Fast Ethernet đóng vai trò quan trọng trong việc tăng tốc độ truyền dữ liệu và cung cấp khả năng kết nối mạng nhanh chóng cho các doanh nghiệp và người dùng cá nhân. Trên cơ sở của Ethernet gốc, Fast Ethernet đã mang lại những cải tiến đáng kể, nâng cao hiệu suất truyền thông và mở ra một kỷ nguyên mới của mạng tốc độ cao. Hãy cùng Việt Tuấn tìm hiểu về Fast Ethernet và những ưu điểm trong bài viết này nhé.

*Fast Ethernet là gì? Cấu tạo của Fast Ethernet có gì?*

1. Fast Ethernet là gì?

Fast Ethernet là một trong các phiên bản của tiêu chuẩn Ethernet, cho phép truyền dữ liệu với tốc độ trên 100 megabit mỗi giây trên mạng cục bộ (LAN). Nó được ra mắt vào năm 1995 và là kết nối mạng nhanh nhất trong thời điểm đó.

Fast Ethernet còn được gọi là 100 Base X hoặc Ethernet 100 Mbps và được định nghĩa bởi giao thức IEEE 802.3u.

2. Cấu tạo của Fast Ethernet có gì?

Fast Ethernet là một phiên bản mở rộng của tiêu chuẩn Ethernet 10 megabit. Nó hoạt động trên cáp xoắn đôi hoặc cáp quang trong một mạng nối sao dạng bus, tương tự như tiêu chuẩn IEEE 802.3i gọi là 10BASE-T, là sự tiến hóa của 10BASE5 (802.3) và 10BASE2 (802.3a).

Thiết bị Fast Ethernet thường tương thích ngược với các hệ thống 10BASE-T hiện có, cho phép nâng cấp plug-and-play từ 10BASE-T. Hầu hết các switch và thiết bị mạng khác với cổng hỗ trợ Fast Ethernet có thể thực hiện tự động đàm phán (autonegotiation), cảm nhận thiết bị 10BASE-T và đặt cổng thành 10BASE-T half duplex nếu thiết bị 10BASE-T không thể thực hiện tự đàm phán.

Tiêu chuẩn chỉ định sử dụng CSMA/CD cho kiểm soát truy cập phương tiện truyền thông. Chế độ full duplex cũng được chỉ định và trong thực tế, tất cả các mạng hiện đại sử dụng switch Ethernet và hoạt động ở chế độ full duplex, ngay cả khi các thiết bị cũ sử dụng half duplex vẫn còn tồn tại.

Một bộ chuyển đổi Fast Ethernet có thể được chia thành hai phần: trình điều khiển truy cập phương tiện (MAC) và giao diện lớp vật lý (PHY). MAC thường được kết nối với PHY bằng một giao diện song song đồng bộ 25 MHz 4 bit được gọi là media-independent interface (MII), hoặc một biến thể 50 MHz 2 bit gọi là reduced media independent interface (RMII).

Trong một số trường hợp hiếm, MII có thể là một kết nối bên ngoài nhưng thường là một kết nối giữa các vi mạch trong một bộ chuyển mạng hoặc thậm chí hai phần bên trong một vi mạch duy nhất. Các thông số kỹ thuật được viết dựa trên giả thiết rằng giao diện giữa MAC và PHY sẽ là MII nhưng không yêu cầu điều đó. Các hub Fast Ethernet hoặc Ethernet có thể sử dụng MII để kết nối với nhiều PHY cho các giao diện khác nhau.

MII giới hạn tốc độ bit dữ liệu tối đa lý thuyết cho tất cả các phiên bản của Fast Ethernet là 100 Mbit/s. Tốc độ thông tin thực tế được quan sát trên các mạng thực tế thấp hơn tốc độ tối đa lý thuyết này, do header và trailer cần thiết (địa chỉ và các bit kiểm tra lỗi) trên mỗi khung Ethernet và khoảng thời gian giữa các gói tin.

Xem thêm: Tốc độ mạng bao nhiêu là nhanh? Cách đo tốc độ mạng

3. Tốc độ đường truyền của Fast Ethernet

Fast Ethernet hỗ trợ và cung cấp tốc độ truyền dữ liệu 100 Mbps. Ban đầu, nó được thiết kế cho các mạng sử dụng cáp xoắn đôi đồng và bao gồm các tiêu chuẩn 100 Base-TX, 100 Base-T4 và 100 Base-T2.

