Сеть Ethernet шинной топологии на тонком коаксиальном кабеле
Для сетевой архитектуры Ethernetразработаны спецификации IЕЕЕ 802.3 и IEEE 802.2, регламентирующие построение локальной сети как на коаксиальном кабеле и витой паре проводов, так и на оптоволоконном кабеле. Разновидности Ethernet обозначаются как 10Base-5, 100Base-FX и др. При таком обозначении первый элемент указывает на скорость передачи, Мбит/с. Второй элемент Base означает прямую (немодулированную) передачу, а Broad — использование широкополосного кабеля с частотным уплотнением каналов. Третий элемент определяет либо округленную длину кабеля в сотнях метров (10Base-2 — 185 м, 10Base-5 — 500 м), либо среду передачи (Т, ТХ, Т2, Т4 — витые пары проводов, FX, FL, FB, SX, LX — оптоволоконный кабель, СХ — твинаксиальный кабель (пара проводников, данные по которым передаются одновременно [4]) для Gigabit Ethernet).
Варианты сети Ethernet со скоростью передачи данных 10 Мбит/с описываются стандартом IEEE 802.3 (10Base-5, 10Base-2, 10Base-Т, 10Base-F).
В зависимости от типа коаксиального кабеля различают Ethernet на толстом (10Base-5) и тонком (10Base-2) коаксиальном кабеле.
Тонкий коаксиальный кабель наиболее часто применяется при объединении персональных ЭВМ типа IВМ РС в локальную сеть Ethernet. Он обеспечивает минимальную стоимость создания кабельной системы при фиксированной скорости и пропускной способности сети. Тонкий коаксиальный кабель сматывается в бобины (бухты). Такой кабель легко прокладывается и устанавливается, и не требуется отдельных внешних приемопередатчиков для рабочих станций, т.к. адаптеры 10Base-2 имеют встроенный трансивер, оканчивающийся BNC-разъемом. Трансивер — это активный приемопередатчик со встроенным детектором коллизий. При передаче сигналов по коаксиальному кабелю используется манчестерское кодирование.
Топологические особенности и ограничения сети
Для сети Ethernet на тонком коаксиальном кабеле (10Base-2) определены следующие топологические особенности и ограничения [3]:
· скорость передачи 10 Мбит/с и 100 Мбит/с;
· используемый кабель — тонкий коаксиальный кабель RG-58, имеющий среднее затухание и помехозащищенность;
· для соединения коаксиального кабеля используются стандартные BNC-коннекторы различных конфигураций;
· топология сети — шина, ответвления недопустимы;
· максимальная длина одного кабельного сегмента — 185 м (600 футов) или 305 м (1000 футов) при использовании соответствующей аппаратуры;
Рис. 6. Пример односегментной сети Ethernet на тонком коаксиальном кабеле
· каждый кабельный сегмент может иметь до 30 подключений, включая рабочие станции, файловые серверы, принт-серверы;
· минимальное расстояние между точками подключения — не менее 0,5 м;
· максимальное количество узлов всей сети — 1024;
· сегменты сети могут быть объединены с помощью повторителей по правилу » 5-4-3 » с целью увеличения количества рабочих станций и общей протяженности сети;
· каждый кабельный сегмент заземляется только в одной точке.
Базовая конфигурация сети Ethernet состоит из одного кабельного сегмента. Кабельный сегмент — это цепочка электрически соединенных отрезков кабеля, оканчивающаяся с обеих сторон согласующими сопротивлениями — 50-омны-ми внешними терминаторами. Терминатор — это резистор, сопротивление которого совпадает с импедансом коаксиального кабеля. Он служит для предотвращения отражений электрического сигнала на концах кабеля. Если терминаторы отсутствуют или их сопротивление не равно 50 Ом, то сегмент сети становится неработоспособным.
Пример простой односегментной сети Ethernet на тонком коаксиальном кабеле приведен на рис. 6. Согласно спецификации IEEE 802.3 в конфигурации сети на коаксиальном кабеле запрещены ответвления и петли (рис. 7).
Компьютерная сеть на тонком коаксиальном кабеле
Сети на основе коаксиального кабеля.
На сегодня это далеко не самая распространенная, и не самая удобная технология. Но начать изложение с него нужно по историческим причинам. Первые сети Ethernet были построены на протоколе 10base5, использующей в качестве электрической среды передачи данных «толстый» коаксиальный кабель (ThickNet). Использовать его практически оказалось не слишком удобно, и практически сразу появился более простой и дешевый вариант 10base2, использующий «Тонкий» коаксиальный кабель (ThinNet).
