Советы и лайфхаки

100Base tx – 17 Оборудование и спецификация физического уровня: 100Base-tx, 100Base-t4, 100Base-fx

Fast Ethernet

Скорость
передачи данных в сетях, построенных
по этому стандарту — 100 Мбит/c.

Логика
работы сетей Fast Ethernet и Ethernet совершенно
одинаковая. Все отличия лежат на
физическом уровне построения сети.

В
10 раз увеличилась скорость передачи
сигнала, значит, в 10 раз должен уменьшиться
максимальный диаметр одного разделяемого
сегмента (чтобы избежать в нём поздних
коллизий).

Признаком
свободного состояния среды в Fast Ethernet
является передача специального символа
простоя источника
 (а
не отсутствие сигнала, как в стандарте
классической Ethernet).

Коаксиальный
кабель исключён из списка разрешённых
сред передачи. Стандарт Fast Ethernet установил
три спецификации:


100Base-TX —
неэкранированная или экранированная
витая пара (две пары в кабеле).


100Base-T4 —
неэкранированная витая пара (четыре
пары в кабеле).


100Base-FX —
волоконно-оптический кабель (с двумя
волокнами).

Максимальные
длины для кабельных сегментов приводятся
в таблице:

Таблица
1.6.2 Стандарты
Fast Ethernet

Стандарт

Максимальная
длина сегмента кабеля

100Base-TX

100
м

100Base-T4

100
м

100Base-FX

412
м (полудуплекс), 2 км (дуплекс)

Полудуплексный
канал работает на передачу и приём по
очереди, а дуплексный — одновременно.

Правило
4 хабов для Fast Ethernet превращается в правило
одного или двух хабов (в зависимости от
класса хаба).

100Base-tx

Среда
передачи — 2 витых пары в одной общей
оболочке.

100Base-t4

Среда
передачи — 4 витых пары в одной общей
оболочке.

Три
пары используются для параллельной
передачи сигнала со скоростью 33,3 Мбит/с
(всего получается 100 Мбит/с ), четвёртая
пара всегда “слушает” сеть на предмет
обнаружения коллизий.

100Base-fx

Среда
передачи — оптоволоконный кабель с
двумя волокнами.

Gigabit Ethernet

Скорость
передачи данных в сетях, построенных
по этому стандарту — 1000 Мбит/c.

Поддерживаются
кабели, используемые в Fast Ethernet:
волоконно-оптический, витая пара.

Для
предотвращения поздних коллизий длина
сегмента кабеля должна уменьшиться в
10 раз по сравнению со стандартом Fast
Ethernet, но это было бы неприемлемо. Вместо
этого в технологии Gigabit Ethernet увеличена
длина минимального пакета с 64 байтов
до 512 байт и, кроме того, разрешено
передавать несколько пакетов подряд
(общий размер — не более 8192 байт).
Конечно, это увеличивает ожидание паузы
для начала передачи, но на скорости
1000 Мбит/c эта задержка не слишком
существенна.

Для
поддержки заявленной скорости передачи,
в технологии Gigabit Ethernet применяются и
некоторые другие технические решения,
но структура сети остаётся прежней:


дерево
разделяемых сред;


для
соединения узлов в одном домене коллизий
используются хабы;


коммутаторы
и маршрутизаторы соединяют домены
коллизий.

10G
Ethernet

Скорость
передачи данных в сетях, построенных
по этому стандарту — 10 000 Мбит/c.

Технология
построения сети 10G Ethernet принципиально
отличается от других Ethernet-технологий.

Сети
10G Ethernet — это сети с коммутацией
пакетов
.

Если
в сетях с разделяемыми средами пакет,
переданный одной станцией, поступает
на все другие станции, то в коммутируемых
сетях пакет следует от передающей
станции к станции назначения по маршруту,
который уточняется по мере продвижения
пакета от одного маршрутизатора к
другому.

Сеть
с разделяемыми средами, построенная
только на хабах и коммутаторах, должна
иметь строго иерархическую структуру:
на схеме соединений не должно быть
циклов.

Сеть,
приведённая на рисунке 1.6.2, имеет
иерархическую структуру. Между любыми
двумя узлами существует ровно один
путь, например, путь от А к Б пролегает
через узлы: А–2–1–3–5–Б:

Рисунок
1.6.2 Сеть с иерархической структурой

На
следующем рисунке 1.6.3 показана сеть с
циклом. Между узлами А и Б теперь имеются
два пути: А–2–1–3–5–Б и А–5–Б:

Рисунок
1.6.3 Сеть с циклом

Сети
с коммутацией пакетов могут иметь
ячеистую структуру, в которой между
двумя станциями может существовать два
и более вариантов прохождения пакета.

Ячеистые
сети более надежны: если один маршрут
перестаёт работать по техническим
причинам, для доставки пакета выбирается
другой.

Сети
с коммутацией пакетов имеют бóльшую
пропускную способность по сравнению с
сетями на разделяемых средах (пакеты
не транслируются во все стороны, а
следуют строго к пункту назначения;
станции передают, не дожидаясь тишины
в сети).

В
качестве проводящей среды в сетях
10G Ethernet используют оптоволоконный
кабель и кабель с витыми парами.

Длина
сегмента оптического кабеля может
достигать 40 км, а длина сегмента витой
пары — 100 м. Причина ограничения
длины кабеля теперь не в поздних коллизиях
(при коммутации пакетов коллизий не
бывает), а в затухании сигнала при его
прохождению по кабелю.

studfiles.net

12. Стандартные сегменты Fast Ethernet Аппаратура 100base-tx

Стандарт
Fast Ethernet IEEE 802.3u появился значительно
позже стандарта Ethernet – в 1995 году. Его
разработка в первую очередь была связана
с требованием повышения скорости
передачи информации. Однако переход с
Ethernet на Fast Ethernet позволяет не только
повысить скорость передачи, но и
существенно отодвинуть границу перегрузки
сети (что обычно гораздо важнее). Поэтому
популярность Fast Ethernet постоянно растет.

