Галкин В.А., Григорьев Ю.А. - Телекоммуникации и сети (1053870), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Переговорный процесс происходитпри включении питания устройства или может бьггь инициирован в любой момент модулем управления.Узлы, поддерживающие спецификации PHY FX и PHY ТХ, могут работатьв полнодуплексном режиме (full-duplex mode). В этом режиме не используется метод доступа к среде CSMA/CD и отсутствует понятие коллизий - каждый узел одновременно передает и принимает кадры данных по каналам Тх иRx. Полнодуплексная работа возможна только при соединении сетевого адаптера с коммутатором или же при непосредственном соединении коммутаторов.При полнодуплексной работе стандарты 100Base-TX и 100Base-FX обеспечивают скорость обмена данными между узлами 200 Мбит/с.Физический уровень 100Base'T4 - четырехпарная витая пара. Спецификация PHY Т4 была разработана для возможности использования для высокоскоростного Ethernet имеющуюся проводку на витой паре категории 3. Чтобы повысить общую пропускную способность за счет одновременной передачипотоков бит по нескольким витым парам эта спецификация использует все 4пары кабеля.Вместо кодирования 4В/5В в этом методе используется кодирование 8В/6Т.Каждые 8 бит информации МАС-уровня кодируются шестью троичными цифрами (ternary symbols), т.
е. цифрами, имеющими три состояния. Каждая тро1933. Принципы построения локальных сетей ЭВМичная цифра имеет длительность 40 не. Группа из 6 троичных цифр затем передается на одну из трех передающих витых пар, независимо и последовательно.Четвертая пара используется для прослупшвания несущей частоты в целяхобнаружения коллизии. Скорость передачи данных по каждой из трех передающих пар равна 33,3 Мбит/с, следовательно общая скорость протокола 100Base-T4составляет 100 Мбит/с. В то же время из-за принятого способа кодированияскорость изменения сигнала на каждой паре равна всего 25 Мбод, что и позволяет использовать витую пару категории 3.Правила построения сегментов сети по технологии Fast Ethernet.Технология Fast Ethernet, как и все некоаксиальные варианты Ethernet, рассчитана на подключение конечных узлов (компьютеров с соответствующими сетевыми адаптерами) к многопортовым концеьгграторам-повторителям или коммутаторам.Правила корректного построения сегментов сетей Fast Ethernet включают:• ограничения на максимальные длины сегментов, соединяющих DTE с DTE;• ограничевмя на максимальные длины сегментов, соединяющих DTE с портом повторителя;• ограничения на максимальный диаметр сети;• ограничения на максимальное число повторителей и максимальную длинусегмента, соединяющего повторители.Ограничения длин сегментов DTE-DTE.
В качестве DTE (Data TerminalEquipment) может выступать любой источник кадров данных для сети: сетевой адаптер, порт моста, порт маршрутизатора, модуль управления сетью идругие подобные устройства. Порт повторителя не является DTE. В типичнойконфигурации сети Fast Ethernet несколько DTE подключается к портам повторителя, образуя сеть звездообразной топологии.Спецификация ШЕЕ 802.3w определяет максимальную длину сегментовDTE-DTE:100Base-TX (кзбель Category 5 UTP)100 м100Base-FX (многомодовое волокно 62,5/125 мкм)412 м (полудуплекс)2 км (полный дуплекс)100Base-T4 (кабель Category 3,4 или 5 UTP)100 мОграничения, связанные с соединениями с повторителями. Повторители Fast Ethernet делятся на два класса.Повторители класса I поддерживают все типы систем кодирования физического уровня: lOOBase-TX/FXn 100Base-T4.Повторители класса П поддерживают только один тип системы кодирования физического уровня- lOOBase-TX/FX или 100Base-T4.В одном домене коллизий допускается наличие только одного повторителякласса I.
