Физические спецификации технологии ethernet

Физические спецификации технологии ethernet

Исторически первые сети технологии Ethernet были созданы на коаксиальном кабеле диаметром 0,5 дюйма. В дальнейшем были определены и другие спецификации физического уровня для стандарта Ethernet, позволяющие использовать различные среды передачи данных. Метод доступа CSMA/CD и все временные параметры остаются одними и теми же для любой спецификации физической среды технологии Ethernet 10 Мбит/с.

Физические спецификации технологии Ethernet на сегодняшний день включают следующие среды передачи данных.

· 10Base-5 — коаксиальный кабель диаметром 0,5 дюйма, называемый «толстым» коаксиалом. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента — 500 метров (без повторителей).

· 10Base-2 — коаксиальный кабель диаметром 0,25 дюйма, называемый «тонким» коаксиалом. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента — 185 метров (без повторителей).

· 10Base-T — кабель на основе неэкранированной витой пары (Unshielded Twisted Pair, UTP). Образует звездообразную топологию на основе концентратора. Расстояние между концентратором и конечным узлом — не более 100 м.

· 10Base-F — волоконно-оптический кабель. Топология аналогична топологии стандарта 10Base-T. Имеется несколько вариантов этой спецификации — FOIRL (расстояние до 1000 м), 10Base-FL (расстояние до 2000 м), 10Base-FB (расстояние до 2000 м).

Число 10 в указанных выше названиях обозначает битовую скорость передачи данных этих стандартов — 10 Мбит/с, а слово Base — метод передачи на одной базовой частоте 10 МГц (в отличие от методов, использующих несколько несущих частот, которые называются Broadband — широкополосными). Последний символ в названии стандарта физического уровня обозначает тип кабеля.

Технология Token Ring.

Этот стандарт предложен фирмой IBM. В качестве передающей среды применяется неэкранированная витая пара, экранированная витая пара, оптоволоконный кабель. Скорость передачи данных — 4 Мбит/с или 16 Мбит/с. В качестве метода управления доступом станций к передающей среде используется метод маркерного кольца, который рассчитан на топологию "логическое кольцо". Основные положения этого метода:

Этот метод напоминает Arcnet, так как тоже использует маркер, передаваемый от одной станции к другой. В отличие от Arcnet, при методе доступа Token Ring имеется возможность назначать различные приоритеты разным рабочим станциям.

В сетях Token Ring используются пакеты трех типов:

  • пакет управление/данные; с помощью этого пакета выполняется передача данных или команд управления работой сети;
  • маркер (Token); станция может начать передачу данных только после получения такого пакета. В одном "кольце" может быть только один маркер и, соответственно, только одна станция с правом передачи данных;
  • пакет сброса; посылка такого пакета вызывает прекращение любых передач.

Сети Token Ring не рассчитаны на большие расстояния. Все компьютеры должны быть расположены на одном или двух этажах здания. Ограничение для сетей Token Ring приведены в табл. 2.

Таблица 2. Ограничения для сети Token Ring

Максимальное количество концентраторов в сети
Минимальное количество рабочих станций в сети
Максимальная длина кабеля между двумя концентраторами 45 м
Максимальная длина кабеля, соединяющая все концентраторы в сети 120 м

Технология FDDI.

FDDI (англ. Fiber Distributed Data Interface — Волоконно-оптический интерфейс передачи данных) — стандарт передачи данных в локальной сети, протянутой на расстоянии до 200километров. Стандарт основан на протоколе Token Ring. Кроме большой территории, сеть FDDI способна поддерживать несколько тысяч пользователей.

В качестве среды передачи данных в FDDI рекомендуется использовать волоконно-оптический кабель, однако можно использовать и медный кабель, в таком случае используется сокращение CDDI (Copper Distributed Data Interface). В качестве топологии используется схема двойного кольца, при этом данные в кольцах циркулируют в разных направлениях. Одно кольцо считается основным, по нему передаётся информация в обычном состоянии; второе — вспомогательным, по нему данные передаются в случае обрыва на первом кольце. Для контроля за состоянием кольца используется сетевой маркер, как и в технологии Token Ring.

