Аппаратура лвс
Насчитывается более 200 типов локальных сетей, имеющих тот или иной уровень стандартизации, но широкое распространение получили не более 10 из них. Это связано не с тем, что они самые лучшие, а в основном с тем, что именно эти сети поддерживаются наиболее мощными фирмами и поэтому они доведены до уровня международных стандартов. Рассмотрим наиболее известные ЛВС — Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, Arcnet, 100VG-AnyLAN, FDDI.
Аппаратура сети Ethernet
Основные характеристики
Данная сеть получила наибольшее распространение. Разработчик – фирма Xerox (1972 г.). В 1980 г. эту сеть поддержали фирмы DEC и Intel. Объединение трех фирм получило название DIX. В 1985 году стараниями DIX сеть стала международным стандартом IEEE 802.3.
В сети используется метод CSMA/CD. У сети имеется свыше 100 млн пользователей и она занимает 80% рынка ЛВС.
Основные характеристики стандарта 802.3 следующие:
среда передачи – коаксиальный кабель
скорость передачи – 10 Мбит/с
максимальное число абонентов – 1024
длина сегмента сети – до 500 м
количество абонентов на одном сегменте – до 100
передача узкополосная (моноканал)
В «классической» сети Ethernet применяется толстый и тонкий 50-омный коаксиальный кабель.
В дальнейшем были добавлены версии для Ethernetс витой парой и с оптоволоконным кабелем. Передача по сети ведется пакетами переменной длины. Возможны: индивидуальная, групповая и широковещательная адресация.
Помимо стандартной «шины» применяются также топологии «пассивная звезда» и «дерево». При этом используются репитеры и пассивные (репитерные) концентраторы, соединяющие различные сегменты сети (см. рис.).
Вкачестве сегмента может выступать и единичный абонент.
Логически, несмотря на такую топологию,сеть остается «шиной», т.к. сигнал от каждого абонента распространяется сразу во все стороны и не возвращается назад.Обязательное требование – отсутствие в топологии замкнутых путей(петель).
В рамках проекта 802.3 IEEE была проведена декомпозиция протокольных уровней сети, показанная на рисунке.
На втором (канальном) уровне выделены 2 подуровня:
LLC(Logical Link Control) — управление логическим каналом.. Это верхний подуровень канального уровня. Выполняет передачу данных между станциями, отвечает за исправление ошибок.
MAC(Medium Access Control) — управление доступом к среде. Нижний подуровень канального уровня. Осуществляет управление доступом к передающей среде, реализует адресацию станций.
На физическом (первом) уровне выделены 3 подуровня:
PS(Physical Signalling) — передачи физических сигналов.
AUI(Access-Unit Interface) — интерфейса с устройством доступа. Представляет собой кабель с соединителями.
PMA(Physical Medium Attachment) — подключения к физической среде. Согласует сигналы от PS с требованиями передающей среды, обеспечивая возможность использования конкретного PS с несколькими различными типами передающей среды (витая пара, коаксиальный кабель, оптоволокно).
Функции уровня LLC близки к процедурам протокола HDLC. Наиболее специфичен уровень MAC, на котором реализуется метод совместного использования канала.
Расчет максимальной длины сети
Дискрет временных задержек в Ethernet составляет 51,2 мкс. Это максимальное время двойного (кругового) прохождения сигнала по кабелю («шине»).
Но, для метода доступа CSMA/CD есть еще одно ограничение – минимальная длительность пакета тоже должна быть больше двойного времени прохождения сигнала 2L/V, с тем, чтобы пакет не закончился раньше, чем все абоненты обнаружат столкновение. То есть минимальная длина пакета должна составлять 51,2 мкс. При длительности одного бита в 100 нс (при скорости передачи 10 Мбит/с) получаем , что пакет должен содержать не менее 512 бит, т.е. 64 байта.
На рисунке показан формат пакета Ethernet. Минимальная длина такого пакета – 72 байта, но без учета преамбулы (8 байт) минимальная длина составит как раз 64 байта. Стандарт предполагает, что преамбула пакета может уменьшаться (частично теряться) при прохождении через репиторы, концентраторы и трансиверы.