Вместе
с тем надо учитывать, что стандартные
сегменты Fast Ethernet имеют свои особенности
и недостатки, которые далеко не очевидны,
но которые обязательно надо учитывать.
Создатели Fast Ethernet сделали все возможное
для облегчения перехода на новую
скорость, однако, в каком-то смысле Fast
Ethernet – это уже другая, новая сеть.

Если
сравнивать набор стандартных сегментов
Ethernet и Fast Ethernet, то главное отличие –
полный отказ в Fast Ethernet от шинных сегментов
и коаксиального кабеля. Остаются только
сегменты на витой паре и оптоволоконные
сегменты.

Стандарт
100BASE-TXопределяет сеть с топологией
пассивная звезда и использованием
сдвоенной витой пары.

Схема
объединения компьютеров в сеть 100BASE-TXпрактически ничем не отличается от
схемы по стандарту 10BASE-T (рис.
12.1
). Однако, в этом случае
необходимо применение кабелей с
неэкранированными витыми парами (UTP)
категории 5 или выше, что связано с
требуемой пропускной способностью
кабеля. В настоящее время это самый
популярный тип сети Fast Ethernet.

Для
присоединения кабелей так же, как и в
случае 10BASE-T используются 8-контактные
разъемы типа RJ-45. Длина кабеля так же не
может превышать 100 метров (стандарт,
правда, рекомендует ограничиваться
длиной сегмента в 90 метров, чтобы иметь
10-процентный запас).Так же используется
топология пассивная звезда с концентратором
в центре. Только сетевые адаптеры должны
быть Fast Ethernet, и концентратор должен быть
рассчитан на подключение сегментов
100BASE-TX. Именно поэтому рекомендуется
даже при установке сети 10BASE-T прокладывать
кабель категории 5.

Рис.
12.1.
 
Схема объединения компьютеров по
стандарту 100BASE-TX

Из
восьми контактов разъема RJ-45 используется
только 4 контакта (табл.
12.1
): два для передачи информации
(TX+ и TX-) и два для приема информации (RX+
и RX-). Передача производится дифференциальными
сигналами. Для передачи используется
код 4В/5В, такой же, как в сети FDDI, что
позволяет снизить частоту изменения
сигналов по сравнению с манчестерским
кодом. Это уже серьезный шаг в сторону
от первоначального стандарта IEEE 802.3.

Стандарт
предусматривает также возможность
применения экранированного кабеля с
двумя витыми парами проводов (волновое
сопротивление – 150 Ом). В этом случае
должен применяться 9-контактный
экранированный разъем DB-9, он же разъем
STP IBM типа 1 (рис.
12.2
), такой же, как в сети Token-Ring.
Назначение контактов этого разъема
приведено втабл.
12.2
.

Таблица
12.1. Назначение контактов разъема типа
RJ-45

Контакт

Назначение

Цвет
провода

1

TX+

Белый/оранжевый

2

TX-

Оранжевый/белый

3

RX+

Белый/зеленый

4

Не
используется

5

Не
используется

6

RX-

Зеленый/белый

7

Не
используется

8

Не
используется

Рис.
12.2.
 
Разъем DB-9

Таблица
12.2. Назначение контактов разъема DB9

Контакт

Назначение

Цвет
провода

1

RX+

Оранжевый

2

Не
используется

3

Не
используется

4

Не
используется

5

TX+

Красный

6

RX–

Черный

7

Не
используется

8

Не
используется

9

TX–

Зеленый

Как
и в случае 10BASE-T, в сети 100BASE-TXмогут
использоваться два типа кабеля: прямой
и перекрестный (рис.
12.3
). Для соединения двух
компьютеров без применения концентраторов
используется стандартный перекрестный
(crossover) кабель. А для связи компьютера с
концентратором применяется прямой
(direct) кабель с соединенными между собой
одинаковыми контактами разъемов. Если
перекрестное соединение предусмотрено
внутри концентратора, то соответствующий
порт его должен быть помечен буквой
«X».Здесь все точно так же, как и в
случае 10BASE-T.

Для
контроля целостности сети в 100BASE-TXпредусмотрена передача в интервалах
между сетевыми пакетами специальных
сигналов (FLP– Fast Link Pulse). Но в отличие
от 10BASE-T эти сигналы выполняют также
функцию автоматического согласования
скорости передачи аппаратных средств
(Auto-Negotiation). Об этом автоматическом
согласовании будет рассказано в разделе
«Автоматическое определение типа
сети».

Рис.
12.3.
 
Прямой и перекрестный кабели, применяемые
в сегменте 100BASE-TX

studfiles.net

Ограничения стандарта 100Base-TX — МегаЛекции


Стандарт 100Base-TX имеет определенные ограничения на структуру сети, построенной в соответствии с ним.

В частности, стандарт вводит ограничение на длину сегмента сети в 100 метров (на самом деле эта длина ограничена 94 метрами, но мы здесь и далее будем использовать круглую цифру 100). То есть, вы можете подключить к коммутатору несколько компьютеров кабелями, длина каждого из которых составляет 100 метров.

В стандарте существует такое понятие, как домен коллизий – сегмент сети, все узлы которого способны распознать коллизию независимо от места в сети, где она произошла. Именно для того, чтобы узлы могли правильно распознавать коллизии, и вводится ограничение на длину кабелей.