FDDI (Fiber Distributed Data Interface) был разработан как протокол для надежных, высокоскоростных сетей и магистралей с высоким трафиком, а также для чувствительных к временным задержкам приложений. Он способен передавать данные со скоростью до 100 мегабит в секунду. И поддерживает до 500 станций в сегменте. FDDI был разработан для работы на оптоволоконных каналах, передающих световые импульсы в двух направлениях между станциями, а также может быть использован на медных кабельных системах (на витой паре 5 категории — CDDI) при использовании электрических сигналов. FDDI поддерживает высокую надежность, так как сети FDDI состоят из двух противоположно направленных логических колец (см рис.1).Причем при отключении от питания одной из станций кольца не обрываются, а срабатывает механизм bypass — прямая передача по внутреннему оптическому каналу из порта в порт.

Читайте также:  Определить правило шифрования и расшифрования слова укрогреошлаеквисчтевмо

рис. 1 Общая схема сети

Эти кольца обеспечивают резервирование передачи друг друга, то есть если на одном кольце возникнут некоторые проблемы, то в передачу включится другое. FDDI сам распознает и устранит возникшие проблемы (см рис. 2).

рис. 2 Общая схема сети(обрыв)

Кольца в сетях FDDI рассматриваются как общая разделяемая среда передачи данных, поэтому для нее определен специальный метод доступа.

Одной из наиболее важных характеристик FDDI является то, что она использует световод в качестве передающей среды. Световод обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с традиционной медной проводкой, включая защиту данных (оптоволокно не излучает электрические сигналы, которые можно перехватывать), надежность (оптоволокно устойчиво к электрическим помехам) и скорость (потенциальная пропускная способность световода намного выше, чем у медного кабеля).

FDDI устанавливает два типа используемoгo оптического волокна: одномодовое (иногда называемое мономодовым) и многомодовое. Моды можно представить в виде пучков лучей света, входящего в оптическое волокно под определенным углом. Одномодовое волокно позволяет распространяться через оптическое волокно только одному моду света, в то время как многомодовое волокно позволяет распространяться по оптическому волокну множеству мод света. Т.к. множество мод света, распространяющихся по оптическому кабелю, могут проходить различные расстояния (в зависимости от угла входа), и, следовательно, достигать пункт назначения в разное время (явление, называемое модальной дисперсией), одномодовый световод способен обеспечивать большую полосу пропускания и прогoн кабеля на большие расстояния, чем многомодовые световоды. Благодаря этим характеристикам одномодовые световоды часто используются в качестве основы университетских сетей, в то время как многомодовый световод часто используется для соединения рабочих групп. В многомодовом световоде в качестве генераторов света используются диоды, излучающие свет (LED), в то время как в одномодовом световоде обычно применяются лазеры.

Технология Fast Ethernet.

Технология Fast Ethernet является эволюционным развитием классической технологии Ethernet. Ее основными достоинствами являются:

  • увеличение пропускной способности сегментов сети до 100 Мб/c;
  • сохранение метода случайного доступа Ethernet;
  • сохранение звездообразной топологии сетей и поддержка традиционных сред передачи данных — витой пары и оптоволоконного кабеля.

Указанные свойства позволяют осуществлять постепенный переход от сетей 10Base-T — наиболее популярного на сегодняшний день варианта Ethernet — к скоростным сетям, сохраняющим значительную преемственность с хорошо знакомой технологией: Fast Ethernet не требует коренного переобучения персонала и замены оборудования во всех узлах сети. Официальный стандарт 100Base-T (802.3u) установил три различных спецификации для физического уровня (в терминах семиуровневой модели OSI) для поддержки следующих типов кабельных систем:

  • 100Base-TX для двухпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP Category 5, или экранированной витой паре STP Type 1;
  • 100Base-T4 для четырехпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP Category 3, 4 или 5;
  • 100Base-FX для многомодового оптоволоконного кабеля.

· Чтобы лучше понять работу и разобраться во взаимодействии элементов Fast Ethernet обратимся к рисунку 1.

Ethernet — самая популярная в настоящее время сетевая архитектура. Она использует узкоплосную передачу со скоростью 10 Мбит/с, топологию "шина", а для регулирования трафика в основном сегменте кабеля — CSMA/CD ( МДПН/ОС ) [1].

