 4 บิต ใน 5 บิต จะถูกนำมาใช้เป็น ข้อมูล ส่วนบิตที่ 5 สำหรับ งานควบคุมในระดับ
Physical Layer Control

100BASE-FX : Fast Ethernet สำหรับการเดินสาย Fiber Optic

100BASE-FX ถูกออกแบบให้ใช้กับงานที่ต้องใช้สาย Fiber Optic หรือระบบ FDDI Technology สำหรับงานรับส่งข้อมูลผ่าน Back Bone ความเร็วสูง หรือเพิ่มระยะทางการเชื่อมต่อให้ยาวกว่าเดิม

100BASE-FX (คล้ายกันกับ 100BASE-TX) ตรงที่มีการยืมเอามาตรฐานทางด้าน Physical Layer จาก ANSI X3T9.5 FDDI Physical Layer Media Dependent (FIBER PMD) โดยมีการประยุกต์ใช้งานสาย Fiber Optic แบบ Multimode ขนาด 2-STRAND (62.5/125 nm)
ขนาดของความยาวสูงสุดของสาย fiber ที่ใช้เชื่อมต่อสามารถแปรผันได้

100BASE-FX อนุญาตให้สามารถใช้ MIC/FDDI รวมทั้ง ST Connector แบบเดียวกันที่ถูกนำมาใช้กับ 10BASE-Fกับ FDDI แต่โดยทั่วไปจะให้ใช้ ST-Connector เป็นหลัก

ความยาวสาย : ขนาดความยาวสายสามารถแปรผันกันได้ หากมีการเชื่อมต่อในลักษณะดังนี้ : (ดูรูปที่ 6)

รูปที่ 6 แสดงความยาวของสายตามลักษณะการเชื่อมต่อ
* ความยาวนี้สามารถไปได้ถึง 2000 m หากใช้ Full-duplex

รูปที่ 7 แสดงการเชื่อมต่อแบบ 100Base-FX

-100BASE-FX ใช้วิธีการเข้ารหัสแบบเดียวกับ 100BASE-TX คือ 4B/5B

-100BASE-FX สามารถใช้ทั้ง Multi-mode Fiber หรือ Single Mode Fiber

100BASE-T4 : ระบบเครือข่าย Fast Ethernet ที่ใช้สาย UTP CAT-3 แบบ 4 PAIR

-100BASE-T4 เป็นมาตรฐานใหม่ของ PHY ขณะที่ 100BASE-TX และ FX ทำงานบนพื้นฐานของเทคโนโลยี FDDI 100BASE-T4 ใช้ UTP Category 3

-100BASE-T4 ใช้สาย UTP 4 Pair ที่ใช้กับ Voice หรือ รับส่งข้อมูลแบบ CAT3, 4 หรือ 5 เนื่อง จากสัญญาณความถี่ที่ใช้มีเพียง 25 MHZ ดังนั้น สาย Voice Grade CAT 3 ก็เพียงพอ

-100BASE-T4 ใช้สาย PAIR ครบทั้ง 4 คู่ (8 เส้น) โดยมี 3 PAIR ใช้ในการส่งข้อมูลขณะที่คู่ที่ 4 ใช้
เพื่อเป็นช่องรับเพื่อตรวจสอบ Collision

-100BASE-T4 ไม่เหมือนกับ 10BASE-T และ 100BASE-TX ตรงที่ไม่มีการกำหนดแน่ชัดว่าสาย PAIR คู่
ไหนใช้รับหรือส่งข้อมูล ด้วยเหตุนี้จึงรับส่งข้อมูลแบบ full-duplex ไม่ได้

-100BASE-T4 ใช้ RJ-45 Connector 8 ขา

-ความยาวสูงสุดของ Segment สำหรับ 100BASE-T4 คือ 100m และได้มาตรฐานการเดินสาย EIA-568