Топологии локальных сетей

Топология – это способ связи нескольких компьютеров в сеть.

Простейшая топология локальной сети – это связь двух компьютеров. Такую сеть можно организовать и по стандартам Ethernet, соединив сетевые карты двух машин особым образом разведенным кабелем.

Итак, простейшая топология – это одна связь, соединяющая два узла сети. На такую топологию похожа кольцевая топология, все узлы которой соединены в кольцо. Данные в такой сети обычно передаются от компьютера к компьютеру в одном направлении. Еще одна топология носит название общая шина. Она свойственна устаревшим Ethernet -сетям, построенным на основе коаксиального кабеля.

В настоящий момент наибольшее распространение получила топология «звезда» (рис. 1.1.) — актуальна она и для Ethernet -сетей. В центре «звезды» находится хаб (коммутатор, концентратор, повторитель) от которого отходят провода, соединяющие его с компьютерами.

Рис. 1.1. Топология «звезда»

Звездообразная топология отличается от шинной повышенной надежностью. Если какая-нибудь связь в шинной топологии будет повреждена, то сеть будет разбита на два независимых сегмента. А повреждение кабеля при звездообразной организации сети ведет лишь к отключению от коммутатора одного из компьютеров.


Надо отметить, что коммутаторы (а также маршрутизаторы) могут объединяться, образуя таким образом топологию «иерархическая звезда» — несколько обычных «звезд», соединенных линиями связи.

Существуют и другие топологии. Например, для глобальных сетей характерна ячеистая топология, когда от одного узла сети связи могут идти к нескольким другим. Полный вариант ячеистой топологии – это полносвязная топология – когда каждый из узлов сети имеет интерфейсы для связи со всеми остальными.

Особенности выбора и эксплуатации оборудования

Выбор сетевого оборудования – это довольно просто. Надо лишь определиться с тем, какое оборудование вам нужно, а уже после этого подумать над бюджетом будущих покупок.

Для построения Ethernet -сети вам понадобится следующее оборудование:

1. Сетевые карты – по одной на каждый компьютер.

2. Коммутатор – устройство, к которому подключаются все кабели от сетевых карт компьютеров.

3. Кабели.

Теперь давайте поговорим обо всем этом подробнее.

Встроенные сетевые карты

Сетевая карта занимается передачей информации между компьютерами сети. Она принимает данные от компьютера, преобразует их в форму, подходящую для передачи по сети, отправляет в сеть, принимает данные от других компьютеров и, обработав их, передает в компьютер.

Прежде чем заниматься выбором сетевой карты, поинтересуйтесь – может быть в компьютерах, которые вы собираетесь объединять, уже есть сетевые карты. Часто их встраивают в материнские платы, встроенные карты есть в большинстве ноутбуков.

Для того, чтобы понять, есть ли в вашем ПК встроенная сетевая карта, поищите на его задней стенке (или, для ноутбуков – на боковой или задней поверхности компьютера) разъем, похожий на тот, который изображен на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Разъем для подключения сетевого кабеля

Если такой разъем найден – это значит, что выбирать дополнительную сетевую карту вам, скорее всего, не нужно. Встроенные сетевые карты обеспечивают достаточный уровень производительности и подходят для нормальной работы в локальной сети. Некоторые материнские платы имеют встроенные сетевые карты стандарта Gigabit Ethernet.

Серверные карты

Если вы собираетесь использовать компьютер в роли сервера (особенно, если вы рассчитываете построить достаточно большую сеть – начиная с 5-8 компьютеров, и считаете, что нагрузка на ваш сервер будет достаточно большой – то есть, что компьютерам сети часто придется обращаться к нему), подумайте о специальной сетевой карте для серверов. Поищите такую карту в местных компьютерных магазинах – обычно серверные сетевушки стоят больше простых, но это – достойное вложение в вашу локальную сеть.



Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

megalektsii.ru

Fast Ethernet — это… Что такое Fast Ethernet?

Fast Ethernet (100BASE-T) — набор стандартов передачи данных в компьютерных сетях, со скоростью до 100 Мбит/с, в отличие от обычного Ethernet (10 Мбит/с).

История создания

В 1995 году ряд производителей сетевого оборудования (такие как 3Com, SynOptics и др.) образовали объединение Fast Ethernet Alliance, предназначенное для создания новой спецификации, которая объединила бы отдельные наработки различных компаний в области кабельной передачи данных.

Вместе с тем в институте IEEE была начата работа по стандартизации новой технологии. Созданная для этого исследовательская группа, с конца 1992 по конец 1993 года изучила множество 100-мегабитных решений, предложенных различными производителями, а также высокоскоростную технологию, предложенную компаниями Hewlett-Packard и AT&T.

26 октября 1995 года официально был принят стандарт IEEE 802.3u, который явился дополнением к уже существующему IEEE 802.3.

Различия и сходства с Ethernet

  • сохранение метода случайного доступа CSMA/CD, принятого в Ethernet;
  • сохранение формата кадра, принятого в стандарте IEEE 802.3;
  • сохранение звездообразной топологии сетей;
  • поддержка традиционных сред передачи данных — витой пары и волоконно-оптического кабеля.

Варианты реализации

Длина сегмента кабеля 100BASE-T ограничена 100 метрами (328 футов). В типичной конфигурации, 100BASE-TX использует для передачи данных по одной паре скрученных (витых) проводов в каждом направлении, обеспечивая до 100 Мбит/с пропускной способности в каждом направлении (дуплекс).