Рис. 7.1. Коаксиальные кабели
Как правило, «толстый» коаксиал производился ярко-желтого цвета. «Тонкий» изготовляли черным, реже серым. Из-за высокой цены и сложностей в инсталляции, первый вариант в России воспринимается как экзотика, и найти работающую сеть на его основе — огромная проблема. Тем не менее, общее представление о нем желательно иметь. Возможно, не будь эта технология столь дорогой и устаревшей, она смогла бы, благодаря удобной топологии и работе на большие расстояния, найти широкое применение в домашних (кампусных) сетях.
В сетях 10base5 и 10base2 применяются только кабеля, имеющие волновое сопротивление 50 Ом. В качестве основного топологического элемента, используется сегмент. Так называется общая длина кабеля между двумя терминаторами, устанавливаемыми на обоих концах сети (один из них должен быть заземлён).
В случае, если необходима сеть большего размера, несколько сегментов (или компьютеров) можно соединить при помощи репитеров (repeater), которые восстанавливают уровень сигнала и передают его на несколько портов.
В сети не может быть более 5 сегментов, 4 репитеров, и только 3 сегмента могут иметь подключенные устройства. Остальные 2 служат только для увеличения протяженности сети. Это ограничение более известно, как правило (5/4/3), и применяется ортодоксальными стандартами для всех сетей Ethernet.
Особенности сетей, использующих «толстый» коаксиальный кабель и протокол передачи данных 10base5, показаны на следующей схеме.
Рис. 7.2. Схема сети на «толстом» коаксиальном кабеле
- Каждый компьютер подсоединяется к главному кабелю (магистраль, backbone) с помощью специального «кабеля снижения» (drop cable). Этот кабель, в свою очередь, присоединяется к AUI-порту сетевого адаптера.
- Стандарт 10Base5 поддерживает до 100 узлов на сегмент (расстояние между узлами кратно 2,5 метрам).
- Максимальная длина не более 500 метров;
- Главный кабель RG-8, RG-11. Сокращение RG означает кабель, от «Radio Grade» — волновод.
- Используются коннекторы N-типа.
- Напряжение пробоя изоляции между узлами — 5 кВ.
- Наружный диаметр 10 мм, центральный проводник — 2,17 мм, затухание на частоте 10 МГц в районе 70 dB/км (подробнее значение этого параметра будет дано в разделе, посвященном кабелям на основе витой пары).
- Кабель снижения состоит из витых пар, может иметь длину до 50 метров. Используются разъемы типа DB15 (15 контактов), более известные под названием «AUI». Внешне они похожи на известные DB9 (RS-232, 9 контактов).
Особенности сетей, использующих «тонкий» коаксиальный кабель и протокол передачи данных 10base2 показаны ниже.
Рис. 7.3. Схема сети на «тонком» коаксиальном кабеле
- К одному сегменту не может быть подключено более 30 устройств, длина которого должна составлять не более 185 м. Минимальное расстояние между ними составляет 0.5 метра. Таким образом, в локальной вычислительной сети может быть максимум 90 компьютеров.
- Кабель RG58/U (одна центральная жила), RG58A/U, RG58C/U (негорючий материал диэлектрика).
- Напряжение пробоя изоляции между узлами — 100 Вольт.
- Наружный диаметр около 5 мм, центральный проводник — 0,8 мм, затухание на частоте 10 МГц около 160 dB/км.
- Применяются разъемы BNC-типа. Для подключения сетевых адаптеров к кабелю используются специальные Т-коннекторы (T-Connector).
Сети на «тонком» коаксиальном кабеле сравнительно широко распространены. Эта технология до недавнего времени была достаточно удобна для небольших (до 5-10 компьютеров) сетей. Как основное достоинство по сравнению с витой парой выделялось отсутствие активного оборудования. Однако, в последнее время применяющиеся в подобных сетях хабы (коммутаторы) так сильно подешевели, что делать новую сеть на коаксиальном кабеле не имеет ни малейшего смысла.
Аргументы против коаксиального кабеля достаточно серьезны:
- ограничение скорости в 10 Мбит;
- коаксиальный кабель примерно на 30-40% дороже, чем витая пара;
- низкая технологичность инсталляции, сложность в эксплуатации;
- рассоединение шины в любом месте полностью нарушает работоспособность сети, вызывая известный среди сетевых администраторов прошлого «бег вдоль сети с терминатором»;
- низкая устойчивость к статическому напряжению и грозовым наводкам;
Все эти причины привели к тому, что в корпоративных сетях (и по распространенному стандарту TIA-568A) коаксиальный кабель просто не рассматривается как возможная среда передачи данных. По возможности, его стараются не применять даже для телевизионной проводки.