Среда (кабель) Ethernet является пассивной, т.е. получает питание от компьютера. Следовательно, она прекратит работу из-за физического повреждения или неправильного подключения терминатора.

Сеть Ethernet имеет следующие характеристики:

· традиционная топология — линейная шина

· другие топологии — звезда-шина

· тип передачи — узкополосная

· метод доступа — CSMA/CD

· скорость передачи данных — 10 и 100 Мбит/с

· кабельная система — тонкий и толстый коаксиальный, UTP.

Ethernet разбивает данные на пакеты (кадры), формат которых отличается от формата пакетов, испльзуемого в других сетях. Кадры представляют собой блоки информации, передаваемые, как единое целое. Кадр Ethernet может иметь длину от 64 до 1518 байтов, но сама структура кадра Ethernet использует по крайней мере 18 байтов, поэтому размер блока данных в Ethernet — от 46 до 1500 байтов. Каждый кадр содержит управляющую информацию и имеет общую с другими кадрами организацию.

Например, передаваемый по сети кадр Ethernet II используется для протокола TCP/IP. Кадр состоит из частей, которые перечислены в таблице.

Ошибка! Ошибка связи.

Рис. 5.33. Кадр данных Ethernet II

Поле кадра Описание

Преамбула Отмечает начало кадра

Местоназначение и источник Указывает адрес источника и адрес приемника

Тип Используется для идентификации протокола Сетевого уровня

Циклический избыточный код Поле информации для проверки ошибок

Читайте также:  Как скинуть фото с айфона на айфон

Сети Ethernet используют различные варианты кабелей и топологий. Далее будут представлены варианты, основанные на спецификации IEEE.

СТАНДАРТЫ IEEE на 10 Мбит/с

Ниже будут рассмотрены четыре топологии Ethernet со скоростью передачи данных 10 Мбит/с:

Base T

В 1990 году IEEE опубликовал спецификацию 802.3 для построения сети Ethernet на основе витой пары. 10BaseT(10 — скорость передачи в Мбит/с, Base — узкополосная, T — витая пара) — сеть Ethernet , которая для соединения компьютеров обычно использует неэкранированную витую пару (UTP). Тем не менее и экранированная витая пара (STP) также может применяться в топологии 10BaseT без изменения каких-либо ее параметров.

Большинство сетей этого типа строятся в виде звезды, но по системе передачи сигналов представляют собой шину, как и другие конфигурации Ethernet. Обычно концентратор сети 10BaseT выступает как многопортовый репитер и часто располагается в распределительной стойке здания. Каждый компьтер подключается к другому концу кабеля, соединенного с концентратором, и использует две пары проводов: одну — для приема, другую — для передачи.

Максимальная длина сегмента 10BaseT — 100 м. Минимальная длина кабеля — 2.5 м. ЛВС 10BaseT может обслуживать до 1024 компьютеров.

Ошибка! Ошибка связи.

Рис. 5.34 Для увеличения длины кабеля используется активный концентратор

На рис. 5.35 показано, как сеть 10BaseТ реализует преимущества топологии «звезда». Кабель UTP обеспечивает скорость передачи данных 10 Мбит/с. Изменение конфигурации производится на коммутационных панелях – простым переключением шнура из одного гнезда в другое. Эти изменения не затрагивают другие сетевые устройства.

Base2

В соответствии со спецификацией IEEE 802.3 эта топология называется 10Base2[ 2- передача на расстояние, примерно в два раза превышающее 100м].

Сеть такого типа ориентирована на тонкий коаксиальный кабель, или тонкий Ethernet , с максимальной длиной сегмента 185 м. Минимальная длина кабеля 0.5 м. Кроме того, существует ограничение на максимальное количество компьютеров, которое может быть размещено на 185 — метровом сегменте кабеля, — 30 штук.

Ошибка! Ошибка связи.

Рис. 5.35 Коммутационные панели упрощают изменение в конфигурации сети.

Компоненты кабеля "Тонкий Ethernet":

· BNC T — коннекторы;

Сети на тонком Ethernet обычно имеют топологию "шина". Стандарты IEEE для тонкого Ethernet не предусматривают использования кабеля трансивера между Т-коннектором и компьютером. Вместо этого Т-коннектор располагают непосредственно на плате сетевого адаптера.