100BASE-F

  • 100BASE-FX — вариант Fast Ethernet с использованием волоконно-оптического кабеля. В данном стандарте используется длинноволновая часть спектра (1300 нм) передаваемая по двум жилам, одна для приёма (RX) и одна для передачи (TX). Длина сегмента сети может достигать 400 метров (1 310 футов) в полудуплексном режиме (с гарантией обнаружения коллизий) и двух километров (6 600 футов) в полнодуплексном при использовании многомодового волокна. Работа на больших расстояниях возможна при использовании одномодового волокна. 100BASE-FX не совместим с 10BASE-FL, 10 Мбит/с вариантом по волокну.

100BASE-S

  • 100BASE-SX — удешевленная альтернатива 100BASE-FX с использованием многомодового волокна, так как использует недорогую коротковолновую оптику. 100BASE-SX может работать на расстояниях до 300 метров (980 футов). 100BASE-SX использует ту же самую длину волны как и 10BASE-FL. В отличие от 100BASE-FX, это позволяет 100BASE-SX быть обратно-совместимым с 10BASE-FL. Благодаря использованию более коротких волн (850 нм) и небольшой дистанции, на которой он может работать, 100BASE-SX использует менее дорогие оптические компоненты (светодиоды (LED) вместо лазеров). Все это делает данный стандарт привлекательным для тех, кто модернизирует сеть 10BASE-FL и тех, кому не нужна работа на больших расстояниях.

100BASE-B

  • 100BASE-BX — вариант Fast Ethernet по одножильному волокну. Используется одномодовое волокно, наряду со специальным мультиплексором, который разбивает сигнал на передающие и принимающие волны.

100BASE-L

  • 100BASE-LX — 100 Мбит/с Ethernet с помощью оптического кабеля. Максимальная длина сегмента 15 километров в полнодуплексном режиме по паре одномодовых оптических волокон.
  • 100BASE-LX WDM — 100 Мбит/с Ethernet с помощью волоконно-оптического кабеля. Максимальная длина сегмента 15 километров в полнодуплексном режиме по одному одномодовому оптическому волокну на длине волны 1310 нм и 1550 нм. Интерфейсы бывают двух видов, отличаются длиной волны передатчика и маркируются либо цифрами (длина волны), либо одной латинской буквой A(1310) или B(1550). В паре могут работать только парные интерфейсы: с одной стороны передатчик на 1310 нм, а с другой — на 1550 нм.

См. также

Физические интерфейсы стандарта Fast Ethernet IEEE 802.3u и их основные характеристики

Физический интерфейс100Base-FX100Base-TX100Base-T4***
Порт устройстваDuplex SCRJ-45RJ-45
Среда передачиОптическое волокноВитая пара UTP Cat.5 (5e)Витая пара UTP Cat. 3,4,5
Сигнальная схема4B/5B4B/5B8B/6T
Битовое кодированиеNRZIMLT-3NRZI
Число витых пар/волокон2 волокна2 витых пары4 витых пары
Протяженность сегмента*До 412 м (МмВ), до 2 км, дуплекс (МмВ)**,
до 100 км (ОмВ)***
До 100 мДо 100 м
  1. ОмВ — одномодовое оптоволокно, МмВ — многомодовое оптоволокно.
  2. Расстояние может быть достигнуто только при дуплексном режиме связи.
  3. В нашей стране распространения не получил ввиду принципиальной невозможности поддержки дуплексного режима передачи.

Ссылки

dic.academic.ru

Физические интерфейсы Fast Ethernet :: ВОЛС СИТИ

Стандартом Fast Ethernet IEEE 802.3u установлены три типа физического интерфейса (рис. 7.17. табл. 7.6): 100Base-FX, 100Base^ и 100Base-T4.

Рис. 7.17. физические интерфейсы стандарта Fast Ethernet

100Base-FX. Стандарт этого волоконно-оптического интерфейса полностью идентичен стандарту FDDI PMD, который подробно рассмотрен в главе 6. Основным оптическим разъемом стандарта 100Base-FX является Duplex SC. Интерфейс допускает дуплексный канал связи.

Таблица 7.6. Основные характеристики физических интерфейсов стандарта Fast Ethernet IEEE 802.3u

Характеристика

Порт устройства

Среда передачи

Оптическое волокно

Витая пара UTP Cat. 5

Витая пара UTP Cat.

3, 4, 5

Сигнальная схема

Битовое кодирование

Число витых пар/ волокон

Протяженность сегмента

< 412 м (mm)

< 2 км (mm)*

<100 км (sin)*

Обозначения:mm — многомодовое волокно, sm — одномодовое волокно
* — указанные расстояния могут быть достигнуты только при дуплексном режиме связи.

100Base-TX. Стандарт этого физического интерфейса предполагает использование неэкранированной витой пары категории не ниже 5. Он полностью идентичен стандарту FDDI UTP PMD, который также подробно рассмотрен в главе 6. Физический порт RJ-45, как и в стандарте 10Base-T, может быть двух типов: MDI (сетевые карты, рабочие станции) и MDI-X (повторители Fast Ethernet, коммутаторы). Порт MDI в единичном количестве может иметься на повторителе Fast Ethernet. Для передачи по медному кабелю используются пары 1 и 3. Пары 2 и 4 — свободны. Порт RJ-45 на сетевой карте и на коммутаторе может поддерживать, наряду с режимом 100Base-TX, и режим 10Base-T, или функцию автоопределения скорости. Большинство современных сетевых карт и коммутаторов поддерживают эту функцию по портам RJ-45 и, кроме этого, могут работать в дуплексном режиме.