Стандарт определяет 4 основных типа сети Ethernet в зависимости от используемой среды передачи:
10BASE 5 (толстый коаксиальный кабель)
10BASE 2 (тонкий коаксиальный кабель)
10BASE-F (оптоволоконный кабель)
В этих наименованиях: «10» — это скорость передачи (10 Мбит/с); BASE — указывает на то, что передача ведется в основной полосе частот (без модуляции высокочастотного сигнала); «5» — длина сегмента до 500 м; «2» — длина сегмента до 200 м (точнее она составляет 185 м); «Т» — витая пара (Twisted-pair); «F» — оптоволоконный кабель (Fiber optic).
Аппаратура 10BASE 5
В настоящее время этот тип сети уже мало распространен из-за сложности работы с толстым коаксиальным кабелем (диаметром примерно 1 см).
Для соединения кусков кабеля и подключения терминаторов применяются специальные разъемы N-типа. Для подключения к кабелю предусмотрены AMP-соединители. Непосредственно на кабеле располагается специальный трансивер MAU (Medium Attachment Unit). От него к адаптеру компьютера идет трансиверный кабель (длиной до 50 м).
Максимальная длина сегмента – 500 м. Число компьютеров на сегменте – до 100. Максимальное число сегментов – 5. Максимальная длина сети – 2,5 км. Расстояние между компьютерами на сегменте – не менее 2,5 м. Таким образом сеть может иметь до 500 абонентов.
Аппаратура 10BASE 2
Диаметр тонкого кабеля составляет около 5 мм. Такой кабель более гибкий, легче монтируется, в 3 раза дешевле толстого.
Максимальная длина сегмента – 185 м. Максимальное число сегментов – 5. Таким образом максимальная длина сети – 925 м. На одном сегменте допускается не более 30 абонентов. Минимальное расстояние между абонентами – 0,5 м. В сети может быть до 150 абонентов.
Аппаратура 10BASE-T
Такой тип сети развивается с 1990 года и становится все более популярным. Передача сигналов осуществляется по двум парам проводов, каждая из которых передает только в одну сторону.
Каждый из абонентов подключается с помощью такого кабеля к концентратору (см. рис.), использование которого здесь обязательно. Концентратор производит смешение сигналов от абонентов для обеспечения метода CSMA/CD. Таким образом используется конфигурация «пассивная звезда», которая работает как «шина».
Кабель для подключения к концентратору имеет диаметр примерно 6 мм. Его длина – до 100 м. Это должен быть UTP-кабель категории не менее 3.
Такой тип сети имеет встроенный контроль правильности соединений. При отсутствии передаваемой информации абоненты непрерывно посылают сигнал NLP (Normal Link Pulse), по наличию которого определяется целостность кабеля.
Аппаратура 10BASE-F
Передача сигналов ведется по двум оптоволоконным кабелям, передающим сигналы в разные стороны. Длина волны в кабеле – 850 нм. Используется топология с концентратором типа «пассивная звезда», реализующая «шину» (см. рис.).
Применяются внешние трансиверы FOMAU (Fiber Optic Medium Attachment Unit). Кроме функций обычного трансивера такое устройство осуществляет также преобразование электрического сигнала в оптический и наоборот.
Длина трансиверного кабеля (AUI-кабеля) не должна превышать 25 м. Длина оптоволоконного кабеля от FOMAU до концентратора не должна быть больше 2 км.
Создание сложных конфигураций
Концентраторы сети Ethernet имеют жесткое число сегментов (4, 8, 12, 16, 24) или могут быть модульными (расширяемыми).
Концентраторы могут быть репиторными или коммутирующими.
Коммутирующиеконцентраторы передают информацию между сегментами, но не передают конфликты с сегмента на сегмент.
Репиторныеже устройства представляют собой набор повторителей и никак логически не разделяют подключенные к ним сегменты.
В иерархической (типа «дерево») структуре Ethernet могут присутствовать сегменты разных типов (см. рис.).
Одно из правил построения работоспособной конфигурации следующее:
Полный путь между двумя любыми абонентами должен включать в себя не более 5 сегментов, четырех концентраторов (репитеров) и двух трансиверов.