-100BASE-T4 ใช้วิธีการเข้ารหัสแบบ 8B/6T ซึ่งทำงานได้ดีกว่า Manchester Encoding

ข้อดีที่เหนือกว่า 10BASE-T

ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น

ใช้สาย PAIR มากกว่า (3ต่อ1) 3.0 เท่า
ประสิทธิภาพในการเข้ารหัส (8B/6T) 1.33 เท่า
เพิ่ม Baud Rate (25 vs 10 Mbaud) 2.5 เท่า
Throughput ที่เพิ่มขึ้น (3.0x1.33x2.5) 10 เท่า

จากตารางภาพบนเป็นการใช้หลักการ 8B6T Block Coding แต่ละ Block ของข้อมูลที่เข้ามา 8 บิตจะ ถูกแปลงเป็นสัญญาลักษณ์ 6 กลุ่มที่เรียกว่า Ternary Group และ Output Code Group อันเป็นผลมาจาก รหัสแบบ 8B6T ไหลออกไปที่ ช่องทางข้อมูลแบบขนาน 3 ช่องทางบนสาย Pair UTP ทั้ง 3 Pair ดังนั้น อัตราความเร็วข้อมูลที่วิ่งบนสายแต่ละ Pair จะเท่ากับ 100Mbit/3 = 33.33Mbps

เนื่องจาก 6 บิต แทนที่โดย ตำแหน่ง 8 บิต ดังนั้น อัตราของสัญญาณ หรือ Band Rateจะเท่ากับ
33Mbps x 6/8 = 25MHZ

100BASE- T2 FAST ETHERNET FOR 2 PAIR CATEGORY 3 UTP

-เนื่องจากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีของระบบ DSP และ IC. จึงมีความเป็นไปได้ที่จะส่งถ่ายข้อมูลที่
ความเร็ว 100Mbit/s โดยใช้สาย CAT 3 เพียง 2 คู่เท่านั้น

-100BASE - T2 ยังมิใช่มาตรฐาน IEEE แต่กำลังอยู่ในระหว่างการพัฒนา และคาดว่าจะได้รับมาตรฐาน 802.3Y ที่ปลายปี 1996

-100BASE - T2 : ประยุกต์ใช้สาย UTP = PAIR แบบ CAT.3,4,5

-คล้ายกับ 10BASE-2 และ 100BASE-TX ตรงที่สาย 1 PAIR ใช้รับ และอีก 1 PAIR ใช้ส่งข้อมูลด้วยเหตุนี้ การทำ Full-duplex จึงมีความเป็นไปได้.

-ใช้ Connector RJ-42 ชนิด 8 Pin แบบเดียวกับ 10BASE-T และ 100BASE-TX

-ความยาวสายสูงสุดของ SEGMENT คือ (100BASE-T2) = 100 m และเป็นไปตามมาตรฐาน EIA 568

-100BASE-T2 คล้ายกับ 100BASE-TX ตรงที่ใช้ Multilevel Signal Encoding (MLT-3) แค่เพื่อให้สอดคล้องกับสาย Cable ที่มีคุณภาพต่างๆ 100BASE-T2 จึงใช้แบบแผนการเข้าระหัส 5-level เรียกว่า PAM5X5 (PAM = Pulse Amplitude Modulation)

-100BASE-T2 สามารถใช้สาย 25 PAIR Bundles

-Connector ที่ใช้ : สายที่ใช้เพื่อการส่งข้อมูล อยู่ที่ Pin 1/2 และ สายที่ใช้รับข้อมูลที่ขา 3/6 เช่นเดียวกับ
10BASE-T

อุปกรณ์ที่ใช้เชื่อมต่อบนเครือข่าย Fast Ethernet

อุปกรณ์ Repeater

อุปกรณ์ Repeater ใน Fast Ethernet มีไว้เพื่อเพิ่มขยายความยาว และ Topology ของเครือข่าย โดยการเชื่อม Segment ต่างๆ เข้าด้วยกันเป็น Segment ขนาดใหญ่ ความแตกต่างของ Repeater ที่สำคัญระหว่าง Ethernet ธรรมดากับ Fast Ethernet ตรงที่ขนาดของเครือข่ายที่ใหญ่ที่สุด ซึ่งจากเดิม 2500 เมตรบน Ethernet ธรรมดา เป็น 205 เมตร บน Fast Ethernet ความแตกต่างอีกประการหนึ่ง ได้แก่การที่ Fast Ethernet มีการแบ่งชนิดของ Repeater ออกเป็น Class ได้แก่ Class I และ Class II

