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Design Ethernet

Cet article identifie une série de contraintes que l'on doit considérer lorsqu'on implémente les différentes technologies Ethernet.

Ethernet est l'une des technologies de base les plus employées dans les LANs. Dans les années '80 et au début des années '90, la plupart des LANs utilisaient du 10Mbps Ethernet, défini au départ par Digital, Intel et Xerox (DIX Ethernet Version II) et, plus tard, par le Groupe de Travail 802.3. Le standard IEEE 802.3-2002 comporte des spécifications physiques pour les technologies Ethernet jusque 10 Gbps. Le tableau suivant décrit ces spécifications :

 

X 10BASE5 10BASE2 10BASE-T 100BASE-T
Media Coaxial épais
(TickEthernet)
Coaxial fin
(ThinEthernet)
Cable à paire torsadée Cable à paire torsadée
Topologie physique Bus Bus Etoile Etoile
Longueur maximale
de segment
500 m 185 m 100 m 100 m
Nombre maximal
d'attachements par segments
100 30 2 (hub et station ou hub-hub) 2 (hub et station ou hub-hub)
Domaine de collision maximal 2500 m de 5 segments et 4 répéteurs; seulement 3 segments peuplés 2500 m de 5 segments et 4 répéteurs; seulement 3 segments peuplés 500 m de 5 segments et 4 répéteurs; seulement 3 segments peuplés voir les détails dans la section Design Fast Ethernet 100Mbps

 

La règle de conception est celle qui signifie que le délai de propagation de retour (round-trip propagation delay) dans un domaine de collision ne peut pas excéder 512 bit times, ce qui est absolument nécessaire pour que la détection de collision puisse fonctionner correctement (voir l'article intitulé "Timing Ethernet").

Design 10Mbps sur Fibre

Le tableau suivant fournit quelques règles de conduite en matière de d'Ethernet 10Mbps sur fibre. Le standard 10BASE-FP utilise une topologie en étoile passive. Le standard 10BASE-FB concerne le backbone  ou un système basé sur des répéteurs. Le standard 10BASE-FL fournit les spécifications pour liens en fibre.

 

x 10BASE-FP 10BASE-FB 10BASE-FL
Topologie physique Etoile passif Backbone ou système répéteurs Liens
Longueur maximale
de segment
500 m 2000 m 1000 ou 2000 m
Permet des répéteurs en cascade ? Non Oui Non
Domaine de collision maximal 2500 m 2500 m 2500 m

Design 100Mbps Fast Ethernet

L'IEEE a introduit le standard IEEE 802.3u-1995 pour fournir un débit de 100Mbps sur du câble UTP ou de la fibre. Le standard 100BASE-T est similaire au 10Mbps Ethernet parce qu'il utilise CSMA/CD pour le partage du media, fonctionne sur du câble UTP de Catégorie (CAT) 3, 4 et 5, et utilise le même format de trame. La connectivité est assurée par des hubs, des répéteurs et des bridges.

Les contraintes du Fast Ethernet sont légèrement différentes à cause de la vitesse. En effet le délai de propoagation sera 10 fois plus rapide (5,12 microsecondes) qu'en Ethernet 10Mbps (51,2 microsecondes).

Voici un aperçu comparatif des technologies FastEthernet :

X 100BASE-TX 100BASE-T4 100BASE-FX
Media
  • UTP CAT 5 ou STP CAT 1
  • Deux paires utilisées
  • UTP CAT 3, 4 et 5
  • Trois paires pour la transmission et la quatrième pour la détection de collision
  • pas de Full-Duplex

Fibre monomode ou fibre multimode

Connectique RJ-45 RJ-45 MIC, ST (Stab & Twist) ou SC (Stab & Click)
codage 4B5B 8B6T 4B5B
Longueur maximal d'un segment 100 m 100 m 400 m (fibre multimode) / 2000m

Répéteurs 100BASE-T

En 100Mbps, les limites de distance sont plus sévères qu'en 10Mbps. Pour les réseaux répétés 100Mbps, il n'y a plus de règle 5-4-3; Fast Ethernet est limité par deux répéteurs. La règle générale est celle qui limite le domaine de collision à 205 m avec du câble UTP. A noter que quelle que soit la technologie sur un réseau UTP commuté la distance est limitée à 100 m entre l'hôte et le switch ou entre des switches.

La limite de distance dépend du type de répéteur. La spécification IEEE 100BASE-T désigne deux types de répéteurs : Class I et Class II. Les répéteurs de Class I ont une latence (délai) de 0,7 microsecondes ou moins. Seulement un saut de répéteur est permis. Les répéteurs de Class II ont une latence 0,46 microsecondes ou moins. Un ou deux sauts de répéteurs sont alors permis.

 

X Cuivre Mélange Fibre multimode et cuivre Fibre multimode
DTE-DTE
(Switch-Switch)
100 m X 412 m (2000 m si Full Duplex)
1 répéteur Class I 200 m 260 m 272 m
1 répéteur Class II 200 m 308 m 320 m
2 répéteurs Class II 205 m 216 m 228 m

Commutateur Ethernet

 

Design Gigabit Ethernet

Gigabit Ethernet permet une vitesse de 1000Mbps. Il est spécifié par deux standards : IEEE 802.3e-1998 et IEEE 802.3ab-1999. Le standard IEEE 802.3z spécifie les opérations du Gigabit Ethernet sur la fibre et sur le cable coaxial, et introduit la couche Gigabit Media Independant Interface (GMII). Le standard IEEE 802.3ab spécifie les opérations du Gigabit Ethernet sur du câble UTP CAT 5. Le format et la taille des trames restent les mêmes; il utilise toujours CSMA/CD, le Full-Duplex reste possible. Les principales différences sont au niveau du codage du signal.

 

Type Vitesse Longueur maximal
par segment
Codage Media
1000BASE-T 1000 Mbps 100 m Five-level Cat 5 UTP
4 paires utilisées

1000BASE-LX
(Long Wave)

1000 Mbps

440 m (mutilmode 62,5 microm)
550 m (mutilmode 50 microm)
5 km (monomode 9 microm)

8B10B
(simple NRZ)
Fibre mono- ou multimode
1000BASE-SX
(Short Wave)
1000 Mbps

220 m (mutilmode 62,5 microm)
500 m (mutilmode 50 microm)

8B10B
(simple NRZ)

Fibre multimode
1000BASE-CX 1000 Mbps 25 m

8B10B
(simple NRZ)

Shielded balanced copper

10 Gigabit Ethernet

L'IEEE 802.3ae, publié en août 2002, spécifie le standard pour le 10Gbps Ethernet. Il ne s'utilise que sur de la fibre optique en Full-Duplex. Il permet d'utiliser des trames Ethernet sur des distances rencontrées dans les MANs et les WANs sur plusieurs dizaines de kilomètres (5 à 40 Km). Plus d'informations sont disponibles sur le site de 10 Gigabit Alliance http://www.10gea.org .

Fast EtherChannel

Une solution Cisco EtherChannel est une méthode pour augmenter la bande passante entre deux système en agrégeant des liens Fast Ethernet ou Gigabit Ethernet.

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