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Fast Ethernet nach IEEE.802.3u

Neue technische Entwicklungen sowohl bei den integrierten Schaltungen als auch bei der Verkabelung erlauben die Verwendung von Systemen mit 100 MBit/s. Voraussetzung dafür ist jedoch, dass nicht mehr ein "Shared Media" wie Koaxialkabel verwendet wird, sondern Senden und Empfangen zu einem zentralen Hub über jeweils ein eigenes Medium durchgeführt wird. Dazu ist die strukturierte Verkabelung sehr gut geeignet, welche zwei oder vier Adernpaare zwischen einem Arbeitsplatzrechner oder einem anderem Endgerät und einem zentralen Repeater, dem Hub, bereitstellt. Aufgabe des Hubs ist es, eingehende Signale auf alle ausgehenden Leitungen zu übertragen, auch auf die der sendenden Station, die im Ethernet-Protokoll daran Kollisionen erkennen kann. 

100 MBit/s-Systeme

100BASE-T Bezeichnung für Familie der 100 MBit/s System
100BASE-X Bezeichnung für Familie der 100 MBit/s System mit 4B/5B-Kodierung
100BASE-TX 2 Paare Kategorie 5 UTP, 100 m maximale Ausdehnung
100BASE-FX 2 Multimode-Lichtwellenleiter, 2 km max.
100BASE-T4 4 Paare Kategorie 3 (oder besser) UTP, 100 m maximale Ausdehnung
100BASE-T2 2 Paare Kategorie 3 (oder besser) UTP, 100 m maximale Ausdehnung

Um den Standard möglichst einfach zu halten, wurden im wesentlichen die gleichen Mechanismen wie beim 10 MBit/s-Ethernet verwendet. Insbesondere wurden das gleiche Frame-Format benutzt und die gleichen Beschränkungen über die minimale Frame-Länge (64 Bytes). Da die Übertragungszeiten sehr viel kleiner werden, verringern sich die Abstände zwischen zwei Endgeräten jetzt jedoch auf ca. 205 m bzw. ca. 100 m zwischen Endgerät und Hub. 

Da das gleiche Netzwerk jetzt verschiedene Übertragungsraten beinhalten kann, muss bei Inbetriebnahme einer Station diese die jeweiligen Parameter mit der Gegenstelle am gleichen Link aushandeln (auto-negotiation). Die Aufgaben dieses Protokolls umfassen
Auto-Negotiation wird für jeden Link getrennt durchgeführt.
Auto-Negotiation wird bei jeder Link-Initialisierung durchgeführt.
Auto-Negotiation ist unabhängig von den Signalen, die bei der Datenübertragung benutzt werden.
Jede Station bietet ihre Fähigkeiten der anderen Station an und wählt die besten gemeinsamen Fähigkeiten aus.
Auto-Negotiation verwendet ein erweiterbares, gesichertes Protokoll. 
Auto-Negotiation kann nicht den Verkabelungstyp (2 oder 4 Paare, LWL usw.) bestimmen.
Auto-Negotiation wird nur für Ethernet-Systeme verwendet.

Die Auto-Negotiation-Nachrichten bestehen aus 16-Bit Informationen, die eine spezielle Leitungskodierung verwenden (100 ns breite Impulse mit einer Rate von 16.000 Bit/s, d.h. alle 62.5 ms ein Impuls). Eine Auto-Negotiation-Nachricht wird solange gesendet, bis die Gegenstelle eine Quittung zurücksendet. Da ein Gerät auch ohne Auto-Negotiation arbeiten kann, muss nach einer gewissen Zeit ohne Antwort die Gegenstelle davon ausgehen, dass es sich um ein einfaches 10BASE5-System handelt.

Ausgehandelt werden die folgenden Fähigkeiten eines Endgerätes:
die Übertragungsraten (10 MBit/s, 100 MBit/s oder dual 10/100 MBit/s).
Signalisierungsschemata (100BASE-X für 100BASE-TX, 100BASE-FX oder 4T+ für 100BASE-T4).
Duplex- oder Halbduplexmode.
Flusskontrolle.

Während beim 10 MBit/s-Ethernet zur Taktrückgewinnung eine Manchesterkodierung verwendet wird, benutzt 100 MBit/s-Ethernet andere Kodierungstechniken, die ebenfalls zur Taktrückgewinnung geeignet sind, jedoch weniger Bandbreite als die Manchesterkodierung benötigen.
100BASE-TX verwendet ähnlich wie FDDI eine 4B5B-Kodierung, d.h. vier Zeichenbits werden mit fünf zweiwertigen Signalen kodiert. 
100BASE-T4 verwendet eine 8B6T-Kodierung, d.h. acht Zeichenbits werden mit sechs Signalen kodiert, welche jeweils 3 Werte annehmen können.
100VG-AnyLAN verwendet eine 5B6B-Kodierung, d.h. fünf Zeichenbits werden mit sechs zweiwertigen Signalen kodiert. 

Außerdem wird zu Reduktion der Übertragungsrate nicht nur ein Kabelpaar verwendet (UTP), sondern vier. Beim 10BASE-T-Standard für UTP werden zum Senden und Empfangen unterschiedliche Leitungspaare benutzt, so dass jeweils nur in einer Richtung Daten übertragen werden. Beim 100BASE-T werden drei Leitungspaare zum Senden und drei zum Empfangen verwendet, wobei die Paare (1,3,4) zum Senden zum Hub, und (2,3,4) zum Senden zur Station verwendet werden. Auf jedem Leitungspaar sind somit 33 MBit/s zu übertragen, was wegen der Beschränkung von ca. 30 MBit/s für die Übertragungsleitungen zu einer 8B6T-Kodierung geführt hat. Es werden also den 256 verschiedenen Werten eines Bytes 36 = 729 Signalwerte zugeordnet. Die Redundanz wird verwendet, um einen Gleichspannungsaustausch zu erreichen. Die Daten werden auf den drei Leitungen byteweise verschränkt übertragen. 

IEEE 802.12 100VG-AnyLAN ist eine 100 MBit/s-CSMA/CA-Verfahren, welches von HP entwickelt wurde, um insbesondere zeitkritische Anwendungen zu unterstützen. Eine sendebereite Station meldet sich beim Hub an, welcher sie entweder sofort zur Sendung zulässt oder in eine Round-Robin-Warteschlange einfügt. Es ist auch möglich, Anfragen bevorzugt zu behandeln, jedoch während eines Round-Robin-Zyklus nur einmal, um Fairness zu garantieren.