BNC баррел-коннектор, соединяя сегменты кабеля, позволяет увеличить его общую длину. Например, вам нужен кабель длиной 30 м, а у вас есть сегменты тонкого кабеля по 20 м и 5 м. Соедините двумя баррел-коннекторами эти сегменты, чтобы получить кабель нужной длины. Однако использование баррел-коннекторов желательно свести к минимуму, поскольку они ухудшают качество сигнала.

Сеть на тонком Ethernet — зкономичный способ реализации сетей для небольших отделений и рабочих групп. Используемый в такого типа сетях кабель:

· прост в установке;

По спецификации IEEE 802.3 сеть на тонком Ethernet может поддерживать до 30 узлов (компьютеров и репитеров) на один кабельный сегмент.

Сеть на тонком Ethernet может состоять максимум из 5 сегментов кабеля, соединенных 4 репитерами, но только к трем сегментам могут быть подключены рабочие станции. Таким образом, 2 сегмента остаются зарезевированными для репитеров, их называют межрепитерными связями. Такая конфигурация известна как правило 5-4-3.

На рисунке 4.33 вы видите пять магистральных сегментов, четыре репитера. К магистральным сегментам 1,2,5 подключены компьютеры. Магистральные сегменты 3,4 предназначены только для увеличения общей длины сети.

Поскольку для сетей на тонком Ethernet ограничения слишком жесткие, большие предприятия, чтобы соединить сегменты и увеличить общую длину сети до 925 метров, используют репитеры.

Ошибка! Ошибка связи.

Рис. 5.36. Правило 5-4-3 для тонкого Ethernet: 5 сегментов, 4 репитера, 3 сегмента для подключения станций

Base 5

В соответствии со спецификацией IEEE эта топология называется 10Base5. Известно и другое ее название — стандартный Ethernet.

Сети на толстом коаксиальном кабеле (толстый Ethernet) обычно используют топологию "шина". Толстый Ethernet может поддерживать до 100 узлов на магистральный сегмент. Магистраль — главный кабель, к которому присоединяются трансиверы с подключенными к ним рабочими станциями и репитерами. Сегмент толстого Ethernet может иметь длину 500 м при общей длине сети 2500 м.

Расстояния и допуски для толстого Ethernet больше, чем для тонкого Ethernet.

Компоненты кабельной системы:

· Трансиверы

Трансиверы, обеспечивая связь между компьютером и главным кабелем ЛВС, совмещены с "зубом вампира", соединенным с кабелем.

· Кабели трансиверов.

Кабель трансивера (ответвляющийся кабель) соединяет трансивер с платой сетевого адаптера.

Читайте также:  Можно ли поменять емейл

· DIX — коннектор, или АUI — коннектор.

Расположен на кабеле трансивера.

· Коннекторы N — серии (в том числе баррел — коннекторы) и терминаторы N — серии.

Компоненты толстого Ethernet работают также, как компоненты тонкого Ethernet

Ошибка! Ошибка связи.

Рис. 5.37 Толстый Ethernet с подключенным трансивером

Исторически первые сети технологии Ethernet были созданы на коаксиальном кабеле диаметром 0,5 дюйма. В дальнейшем были определены и другие спецификации физического уровня для стандарта Ethernet, позволяющие задействовать различные среды передачи данных. Метод доступа CSMA/CD и все временные параметры остаются одними и теми же для любой спецификации физической среды технологии Ethernet10 Мбит/с.[1]

Физические спецификации технологии Ethernet на сегодня включают следующие среды передачи данных.

· 10Base-5 — коаксиальный кабель диаметром 0,5 дюйма, называемый «толстым» коаксиалом. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента — 500 метров (без повторителей).

· 10Base-2 — коаксиальный кабель диаметром 0,25 дюйма, называемый «тонким» коаксиалом. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента — 185 метров (без повторителей).

· 10Base-T- кабель на основе неэкранированной витой пары (UTP). Образует звездообразную топологию на основе концентратора. Расстояние между концентратором и конечным узлом — не более 100 м.

· 10Base-F- волоконно-оптический кабель. Топология аналогична топологии стандарта 10Base-T. Имеется несколько вариантов этой спецификации — FOIRL(расстояние до 1000 м), 10Base-FL(расстояние до 2000 м), 10Base-FB(расстояние до 2000 м).