100Base-T4. Этот тип интерфейса позволяет обеспечить полудуплексный канал связи по витой паре UTP Cat. 3 и выше. Именно возможность перехода предприятия со стандарта Ethernet на стандарт Fast Ethernet без радикальной замены существующей кабельной системы на основе UTP Cat. 3 следует считать главным преимуществом этого стандарта.

В отличие от стандарта 100Base-TX, где для передачи используется только две витых пары кабеля, в стандарте 100Base-T4 используются все четыре пары (рис. 7.18 а). Причем при связи рабочей станции и повторителя посредством прямого кабеля данные от рабочей станции к повторителю идут по витым парам 1, 3 и 4, а в обратном направлении — по парам 2, 3 и 4. Пары 1 и 2 используются для обнаружения коллизий подобно стандарту Ethernet. Другие две пары 3 и 4 попеременно, в зависимости от команд, могут пропускать сигнал либо в одном, либо в другом направлении. Передача сигнала параллельно по трем витым парам эквивалентна инверсному мультиплексированию, рассмотренному в главе 5. Битовая скорость в расчете на один канал составляет 33,33 Мбит/с.

Символьное кодирование 8В/6Т. Если бы использовалось манчестерское кодирование, то битовая скорость в расчете на одну витую пару была бы 33,33 Мбит/с, что превышало бы установленный предел 30 МГц для таких кабелей. Эффективное уменьшение частоты модуляции достигается, если вместо прямого (двухуровневого) бинарного кода использовать трехуровневый (ternary) код. Этот код известен как 8В/6Т [16]; это означает, что прежде, чем происходит передача, каждый набор из 8 бинарных битов (символ) сначала преобразуется в соответствии с определенными правилами в 6 тройных (трехуровневых) символов. На примере, показанном на рис.7.18 б, можно определить скорость трехуровневого символьного сигнала: (100-6/8)/3 = 25 МГц, значение которой не превышает установленный предел.

Интерфейс 100Base-T4 имеет один существенный недостаток -принципиальную невозможность поддержки дуплексного режима передачи. И если при строительстве небольших сетей Fast Ethernet с использованием повторителей 100Base-TX не имеет преимуществ перед 100Base-T4 (существует коллизионный домен, полоса пропускания которого не больше 100 Мбит/с), то при строительстве сетей с использованием коммутаторов недостаток интерфейса 100Base-T4 становится очевидным и очень серьезным. Поэтому данный интерфейс не получил столь большого распространения, как 100Base-TX и 100Base-FX.

Рис. 7.18. Физические интерфейсы 100Base-T4:
а) использование витых пар;б) кодирование 6В/8Т

www.fiberman.ru

Аппаратура 100base-fx

Применение
оптоволоконного кабеля в сегменте
100BASE-FXпозволяет существенно увеличить
протяженность сети, а также избавиться
от электрических наводок и повысить
секретность передаваемой информации.

Аппаратура
100BASE-FXочень близка к аппаратуре
10BASE-FL. Точно так же здесь используется
топология пассивная звезда с подключением
компьютеров к концентратору с помощью
двух разнонаправленных оптоволоконных
кабелей (рис.
12.7
).

Рис.
12.7.
Подключение компьютеров к сети
100BASE-FX

Между
сетевыми адаптерами и кабелями возможно
включение выносных трансиверов. Как и
в случае сегмента 10BASE-FL, оптоволоконные
кабели подключаются к адаптеру
(трансиверу) и к концентратору с помощью
разъемов типа SC, ST или FDDI. Для присоединения
разъемов SC и FDDI достаточно просто
вставить их в гнездо, а разъемы ST имеют
байонетный механизм.

Максимальная
длина кабеля между компьютером и
концентратором составляет 412 метров,
причем это ограничение определяется
не качеством кабеля, а установленными
временными соотношениями. Согласно
стандарту, применяется мультимодовый
или одномодовый кабель с длиной волны
света 1,35 мкм. В последнем случае потери
мощности сигнала в сегменте (в кабеле
и разъемах) не должны превышать 11 дБ.
При этом надо учитывать, что потери в
кабеле составляют 1—2 дБ на километр
длины, а потери в разъеме – от 0,5 до 2 дБ
(при условии, что разъем установлен
качественно).

Как
и в других сегментах Fast Ethernet, в 100BASE-FXпредусмотрен контроль целостности
сети, для чего в промежутках между
сетевыми пакетами по кабелю передается
специальный сигнал. Целостность сети
индицируется светодиодами «Link».

Используемый
метод кодирования – 4В/5В (как и в сегменте
100BASE-TX), что позволяет довольно просто
осуществлять сопряжение этих двух
сегментов (иногда они даже объединяются
в единый стандарт 100BASE-X). Дополнительное
кодирование – NRZI.

Автоматическое определение типа сети (Auto-Negotiation)

Функция
автоматического определения типа сети
(или скорости передачи), предусмотренная
стандартом Ethernet, не является обязательной.
Однако ее реализация в сетевых адаптерах
и концентраторах позволяет существенно
облегчить жизнь пользователям сети.
Особенно это важно на современном этапе,
когда широко применяются как ранняя
версия Ethernet со скоростью обмена 10 Мбит/с,
так и более поздняя версия Fast Ethernet со
скоростью 100 Мбит/с.

Функция
автодиалога или автосогласования (так
можно перевести Auto-Negotiation) позволяет
адаптерам, в которых предусмотрено
переключение скорости передачи,
автоматически подстраиваться под
скорость обмена в сети, а концентраторам,
в которых предусмотрен автодиалог,
самим определять скорость передачи
адаптеров, подключенных к их портам.
При этом пользователь сети не должен
следить за тем, на какую скорость обмена
настроена его аппаратура: система сама
выберет максимально возможную скорость.

