Правила построения многосегментных ЛВС Fast Ethernet

1. Повторители Fast Ethernet делятся на два класса:

• класс I- поддерживает все виды логического кодирования (4В/5В, 8В/6Т) и может иметь порты всех трех типов физического уровня: 100Base-TX, 100Base-T4 и 100Base-FX;

• класс II- поддерживает только один вид логического кодирования (4В/5В или 8В/6Т) и имеет либо все порты 100Base-T4, либо порты 100Base-TX и 100Base-FX, так как последние используют один логический код 4В/5В.

2. Максимальное число повторителей (П) в одном домене коллизий:

• только 1 повторитель класса I из-за большой задержки распространения сигнала - 70 Ы, обусловленной необходимостью транслировать различные системы сигнализации (рис.3.27,а);

• 2 повторителя класса II, вносящих меньшую задержку при передаче сигналов: 46 Ы для портов 100Base-TX и 100Base-FX и 33,5 Ы для портов 100Base-T4 (рис.3.27,6).

3. Максимальное расстояние от повторителя до рабочей станции
зависит от типа кабельной системы и составляет 100-160 м.

4. Максимальное расстояние между повторителями класса II - 5 м.

5. Несколько доменов коллизий могут объединяться с помощью коммутаторов и маршрутизаторов, образуя сети произвольных размеров (рис.3.28)

VG-Anyl_AN

lOOVG-AnyLAN - технология, разработанная фирмами IBM и Hewlett-Packard на основе технологии 100Base-VG (Voice Grade) для передачи данных со скоростью 100 Мбит/с с использованием протоколов (кадров) ЛВС Ethernet или Token Ring (AnyLAN).

Предшествующая технология 100Base-VG разрабатывалась для передачи данных в сети Ethernet со скоростью 100 Мбит/с по неэкранированной витой паре (UTP) категории 3, широко используемой для передачи речи и называемой по этой причине кабелем VG (Voice Grade). В 100VG-AnyLAN, как и в 100Base-VG, вместо CSMA/CD реализован метод доступа с приоритетами (Demand Priority) и новая схема кодирования данных Quartet Coding (квартетное кодирование), благодаря которому данные передаются со скоростью 25 Мбит/с по 4-м парам UTP одновременно, что в сумме дает 100 Мбит/с.

Метод Demand Priority заключается в следующем. Станция, имеющая кадр для передачи, посылает низкочастотный сигнал концентратору, запрашивая низкий приоритет для обычных данных и высокий для данных, чувствительных к временным задержкам (например, речь и видео). Если сеть свободна, концентратор разрешает передачу кадра. После анализа адреса получателя в принятом кадре концентратор отправляет кадр станции назначения. Это означает, что в отличие от концентратора Ethernet, концентратор 100VG-AnyLAN работает на 2-м уровне OSI-модели. Если же сеть занята, концентратор ставит полученный запрос в очередь, которая обрабатывается в порядке поступления запросов с учетом приоритетов: запросы с более высоким приоритетом выполняются первыми.

Метод доступа к среде передачи данных - детерминированный.

Максимальное число станций в сети - 1024.

Максимальная протяженность сети - 3 км. Максимальное расстояние между станциями:

• 100 м - для витой пары (UTP категории 3);

• 180 м - для витой пары (UTP категории 5).

Топология сети 100VG-AnyLAN очень похожа на топологию сетей 10Base-T и Token Ring, а именно логическая общая шина и маркерное кольцо соответственно, в то же время физическая топология обязательно "звезда", при этом петли и ветвления не допускаются.

Связующим элементом сети 100VG-AnyLAN является коммутирующий концентратор,причём допускается три уровня каскадирования (рис.3.29).

Концентратор сети lOOVG-AnyLAN имеет два вида портов:

• LAN downlink port (порт связи "вниз") - предназначен для подключения конечных узлов и концентраторов нижнего уровня;

• LAN uplink port (порт связи "вверх") - предназначен для подключения концентратора верхнего уровня.

Кроме концентраторов в сети lOOVG-AnyLAN могут использоваться:

• коммутаторы;

• маршрутизаторы;

• сетевые адаптеры.

Стандарт IEEE 802.12 поддерживает 3 типа кадров:

• IEEE 802.3-Ethernet;

• IEEE 802.5-TokenRing;

• IEEE 802.12 - кадры тестирования соединений в 100VG-AnyLAN.
В одном сегменте сети может поддерживаться только один тип

кадров передачи данных - либо Ethernet, либо Token Ring.

Одной из составляющих стандарта IEEE 802.12 является протокол приоритетных запросов(Demand Priority Protocol - DPP).

DPP назначает порядок обработки запросов и установления соединений между конечными узлами. Если конечный узел готов отправить кадр, он передает концентратору запрос обычного или высокого приоритета. Если узлу или концентратору нечего передать, он отправляет сигналы режима ожидания (Idle - незанят). Корневой концентратор опрашивает все свои узлы, в том числе концентраторы нижнего уровня, принимая от них сигналы Idle. Если узел не активен (компьютер выключен), он, естественно, не генерирует такие сигналы. Концентратор циклически опрашивает порты, начиная с порта с меньшим номером, выясняя их готовность к передаче. Если одновременно к передаче готовы несколько узлов, то концентратор анализирует их запросы с учетом:

• приоритета запроса;

• физического номера порта, к которому подключен передающий узел.