Число 10 обозначает номинальную битовую скорость передачи данных этих стандартов — 10 Мбит/с, а слово «Base» — метод передачи на одной базовой частоте 10 МГц — в отличие от методов, использующих несколько несущих частот. Последний символ в названии стандарта физического уровня обозначает тип кабеля.

Стандарт 10Base-5 в основном соответствует экспериментальной сети Ethernet фирмы Xerox и может считаться классическим стандартом Ethernet. Различные компоненты сети, выполненной на толстом коаксиале и состоящей из трех сегментов, соединенных повторителями, показаны на рис.6.1.

Рисунок 6.1 — Компоненты физического уровня сети стандарта 10 Base-5, состоящей из трех сегментов

Кабель используется как моноканал для всех станций. Сегмент кабеля максимальной длины в 500 м (без повторителей) должен иметь на концах согласующие терминаторы («заглушки») сопротивлением 50 Ом, поглощающие распространяющиеся по кабелю сигналы и препятствующие возникновению отраженных сигналов. При отсутствии терминаторов в кабеле возникают стоячие волны, так что одни узлы получают мощные сигналы, а другие — настолько слабые, что их прием становится невозможным.

Станция должна подключаться к кабелю при помощи приемопередатчика — трансивера. Трансивер — это часть сетевого адаптера; он устанавливается непосредственно на кабеле и питается от сетевого адаптера компьютера. Трансивер может подсоединяться к кабелю как методом прокалывания, обеспечивающим непосредственный физический контакт, так и бесконтактным методом.

Трансивер соединяется с сетевым адаптером интерфейсным кабелем AUI длиной до 50 м, состоящим из 4 витых пар (адаптер должен иметь разъем AUI). Наличие стандартного интерфейса между трансивером и остальной частью сетевого адаптера очень полезно при переходе с одного типа кабеля на другой. Для этого достаточно только заменить трансивер, а остальная часть сетевого адаптера остается неизменной, так как она отрабатывает протокол уровня MAC. При этом необходимо только, чтобы новый трансивер поддерживал стандартный интерфейс AUI.

Упрощенная структурная схема трансивера показана на рис. 6.2. Передатчик и приемник присоединяются к одной точке кабеля с помощью специальной схемы, например трансформаторной, позволяющей организовать одновременную передачу и прием сигналов с кабеля.

При неисправностях в адаптере может возникнуть ситуация, когда в кабель будет непрерывно выдаваться последовательность случайных сигналов. Так как кабель — это общая среда для всех станций, то работа сети будет заблокирована одним неисправным адаптером. Чтобы этого не случилось, на выходе трансивера ставится схема, которая проверяет время передачи кадра. Если максимально возможное время передачи пакета превышается (с некоторым запасом), то эта схема просто отсоединяет выход передатчика от кабеля. Максимальное время передачи кадра (вместе с преамбулой) равно 1221 мкс, а время затянувшейся передачи устанавливается равным 4000 мкс (4 мс). Эту функцию трансивера иногда называют проверкой затянувшейся передачи, или jabber-контролем.

Еще статьи

Создание анализатора качества горюче-смазочных материалов
Темой данного дипломного проекта является «создание анализатора качества ГСМ». Для создания и разработки данного прибора существуют различные причины, одна из них: использование прибора человеком, который не разбирается в данной области, для определения состояния качества той или иной продукции в ж .

Ссылка на основную публикацию
Удаление последнего элемента списка
Введение. Основные операции О дносвязный список – структура данных, в которой каждый элемент (узел) хранит информацию, а также ссылку на...
Телефон самсунг с хорошей камерой недорогой
Если вы ищете лучший телефон Samsung, тогда рейтинг поможет разобраться в их различиях. Посмотрите какой смартфон лучшие купить из всех...
Телефон перестал заряжаться быстрой зарядкой
Наверняка многие сталкивались с тем, что смартфон ни с того ни с сего перестаёт заряжаться. Другая распространённая беда — слишком...
Удаление дубликатов фотографий на русском бесплатно
Здравствуйте Уважаемый Друг. У каждого из нас на компьютере хранится большое количество различных фотографий изображений и тому подобных картинок. Парой...
Adblock detector