Độ dài tối đa của cáp đồng trong Fast Ethernet là 100 mét và hỗ trợ nhiều loại cáp khác nhau. Các tiêu chuẩn Fast Ethernet sử dụng sợi quang như 100 Base-FX, 100 Base-SX, 100 Base-BX và 100 Base-LX10 để truyền dữ liệu. Phạm vi của Fast Ethernet qua cáp quang có thể từ 400 yard đến tối đa 25 dặm.

Fast Ethernet hoàn toàn tương thích ngược với mạng 10 Base-T.

4. Tìm hiểu về các tiêu chuẩn của Fast Ethernet

100BASE-T là một trong các tiêu chuẩn Fast Ethernet dành cho cáp xoắn đôi, bao gồm: 100BASE-TX (tốc độ 100 Mbps qua cáp Cat5 hoặc tốt hơn), 100BASE-T4 (tốc độ 100 Mbps qua cáp Cat3 hoặc tốt hơn, không còn được sử dụng), 100BASE-T2 (tốc độ 100 Mbps qua cáp Cat3 hoặc tốt hơn, cũng không còn được sử dụng).

Độ dài của một đoạn cáp 100BASE-T được giới hạn là 100 mét (328 ft) (giới hạn tương tự như 10BASE-T và Gigabit Ethernet). Tất cả đều hoặc đã là các tiêu chuẩn theo IEEE 802.3 (được chấp thuận vào năm 1995). Hầu hết các hệ thống 100BASE-T đều sử dụng 100BASE-TX.

100BASE-TX

100BASE-TX là dạng phổ biến nhất của Fast Ethernet và được truyền qua hai cặp dây bên trong cáp Cat5 hoặc tốt hơn. Mỗi đoạn mạng có thể có khoảng cách cáp tối đa là 100 mét (328 ft). Một cặp dây được sử dụng cho mỗi hướng, cung cấp hoạt động song công với thông lượng 100 Mbit/s trong mỗi hướng.

Tương tự như 10BASE-T, các cặp dây hoạt động trong một kết nối tiêu chuẩn được kết thúc trên chân 1, 2, 3 và 6. Vì một cáp Cat5 thông thường chứa 4 cặp dây, nó có thể hỗ trợ hai liên kết 100BASE-TX với một bộ chuyển đổi cáp. Cấu hình cáp được dây theo tiêu chuẩn kết nối ANSI/TIA-568, T568A hoặc T568B. Điều này đặt các cặp dây hoạt động trên các cặp màu cam và xanh lá cây (cặp thứ hai và thứ ba theo tiêu chuẩn).

Cấu hình của mạng 100BASE-TX rất giống với 10BASE-T. Khi được sử dụng để xây dựng một mạng cục bộ, các thiết bị trên mạng (máy tính, máy in,...) thường được kết nối với một hub hoặc switch, tạo thành mạng hình sao. Ngoài ra, cũng có thể kết nối trực tiếp hai thiết bị bằng cáp chéo. Với các thiết bị hiện đại, cáp chéo thường không cần thiết vì hầu hết các thiết bị hỗ trợ tự động đàm phán cùng với auto MDI-X để chọn và khớp tốc độ, chế độ song công và kết hợp.

Cấu hình cáp được dây theo tiêu chuẩn kết nối ANSI/TIA-568, T568A hoặc T568B

Với phần cứng 100BASE-TX, các bit gốc, được trình bày dưới dạng 4 bit rộng, được đồng bộ hóa ở tần số 25 MHz tại MII, trải qua mã hóa nhị phân 4B5B để tạo ra một chuỗi các ký tự 0 và 1 được đồng bộ ở tốc độ ký tự 125 MHz. Mã hóa 4B5B cung cấp cân bằng DC và hình dạng phổ. Giống như trong trường hợp 100BASE-FX, các bit sau đó được chuyển sang tầng gắn kết vật lý bằng cách sử dụng mã hóa NRZI.