Высокий приоритет назначается:

• приложениям, критичным ко времени реакции;

• порту концентратора.

При каскадном соединении концентраторов доступ к среде передачи данных реализуется протоколом DPP следующим образом:

1) запрос от узла, подключённого к концентратору нижнего уровня, транслируется на концентратор более высокого уровня;

2) при опросе порта LAN downlink port инициируется опрос всех портов концентратора нижнего уровня, и только после этого возобновляется опрос портов концентратора более высокого уровня.

Основные достоинстватехнологии lOOVG-AnyLAN:

• возможность использования существующей кабельной системы сети 10Base-T;

• отсутствие потерь производительности из-за конфликтов в среде передачи данных;

• возможность построения протяженных (до 4 км) сетей без использования коммутаторов.

Gigabit Ethernet

Высокоскоростная технология Gigabit Ethernet обеспечивает пропускную способность системы телекоммуникации в 1 Гбит/с и описана в рекомендациях 802.3z и 802.ЗаЬ (на UTP 5-й категории).

Особенности технологии Gigabit Ethernet:

• сохранены все виды кадров, используемых в предыдущих технологиях Ethernet;

• предусмотрено использование двух версий протокола доступа к среде передачи данных:

> полудуплексная версия протокола с методом доступа CDMA/CD;

> полнодуплексная - с коммутаторами;

• предусмотрено использование следующих типов кабеля:

> ВОК;

> витая пара категории 5;

>- коаксиальный кабель.

По сравнению с технологиями Ethernet-10 и Fast Ethernet изменения имеются как на физическом уровне, так и на уровне MAC.

Для обеспечения диаметра сети до 200 м реализованы следующие решения.

1. Увеличен минимальный размер кадра с 64 до 512 байт, что составляет 4096 битовых интервалов (bt). Кадр дополняется до 512 байт полем расширения (extension) размером от 448 до 0 байт, заполненным запрещенными символами кода 8В/10В (рис.3.30).

2. Для уменьшения накладных расходов конечным узлам разрешено передавать несколько кадров подряд, без освобождения среды передачи для других станций. Такой режим передачи называется «Burst Mode». При этом станция может передать подряд несколько кадров с общей длиной 8192 байта = 65536 бит.

В стандарте 802.3z определены следующие типы физической среды:

• одномодовый ВОК;

• многомодовый ВОК 62,5/125;

• многомодовый ВОК 50/125;

• двойной коаксиал с волновым сопротивлением 75 Ом;

• многомодовый кабель.

Спецификации кабельных систем технологии Gigabit Ethernet представлены в табл.3.5.

Таблица 3.5

Gigabit Ethernet может быть реализована на витой паре категории 5 (рекомендация IEEE 802.ЗаЬ) с использованием 4-х пар проводников, по которым одновременно передаются данные со скоростью 1000 Мбит/с. Следовательно, каждая пара должна обеспечить скорость 250 Мбит/с. Используемый метод кодирования - РАМ-5 (5 уровней потенциала).

Максимальная частота спектра несущей при передаче двухбитовых символов кода РАМ-5 составляет 62,5 МГц. С учетом передачи первой гармоники протоколу 1000Base-T требуется полоса частот до 125 МГц.

Gigabit Ethernet

Ряд фирм производителей, включая Cisco System, Foundry Networks и Nortel, разработали оборудование для сетей Ethernet с пропускной способностью 10 Гбит/с. В 2002 году утверждена спецификация IEEE 802.Зае (lOGEthernet), предусматривающая использование волоконно-оптических кабелей. В 2006 году принят стандарт 10GBase-T (IEEE 802.3ап-2006), использующий для передачи данных на расстояние до 100 метров экранированную витую пару категории 6 или 6а.

Технология lOGEthernet предназначена для передачи данных на значительные расстояния, что позволяет операторам связи предлагать своим клиентам новые услуги по объединению локальных сетей. Технология lOGEthernet увеличивает протяженность сетей Ethernet до нескольких десятков километров (в зависимости от длины волны оптического сигнала и типа используемого кабеля).

Основные особенности ЛВС lOGEthernet:

1) реализован только дуплексный режим на основе коммутаторов (рис.3.31);

2) специфицированы три группы стандартов физического уровня: 10GBase-X (спецификация 10GBase-LX4), 10GBase-R, 10GBase-W;

3) передающая среда - волоконно-оптический кабель.

Спецификации кабельных систем технологии Gigabit Ethernet представлены в табл.3.6.

В группе 10GBase-X предусмотрена только одна спецификация: 10GBase-LX4, где L - означает, что используется второй диапазон прозрачности - 1310 нм.

В группах 10GBase-R и 10GBase-W реализованы 3 по спецификации в зависимости от длины волны:

l)10GBase-RS и 10GBase-WS;

2) 10GBase-RL и 10GBase-WL;

3) 10GBase-RE и 10GBase-WE,

где S - означает, что используется первый диапазон прозрачности (850 нм); L - второй диапазон прозрачности (1310 нм); Е -третий диапазон прозрачности (1550 нм).

Таблица 3.6

Максимальное расстояние между передатчиком и приемником для окна прозрачности Е может достигать 40 км, что позволяет строить территориально протяженные транспортные сети.