Сразу
следует отметить, что режим автодиалога
применяется только в сетях на основе
сегментов, использующих витые пары:
10BASE-T, 100BASE-TXи100BASE-T4. Для сегментов
на базе коаксиального кабеля и
оптоволоконного кабеля, автодиалог не
предусмотрен. Шинные сегменты на
коаксиальном кабеле не дают возможности
двухточеченой связи, поэтому в них
невозможно попарное согласование
абонентов. А в оптоволоконных сегментах
применяется другая система служебных
сигналов, передаваемых между пакетами.

Автодиалог
основан на использовании сигналов,
передаваемых в Fast Ethernet, которые называются
FLP(Fast Link Pulse) по аналогии с сигналамиNLP(Normal Link Pulse), применяемыми в сегментах
10BASE-T. Так же, как иNLP, сигналыFLPначинают вырабатываться с включением
питания соответствующей аппаратуры
(адаптера или концентратора) и формируются
в паузах между передаваемыми сетевыми
пакетами, поэтому они никак не влияют
на загрузку сети. Именно сигналыFLPи передают информацию о возможностях
подключенной к данному сегменту
аппаратуры.

Так
как аппаратура 10BASE-T разрабатывалась
до создания механизма автодиалога, для
автоматического определения типа сети
необходимо обрабатывать не только
сигналы FLP, но иNLP. Это также
предусмотрено в аппаратуре, поддерживающей
автодиалог. Естественно, в такой
аппаратуре, как правило, заложена
возможность отключения режима автодиалога,
чтобы пользователь сам мог задать режим
работы своей сети.

Помимо
уже упоминавшихся сегментов 10BASE-T,
100BASE-TXи100BASE-T4автодиалог
обеспечивает обслуживание так называемых
полнодуплексных (full duplex) сегментов сети
Ethernet (10BASE-T Full Duplex) и сети Fast Ethernet (100BASE-TXFull Duplex).

Рассмотрим
особенности полнодуплексного режима
передачи.

Как
уже упоминалось, связь между абонентами
бывает трех основных видов:

  • симплексная
    (всегда только в одну сторону),

  • полудуплексная
    (по очереди то в одну сторону, то в
    другую),

  • полнодуплексная
    (одновременно в две стороны).

Классический
Ethernet использует полудуплексную связь:
по его единственному кабелю в разное
время может проходить разнонаправленная
информация. Это позволяет легко
реализовать обмен между большим
количеством абонентов, но требует
сложных методов доступа к сети (CSMA/CD).

Полнодуплексная
версия Ethernet гораздо проще. Она предназначена
для обмена только между двумя абонентами
по двум разнонаправленным кабелям,
причем передавать могут оба абонента
сразу, одновременно. Два преимущества
такого подхода понятны сразу:

  • не
    требуется никакого механизма доступа
    к сети,

  • в
    идеале пропускная способность
    полнодуплексной линии связи оказывается
    вдвое выше, чем при полудуплексной
    передаче.

Режим
полного дуплекса гораздо сложнее
реализовать технически, поэтому
полнодуплексные версии Ethernet и Fast Ethernet
находятся все еще на стадии стандартизации,
единых правил обмена пока не выработано,
и аппаратура разных производителей
может основываться на разных принципах
обмена. Тем не менее, автодиалог уже
ориентирован на их распознавание и
использование.

При
проведении автодиалога применяется
таблица приоритетов (табл.
12.4
), в которой полнодуплексные
версии имеют более высокие приоритеты,
чем классические полудуплексные, так
как они более быстрые. Выбирается версия
с максимально возможным для обоих
абонентов приоритетом.

Таблица
12.4. Приоритеты автодиалога

Приоритет

Тип
сети

1

100BASE-TX
Full Duplex

2

100BASE-T4

3

100BASE-TX

4

10BASE-T
Full Duplex

5

10BASE-T

1
– высший приоритет, 5 – низший приоритет

Из
таблицы следует, что если, например,
аппаратура на обоих концах сегмента
поддерживает обмен с двумя скоростями,
например, в режимах 10BASE-T и 100BASE-TX, то
в результате автодиалога будет выбран
режим100BASE-TX, как имеющий больший
приоритет (обеспечивающий большую
скорость).

Автодиалог
предусматривает также разрешение
ситуаций, когда на одном конце кабеля
подключена двухскоростная аппаратура,
а на другом– односкоростная. Например,
если двухскоростной адаптер присоединен
к концентратору 10BASE-T, в котором не
предусмотрена возможность автодиалога,
то он не будет получать сигналы FLP,
а толькоNLP. В результате действия
механизма автодиалога адаптер будет
переключен в режим концентратора
10BASE-T. Точно так же, если двухскоростной
концентратор присоединен к односкоростному
адаптеру100BASE-TX, не рассчитанному
на автодиалог, то концентратор перейдет
в режим адаптера100BASE-TX. Этот механизм
одностороннего определения типа сети
называется параллельным детектированием
(Parallel Detection).

В
любом случае, автодиалог не может
обеспечить большей скорости, чем самый
медленный из компонентов сети. Таким
образом, если к репитерному концентратору,
в котором имеется функция автодиалога,
подключены два адаптера: односкоростной
10BASE-T и двухскоростной (10BASE-T и 100BASE-TX),
то вся сеть будет настроена на работу
по стандарту 10BASE-T, так как никакого
накопления информации и никакой ее
обработки в репитерном концентраторе
не предусмотрено. Присоединение к такому
концентратору двух неперестраиваемых
(односкоростных) адаптеров с разными
скоростями делает сеть неработоспособной.
Иногда в конструкции репитеров
предусматривается автоматическое
отключение портов, к которым присоединены
неперестраиваемые низкоскоростные
(10BASE-T) адаптеры. Некоторые концентраторы
(самые сложные) могут автоматически
перекоммутировать порты таким образом,
чтобы сегменты со скоростью 10 Мбит/с
обменивались информацией только между
собой, а сегменты со скоростью 100 Мбит/с
–между собой.