Это связано с тем, что такой повторитель вносит большую задержкупри распространении сигналов из-за необходимости трансляции различных систем сигнализации.1943.2. Технологии локальных сетейПовторители класса II в домене коллизий соединяются между собой кабелем не длиннее 5 м, а их число не превьппает 2.Небольшое количество повторителей Fast Ethernet не является серьезнымпрепятствием при построении сетей. Во-первых, наличие стековых повторителей снимает проблемы ограниченного числа портов: все каскадируемые повторители представляют собой один повторитель с достаточным числомпортов - до нескольких сотен. Во-вторых, применение коммутаторов и маршрутизаторов делит сеть на несколько доменов коллизий с небольшим числомстанций в каждом.В табл. 3.3 сведены правила построения сети на основе повторителей класса I.Таблица 3.3. Правила построения сети на основе повторителей класса IМаксимальныйМаксимальная длинаТип кабелядиаметр сети, мсегмента, м200Только витая пара (ТХ)100272Только оптоволокно (FX)136Несколько сегментов на витой паре и100 (га)260один сегмент на оптоволокне160 ( F ^Несколько сегментов на витой паре и100 (та)272несколько сегментов на оптоволокне136 ( F ^Fast Ethernet следует применять в организациях и частях сетей, где до этогошироко применялся простой Ethernet, но сегодняшние условия или же ближайшие перспективы требуют в этих частях сетей более высокой пропускной способности.
Однако технология Fast Ethernet кроме положительных свойств, унаследовала и недостатки технологии Ethernet:• большие задержки доступа к среде при коэффициенте использоваюм среды вьппе 30...40 %, являющиеся следствием применения алгоритма доступаCSMA/CD;• небольшие расстояния между узлами даже при использования оптоволокна - следствие метода обнаружения коллизий;• отсутствие определения избыточных связей в стандарте и отсутствиеподдержки приоритетного трафика приложений реального времени.Технология Gigabit EthernetОсновная идея разработчиков стандарта 802.3z Gigabit Ethernet состоит вмаксимальном сохранении идей классической технологии Ethernet при достижении битовой скорости в 1000 Мбит/с.Gigabit Ethernet, так же как и его менее скоростные собратья, на уровнепротокола не поддерживает:качество обслуживания;избыточные связи;1953.
Принципы построения локальных сетей ЭВМтестирование работоспособности узлов и оборудования (в последнем случае - за исключением тестирования связи порт-порт, как это делается в EthernetlOBase-T и lOBase-F и Fast Ethernet).В технологии Gigabit Ethernet по сравнению с технологиями Ethernet и FastEthernet:• сохраняются все форматы кадров Ethernet;• сохраняется полудуплексная версия протокола, поддерживающая методдоступа CSMA/CD, и полнодуплексная версия, работающая с коммутаторами;• поддерживаются все основные виды кабелей, используемых в Ethernet иFast Ethernet: волоконно-оптический, витая пара категории 5 и коаксиальныйкабель.На рис. 3.9 показана структура уровней Gigabit Ethernet. Как и в стандартеFast Ethernet, в Gigabit Ethernet не существует универсальной схемы кодирования сигнала, которая была бы идеальной для всех физических интерфейсов так, с одной стороны, для стандартов lOOOBase-LX/SX/CX используется кодирование 8В/10В, а с другой стороны, для стандарта lOOOBase-T используетсяспевд1альный расширенный линейный код ТХ/Т2.
Фушщию кодирования вьшолняет подуровень кодирования PCS, размещенный ниже средонезависимого интерфейса GMn (Gigabit Media Independent Interface).Интерфейс GMII. Он обеспечивает взаимодействие между уровнем MACи физическим уровнем, является расширением интерфейса МП и может поддерживать скорости 10, 100 и 1000 Мбит/с; имеет отдельные 8-разрядныеПодуровень LLC(802.2)Подуровень доступак феде MACСогласование(reconciliation)Интерфейс GMIIPCSРМАТрансивер GigabitEthernetPMDЖРазъемы(Medium Dependent Interface)Рис, 3.9.
Структура уровней стандартаGigabit Ethernet1963.2. Технологии локальных сетейприемник и передатчик и может поддерживать полудуплексный и дуплексныйрежимы. Кроме этого, GMII интерфейс имеет одну сигнальную цепь, обеспечивающую синхронизацию, две сигнальных цепи состоянрм линии: первая указывает наличие несущей, а вторая - отсутствие коллизий, а также несколькодругих сигнальных цепей и питание.