Xem thêm: RJ45 là gì? Cách bấm dây mạng RJ45 theo hai chuẩn A - B

100BASE-T1

Trong 100BASE-T1, dữ liệu được truyền qua một cặp đồng, 3 bit mỗi ký hiệu, mỗi ký hiệu được truyền dưới dạng cặp mã sử dụng PAM3. Nó hỗ trợ truyền đầy đủ song công. Cáp xoắn đôi yêu cầu hỗ trợ 66 MHz, với chiều dài tối đa là 15 mét. Không xác định đầu nối cụ thể.

Tiêu chuẩn này được thiết kế cho các ứng dụng ô tô hoặc khi Fast Ethernet được tích hợp vào ứng dụng khác. Nó được phát triển như BroadR-Reach trước khi được tiêu chuẩn hóa theo IEEE.

100BASE-T2

Trong 100BASE-T2, chuẩn IEEE 802.3y, dữ liệu được truyền qua hai cặp đồng, nhưng những cặp này chỉ cần phải là loại 3 chứ không phải loại 5 như yêu cầu của 100BASE-TX. Dữ liệu được truyền và nhận trên cả hai cặp đồng thời, cho phép hoạt động song công đầy đủ. Truyền thông sử dụng 4 bit mỗi ký hiệu.

Ký hiệu 4 bit được mở rộng thành hai ký hiệu 3 bit thông qua một quy trình xáo trộn phức tạp dựa trên một thanh ghi dịch chuyển phản hồi tuyến tính. Điều này cần thiết để làm phẳng phổ phát xạ của tín hiệu, cũng như phù hợp với các đặc tính của đường truyền.

Sự ánh xạ từ các bit gốc sang các mã ký hiệu PAM-5 line tuân theo bảng bên phải. 100BASE-T2 không được áp dụng rộng rãi nhưng công nghệ được phát triển cho nó được sử dụng trong 1000BASE-T.

100BASE-T2, chuẩn IEEE 802.3y, dữ liệu được truyền qua hai cặp đồng

100BASE-T4

100BASE-T4 là một phiên bản sớm của Fast Ethernet. Nó yêu cầu bốn cặp đồng xoắn chéo của dây thoại, loại cáp hoạt động kém hơn so với cáp loại 5 được sử dụng bởi 100BASE-TX. Khoảng cách tối đa giới hạn là 100 mét. Một cặp được dành cho truyền, một cặp cho nhận, và hai cặp còn lại chuyển hướng. Sự kết hợp của 3 cặp dùng để truyền trong mỗi hướng làm cho 100BASE-T4 trở thành half duplex.

Mã 8B6T rất đặc biệt được sử dụng để chuyển đổi 8 bit dữ liệu thành 6 chữ số cơ số 3 (việc hình thành tín hiệu được thực hiện bằng cách có gần ba lần số chữ số cơ số 3 6-chữ số so với số chữ số cơ số 2 8-chữ số). Hai ký hiệu 3-chữ số cơ số 3 kết quả được gửi song song qua 3 cặp dây bằng cách sử dụng điều chế mức độ xung 3 cấp (PAM-3).

8B6T được sử dụng để chuyển đổi 8 bit dữ liệu thành 6 chữ số

100BASE-T4 không được áp dụng rộng rãi nhưng một số công nghệ được phát triển cho nó được sử dụng trong 1000BASE-T. Rất ít hub được phát hành hỗ trợ 100BASE-T4. Một số ví dụ bao gồm 3com 3C250-T4 Superstack II HUB 100, IBM 8225 Fast Ethernet Stackable Hub và Intel LinkBuilder FMS 100 T4. Tương tự, điều này cũng áp dụng cho các thẻ điều khiển giao diện mạng. Việc kết nối 100BASE-T4 với 100BASE-TX yêu cầu các thiết bị mạng bổ sung.

Xem thêm bài viết liên quan: PoE là gì? Tìm hiểu công nghệ PoE, ứng dụng và phân loại

100BaseVG

100BaseVG, được đề xuất và tiếp thị bởi Hewlett-Packard, là một thiết kế thay thế sử dụng cáp loại 3 và khái niệm token thay vì CSMA/CD. Nó đã được định chuẩn hóa với tên IEEE 802.12 nhưng nhanh chóng biến mất khi 100BASE-TX chuyển mạnh.