ความแตกต่างระหว่าง Class I และ Class II Repeater

Class I Repeater

Class I Repeater สามารถนำมาใช้เพื่อเชื่อม ต่อกับสถานีทำงาน ต่างๆบนเส้นสัญญาณหลากชนิด เป็น Repeater ที่มี Delay ค่อนข้างมาก เนื่องจากจะต้องทำหน้าที่ ถอดรหัสสัญญาณที่เข้ามายัง พอรต์อินพุท จากนั้น ก็จะเข้ารหัสซ้ำอีกครั้ง จากนั้นก็จะส่งออกไปที่พอรต์เอาท์พุท การทำเช่นนี้ จะทำให้ Repeater Class I มีค่า Delay ค่อนข้างมาก ซึ่งโดยทั่วไปจะมีค่า Delay อยู่ที่ 168 Bit Time และการที่มี Delay มากขนาดนี้ ก็จะทำให้ Class I Repeater ไม่สามารถเชื่อมต่อกับ Class I Hub Repeater อื่นๆได้อีก ดังนั้น การเชื่อมต่อเครือข่ายจะเป็นรูปแบบ Hub Standalone พ่วงต่อกับ Hub Repeater อื่นๆได้อีก

อย่างไรก็ดี การที่ Class I Repeater ทำหน้าที่แปลงสัญญาณที่แตกต่างกัน เช่นนี้ จึงทำให้ Class I Repeater Hub สามารถเชื่อมต่อ สถานีทำงานอื่นๆที่ใช้ LAN Card ที่แตกต่างกัน เช่น 100BASE-TX กับ 100BASE-T4 เป็นต้น
Repeater Hub ที่เป็นแบบ Stackable มักจะเป็นแบบ Class I ทั้งสิ้น

Class I Repeater อาจมีทุกพอรต์เป็นแบบ 100BASE-T4 หรือทุกๆพอรต์เป็น 100BASE-TX ก็เป็นได้ หรือ Repeater บางตัวอาจมี พอรต์ทั้ง 2 ประเภทอยู่ใน Hub เดียวกันก็ได้ บางครั้งเขาเรียก Hub Repeater แบบนี้ว่า Translational Repeater

รูปที่ 8 แสดงโครงสร้างการทำงานภายในของ Class I Repeater

Class II Repeater

Class II Repeater ไม่มีการถอดสัญญาณที่วิ่งเข้ามาที่ Hub แต่กลับขยายสัญญาณที่วิ่งเข้ามาที่ Hub แทน จากนั้นก็ทำการส่งออกไปที่พอรต์เอาท์พุท โดยไม่มีการถอดรหัสหรือแปลงสัญญาณใดๆ ทั้งสิ้น ลักษณะเช่นนี้ จะทำให้ Class II Hub Repeater มีค่าหน่วงเวลาหรือ Delay น้อยลง และเมื่อมีค่า Delay น้อยลงก็จะทำให้ สามารถพ่วงต่อ Class II Hub ด้วยกันถึง 2 ตัว แต่มีข้อเสียคือ สถานีทำงานทุกเครื่องที่นำมาเชื่อมต่อกับ Repeater Hub นี้จะต้องเป็นระบบเดียวกัน เช่น 100Base-TX กับ 100BASE-TX ด้วยกัน หรือ 100BASE-T4 กับ 100BASE-T4 อย่างใดอย่างหนึ่ง

ค่าหน่วงเวลา (Delay) ของ Class II Hub Repeater อยู่ที่ 92 Bit Time ซึ่งเป็นค่า Delay ที่เกิดขึ้นจากสัญญาณที่เข้ามาทางพอรต์อินพุท แล้วออกไปทางเอาท์พุท