Помимо
собственно определения типа сети и
выбора максимально возможной скорости
обмена автодиалог обеспечивает и
некоторые дополнительные возможности.
В частности, он позволяет определять,
почему нарушилась связь в процессе
работы, а также обмениваться информацией
об ошибках. Для передачи этой дополнительной
информации используется тот же самый
механизм, что и для основного автодиалога,
но только после того, как установлен
тип сети и скорость передачи. Данная
функция называется «функцией следующей
страницы» (Next Page function).

Обмен
информацией при автодиалоге производится
посылками (пакетами) FLP-импульсов,
которыми кодируется 16-битное слово.
Каждая посылка содержит от 17 до 33
импульсов, идентичных импульсамNLP,
которые используются в 10BASE-T. Посылки
имеют длительность около 2 мс и передаются
с периодом 16,8 мс (рис.12.8).

Рис.
12.8.
Временная диаграмма автодиалога
и 10BASE-T

Для
кодирования битов в FLPприменяется
следующий код. В начале каждого битового
интервала передается импульс. В середине
бита, соответствующего логической
единице, передается еще один импульс.
В середине бита, соответствующего
логическому нулю импульса нет. Этот код
иллюстрируетсярис.
12.9
. В начале посылки передается
стартовый нулевой бит, именно поэтому
общее количество импульсов в посылкеFLPможет изменяться в пределах от
17 до 33.

Обмен
информацией при автодиалоге осуществляется
16-битными словами, называемыми LCW(Link Code Word), с форматом, представленным
нарис.
12.10
.

Рис.
12.9.
Код, применяемый при автодиалоге

Рис.
12.10.
Формат слова LCW, применяемого
в автодиалоге

Пятиразрядное
поле селектора (Selector Field) определяет
один из 32 возможных типов стандарта
сети. В настоящее время для него
используется только два кода: код 00001
соответствует стандарту IEEE 802.3, а код
00010 – IEEE 802.9.

Восьмиразрядное
поле технологических особенностей
(Technology Ability Field) определяет тип сети в
пределах стандарта, заданного битами
поля селектора. Для стандарта IEEE 802.3
пока что определены пять типов, которые
представлены в таблице
12.4
.

Бит
удаленной ошибки RF (Remote Fault) позволяет
передавать информацию о наличии ошибок.
Бит подтверждения Ack (Acknowledge) используется
для подтверждения получения посылки.
Наконец, бит следующей страницы NP (Next
Page) говорит о поддержке функции следующей
страницы, о том, что абонент собирается
передавать еще и дополнительную
информацию в следующем слове.

В
автодиалоге используется специально
разработанный протокол с многократным
подтверждением принятия посылок. В
случае если автодиалог происходит между
абонентами 1 и 2, последовательность
действий абонентов будет такой.

  1. Абонент
    1 передает свою посылку (LCW)
    с неустановленным (равным нулю) битом
    Ack.

  2. Абонент
    2 в ответ начинает передавать
    последовательные ответные посылки
    (LCW).

  3. Когда
    абонент 1 получает три последовательные
    посылки от абонента 2 (бит Ack при этом
    игнорируется), он передает посылку с
    установленным (равным единице) битом
    Ack (подтверждает правильный прием LCW
    от абонента 2).

  4. Абонент
    2 продолжает передавать свои LCW
    с установленным битом Ack.

  5. Когда
    абонент 1 получает три последовательные
    посылки от абонента 2 с установленным
    битом Ack, он понимает, что абонент 2
    правильно принял его LCW.

  6. Абонент
    1 передает свое LCW
    с установленным битом Ack 6—8 раз для
    гарантии, что диалог завершен полностью.

  7. В
    результате оба абонента получают
    информацию о своем партнере и могут
    выбрать тот режим работы, который
    обеспечит наилучшие характеристики
    обмена.

В
соответствии с этим алгоритмом действуют
оба абонента, участвующие в автодиалоге.
Как видно, здесь реализуется механизм
многократного взаимного подтверждения,
что существенно повышает надежность
передачи данных об аппаратуре абонентов.
При этом также легко детектируются
ошибочные ситуации, например, неисправности
аппаратуры абонентов, нарушения
целостности кабеля, несовместимость
аппаратуры абонентов и т.д.

Для
реализации функции следующей страницы
используется бит NP (см. рис.
12.10
). Если оба абонента устанавливают
его в своихLCW, то есть оба они
поддерживают эту функцию, то между ними
может быть произведен дополнительный
обмен информацией такими же 16-разрядными
словами, но с другим форматом. В этих
словах 11 битов отводится на информацию,
а пять битов используются как служебные.
В частности, это позволяет производить
более полную диагностику аппаратуры,
а также выявлять повышенный уровень
помех в линии связи.

Вероятно,
в дальнейшем принцип автодиалога будет
совершенствоваться, включая в себя
другие стандарты и типы сети, давая
возможность разрешения все новых задач.
Но его реализация в принципе невозможна
при стандартной топологии шина, поэтому,
скорее всего, доля шинных сегментов
(10BASE2 и 10BASE5) будет все больше сокращаться.
И в новых сетях (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet) шинные
сегменты вряд ли появятся.

Лекция
#13: Оборудование Ethernet и Fast Ethernet

В
этой лекции представлен материал об
аппаратуре сети Ethernet/Fast Ethernet: адаптерах,
концентраторах, коммутаторах, мостах
и маршрутизаторах их функциях, типах,
характеристиках, достоинствах и
недостатках.