Lịch sử ra đời của Fast Ethernet

Fast Ethernet là một tiêu chuẩn Ethernet được phát triển cho mạng máy tính với tốc độ truyền dữ liệu 100 Megabit trên giây (Mbps). Với Fast Ethernet, dữ liệu có thể được truyền qua cáp đồng xoắn đôi hoặc cáp quang với khoảng cách lớn hơn.

Với chi phí thấp và tốc độ tương đối cao, nó đã trở thành lựa chọn phổ biến cho các kết nối mạng hàng ngày. Fast Ethernet thường được sử dụng trong việc kết nối máy tính để bàn, máy tính xách tay với các trung tâm mạng, bộ định tuyến và bộ chuyển mạch.

Vào những năm đầu của thập kỷ 1990, giới hạn tốc độ 10 Mbps của Ethernet hiện tại đã dẫn đến tình trạng tắc nghẽn thường xuyên. Các công nghệ quang tốc độ cao như FDDI thường đắt đỏ để triển khai.

Để giải quyết vấn đề này, Viện Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE) đã giới thiệu Fast Ethernet như một giải pháp chi phí thấp vào năm 1995. Ban đầu, những người ủng hộ tiêu chuẩn này tuyên bố rằng nó có thể được triển khai mà không cần thay đổi cáp mạng hiện có. Tuy nhiên, thực tế là nhiều cài đặt đòi hỏi sử dụng cáp mới hơn để hỗ trợ băng thông cao hơn của thiết bị.

Có ba tiêu chuẩn chính trong gia đình Fast Ethernet. Tiêu chuẩn đầu tiên là 100BASE-T2 và 100BASE-T4, sử dụng cáp xoắn đôi loại CAT3, tương tự như các mạng Ethernet 10 Mbps trước đây. Tiêu chuẩn phổ biến nhất là 100BASE-TX, sử dụng cáp đồng CAT5 hoặc cao hơn.

Cáp CAT5 giới hạn độ dài tối đa là 328 feet (100 mét) và sử dụng các đầu nối tương tự. Ngoài ra, còn có bốn tiêu chuẩn bổ sung trong gia đình 100BASE dựa trên sợi quang, với chiều dài cáp từ 1.310 feet (400 mét) đến hơn 24 dặm (40 km).

Để dễ dàng chuyển đổi từ 10 Mbps sang Fast Ethernet, nhiều thiết bị đã được phát triển để hỗ trợ cả hai tốc độ.

Các thiết bị mạng được gọi là "10/100" được phát triển để dễ dàng chuyển đổi giữa 10 Mbps và Fast Ethernet. Các thiết bị này, bao gồm cả card mạng cho máy tính xách tay và bộ tập trung, có khả năng tự động đàm phán tốc độ truyền thông cao nhất được hỗ trợ. Ngoài ra, các bộ định tuyến, bộ chuyển mạch và các thiết bị mạng khác cũng có thể tích hợp khả năng này, cùng với cấu hình tốc độ khởi động.

Thuật ngữ "Fast Ethernet" liên quan đến công nghệ mạng có sẵn vào thời điểm đó. Vào năm 1995, Ethernet thông thường chỉ hoạt động ở tốc độ 10 Mbps, trong khi Fast Ethernet đã nhanh hơn gấp 10 lần.

Tuy nhiên, từ cuối những năm 1990, tốc độ của Ethernet đã tăng đáng kể. Gigabit Ethernet với tốc độ 1 Gigabit trên giây (Gbps) - còn được gọi là Gigabit Ethernet - đã được giới thiệu vào năm 1999. Sau đó, đã xuất hiện các phiên bản Ethernet với tốc độ 10, 40 và 100 Gigabit vào những năm 2000.

Tạm kết

Fast Ethernet đã đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cấp hiệu suất và tốc độ của mạng máy tính. Nó đã mở ra con đường cho sự phát triển của các tiêu chuẩn Ethernet cao hơn, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các ứng dụng và dịch vụ mạng hiện đại. Hiện nay, Gigabit Ethernet và các phiên bản Ethernet cao hơn là những tiêu chuẩn phổ biến được sử dụng trong các mạng máy tính hiện đại, mang lại khả năng truyền dữ liệu nhanh chóng và hiệu suất cao.