Трансиверный модуль, охватывающий физический уровень и обеспечивающий один из физических средозависимых интерфейсов, может подключаться, например, к коммутатору Gigabit Ethernet посредством GMII интерфейса.Подуровень физического кодирования PCS, При подключении интерфейсов группы lOOOBase-X подуровень PCS использует блочное избыточное кодирование 8В/10В, заимствованное из стандарта ANSI ХЗТ11 Fibre Channel. Вподуровне PCS каждые 8 входных битов, предназначенных для передачи наудаленный узел, преобразовываются в 10-битные символы. Кроме этого, ввыходном последовательном потоке присутствуют специальные контрольные10-битные символы, используемые, например, для расширения носителя (дополняют кадр Gigabit Ethernet до его минимально размера 512 байт).При подключении интерфейса lOOOBase-T подуровень PCS осуществляетспециальное помехоустойчивое кодирование для обеспечения передачи по витой паре иТР Cat.5 на расстояние до 100 м - линейный код ТХ/Т2, разработанный компанией Level One Communications.Два сигнала состояния линии - наличие несущей и отсутствие коллизий - генерируются этим подуровнем.Подуровни РМА и PMD.
Физический уровень Gigabit Ethernet используетнесколько интерфейсов, включая традиционную витую пару категории 5, а также многомодовое и одномодовое волокна.Подуровень РМА преобразует параллельный поток символов от PCS в последовательный поток, и вьшолняет обратное преобразование (распараллеливание) входящего последовательного потока от PMD. Подуровень PMD определяет оптические/электрические характеристики физических сигналов для разныхсред. Всего определены 4 типа физических интерфейсов среды (рис. 3.10), которые отражены в спецификациях стандарта 802.3z (lOOOBase-X) и 802.ЗаЬ(lOOOBase-T).Gigabit Ethernet1000 Base-LX1000 Base-SXОгповолокно1300 нм лазерОотоволокно850 нм лазер1000 Base-CX1000 Base-TВитая параВитая параUTP Cat.5 до 25 м UTP Cat.5 до 100 мРис.
3.10. Физические интерфейсы стандарта Gigabit Ethernet1973. Принципы построения локальных сетей ЭВМlOOOBase-X основывается на стандарте физического уровня Fibre Channel технологии взаимодействия рабочих станций, суперкомпьютеров, устройствхранения и периферийных узлов. Fibre Channel имеет 4-уровневую архитектуру.Два нижних уровня FC-O (интерфейсы и среда) и FC-l (кодирование/декодирование) перенесены в Gigabit Ethernet. Поскольку Fibre Channel является проверенной технологией, то это значительно сократило время на разработку оригинального стандарта Gigabit Ethernet.Блочный код 8В/10В аналогичен коду 4В/5В, принятому в стандарте FDDI.Однако код 4В/5В не применяется в Fibre Channel, потому что он не обеспечивает баланса по постоянному току (хотя код 4В/5В не обеспечивает баланса попостоянному току, в стандарте FDDI предусмотрен специальный дополнительный узел, поддерживающий баланс по постоянному току с дрейфом в пределах ±10 %.
При использовании кода 8В/10В необходимость в таком узле отпадает, и при этом полностью отсутствует дрейф постоянной составляющей).Отсутствие баланса потенциально может привести к нагреванию лазерныхдиодов, зависящему от передаваемых данных, что может быть причиной дополнительных ошибок при высоких скоростях передачи.Спецификация lOOOBase-X подразделяется на три физических интерфейса:• lOOOBase-SX - определяет лазеры с допустимой длиной излучения в диапазоне 770...860 им, с моыщостью излучения передатчика от -10 до О дБм, приотношении ON/OFF (сигнал / нет сигнала) не менее 9 дБ. Чувствительностьприемника составляет 17 дБм, его насьпцение - О дБм;• lOOOBase-LX - определяет лазеры с допустимой длиной излучения в диапазоне 1270...
1355 им, с мощностью излучения передатчика от-13,5 до -3 дБм,при отношении ON/OFF (есть сигнал / нет сигнала) не менее 9 дБ. Чувствительность приемника составляет 19 дБм, его насьпцение -3 дБм;• lOOOBase-CX - экранированная витая пара (STP «twinax») на короткие расстояния.Поддерживаемые расстояния для стандартов lOOOBase-X приведены втабл. 3.4.При кодировании кодом 8В/10В битовая скорость в оптической линии составляет 1250 бит/с. Это означает, что полоса пропускания участка кабелядопустимой длины должна превьппать 625 МГц. Из табл. 3.4 следует, что этоткритерий для строчек 2-6 вьшолняется.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