В
настоящее время сеть Ethernet/Fast Ethernet
распространена наиболее широко, ее
аппаратура выпускается наибольшим
числом производителей, и ее перспективы
представляются самыми благоприятными.
В связи с этим следует более подробно
рассмотреть некоторые особенности ее
аппаратных средств. Впрочем, многое из
сказанного в данном разделе относится
не только к Ethernet, но и к аппаратуре
других, менее популярных сетей.

studfiles.net

Аппаратура 100base-tx

Стандарт
Fast Ethernet IEEE 802.3u появился значительно
позже стандарта Ethernet – в 1995 году. Его
разработка в первую очередь была связана
с требованием повышения скорости
передачи информации. Однако переход с
Ethernet на Fast Ethernet позволяет не только
повысить скорость передачи, но и
существенно отодвинуть границу перегрузки
сети (что обычно гораздо важнее). Поэтому
популярность Fast Ethernet постоянно растет.

Вместе
с тем надо учитывать, что стандартные
сегменты Fast Ethernet имеют свои особенности
и недостатки, которые далеко не очевидны,
но которые обязательно надо учитывать.
Создатели Fast Ethernet сделали все возможное
для облегчения перехода на новую
скорость, однако, в каком-то смысле Fast
Ethernet – это уже другая, новая сеть.

Если
сравнивать набор стандартных сегментов
Ethernet и Fast Ethernet, то главное отличие –
полный отказ в Fast Ethernet от шинных сегментов
и коаксиального кабеля. Остаются только
сегменты на витой паре и оптоволоконные
сегменты.

Стандарт
100BASE-TXопределяет сеть с топологией
пассивная звезда и использованием
сдвоенной витой пары.

Схема
объединения компьютеров в сеть 100BASE-TXпрактически ничем не отличается от
схемы по стандарту 10BASE-T (рис.
12.1
). Однако, в этом случае
необходимо применение кабелей с
неэкранированными витыми парами (UTP)
категории 5 или выше, что связано с
требуемой пропускной способностью
кабеля. В настоящее время это самый
популярный тип сети Fast Ethernet.

Для
присоединения кабелей так же, как и в
случае 10BASE-T используются 8-контактные
разъемы типа RJ-45. Длина кабеля так же не
может превышать 100 метров (стандарт,
правда, рекомендует ограничиваться
длиной сегмента в 90 метров, чтобы иметь
10-процентный запас).Так же используется
топология пассивная звезда с концентратором
в центре. Только сетевые адаптеры должны
быть Fast Ethernet, и концентратор должен быть
рассчитан на подключение сегментов
100BASE-TX. Именно поэтому рекомендуется
даже при установке сети 10BASE-T прокладывать
кабель категории 5.

Рис.
12.1.
Схема объединения компьютеров
по стандарту 100BASE-TX

Из
восьми контактов разъема RJ-45 используется
только 4 контакта (табл.
12.1
): два для передачи информации
(TX+ и TX-) и два для приема информации (RX+
и RX-). Передача производится дифференциальными
сигналами. Для передачи используется
код 4В/5В, такой же, как в сети FDDI, что
позволяет снизить частоту изменения
сигналов по сравнению с манчестерским
кодом. Это уже серьезный шаг в сторону
от первоначального стандарта IEEE 802.3.

Стандарт
предусматривает также возможность
применения экранированного кабеля с
двумя витыми парами проводов (волновое
сопротивление – 150 Ом). В этом случае
должен применяться 9-контактный
экранированный разъем DB-9, он же разъем
STP IBM типа 1 (рис.
12.2
), такой же, как в сети Token-Ring.
Назначение контактов этого разъема
приведено втабл.
12.2
.

Таблица
12.1. Назначение контактов разъема типа
RJ-45

Контакт

Назначение

Цвет
провода

1

TX+

Белый/оранжевый

2

TX-

Оранжевый/белый

3

RX+

Белый/зеленый

4

Не
используется

5

Не
используется

6

RX-

Зеленый/белый

7

Не
используется

8

Не
используется

Рис.
12.2.
Разъем DB-9

Таблица
12.2. Назначение контактов разъема DB9

Контакт

Назначение

Цвет
провода

1

RX+

Оранжевый

2

Не
используется

3

Не
используется

4

Не
используется

5

TX+

Красный

6

RX–

Черный

7

Не
используется

8

Не
используется

9

TX–

Зеленый

Как
и в случае 10BASE-T, в сети 100BASE-TXмогут
использоваться два типа кабеля: прямой
и перекрестный (рис.
12.3
). Для соединения двух
компьютеров без применения концентраторов
используется стандартный перекрестный
(crossover) кабель. А для связи компьютера с
концентратором применяется прямой
(direct) кабель с соединенными между собой
одинаковыми контактами разъемов. Если
перекрестное соединение предусмотрено
внутри концентратора, то соответствующий
порт его должен быть помечен буквой
«X».Здесь все точно так же, как и в
случае 10BASE-T.

Для
контроля целостности сети в 100BASE-TXпредусмотрена передача в интервалах
между сетевыми пакетами специальных
сигналов (FLP– Fast Link Pulse). Но в отличие
от 10BASE-T выполняют также функцию
автоматического согласования скорости
передачи аппаратных средств
(Auto-Negotiation). Об этом автоматическом
согласовании будет рассказано в разделе
«Автоматическое определение типа
сети».

Рис.
12.3.
Прямой и перекрестный кабели,
применяемые в сегменте 100BASE-TX

studfiles.net

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о