Горнец Н.Н., Рощин А.Г. Организация ЭВМ и систем (2006) (1186251), страница 61
Текст из файла (страница 61)
Машина соединяется с концентратором (рис. 11.7) витой парой, длина которой не должна превосходить 100 м. Концентратор представляет собой многопортовый повторитель. Сигнал от передатчика Т„ сетевого адаптера рабочей станции поступает в один из портов концентратора. Здесь он принимается приемником Я„и трансли- пара на »100 м Рис. 11.7. Подключение компьютеров посредством кабеля ! ОВаае-Т руется на передатчики всех портов.
Благодаря этому для подключенных компьютеров «образуется» общая шина («один передает, все могут слышать»). Вся логика управления доступом сосредоточена в концентраторе. Повторитель обнаруживает коллизию в сегменте в случае одновременного приема сигналов нескольким приемникам А„и посылает через все свои передатчики Т„прерывающую 1ат-последовательность. Последний вид кабеля 10Ваве-Š— оптоволоконный. Он относительно дорог, но низкий уровень помех и значительная длина одного сегмента — важные достоинства этого кабеля. Кабельные оптоволоконные линии подключаются к концентратору с оптическими портами. В сетях Ейептег действует правило четырех повторителей — между любыми двумя компьютерами должно быть не более четырех повторителей (концентратор представляет собой один из них), а из пяти кабельных сегментов (на коаксиальном кабеле) только три могут содержать подключенные компьютеры.
В случае смешанной структуры (витая пара, оптоволокно и коаксиальный кабель) для проверки возможности корректной работы сети проводят расчеты максимального времени распространения сигнала по кабельной системе. Кодирование иа физическом уровне. Прямое кодирование неоднозначно, и поэтому не используется. Нужен был метод, который бы позволял определять начало, середину и конец передачи каждого бита без специальной побитной синхронизации. Для этого было предложено два метода кодирования: манчестерский и дифференциальный манчестерский коды.
290 Поток битов Потенциальный Кляч««терский кол дцфференцивльный манчестерский кол Нуль кодируется Единица кодируется сменой уровней противоположным переходом Рнс. 11.8. Манчестерский и дифференциальный манчестерский методы кодирования При использовании манчестерского кода интервал передачи бита разбивается на два равных интервала (рис. 11.8). При передаче «1» в первом интервале передается сигнал высокого уровня, а во втором — низкого. При передаче «О» все наоборот. При таком подходе в середине передачи каждого бита имеется переход, что позволяет синхронизовать приемник.
Недостатком такого подхода является то, что пропускная способность канала уменьшается вдвое по сравнению с потенциальным кодированием, но этот недостаток вполне компенсируется возможностью самосинхронизации. Дифференциальный манчестерский код отличается тем, что при передаче «1» в первом интервале сохраняется уровень предыдущего, а при передаче «О» — этого не делается (см. рис. 11.8). Производительность ЛВС с множественным доступом, контролем несущей и обнаружением коллизий. Рассмотрим производительность ЛВС с множественным доступом, контролем несущей и обнаружением коллизий при условии плотной и постоянной нагрузки. Пусть всегда готовы к передаче 1г станций.
Введем некоторые допущения для упрощения анализа. Разобьем время на равные по длительности отрезки длиной 2г, где г — максимальное время распространения сигнала из конца в конец кабельного сегмента, и вместо анализа коллизий будем рассматривать постоянную вероятность повторной передачи кадра на каждом временном отрезке. Если каждая станция участвует в состязаниях с вероятностью р, то вероятность того, что некоторая станция захватит канал на этом временном участке, А = /ср(1 — р)л '.
Величина А достигает максимума при р = 1/)с Отметим, что А » 1/е при )г -» . Вероятность того, что период состязаний составит/ временных отрезков, равна А(1 — А)' '. 291 Отсюда среднее число отрезков до завершения состязания со ставит ~/А(1-А)' ' = — '. у=о А Так как каждый временной отрезок имеет длительность 2б то средний интервал состязаний м = 27/А. Если значение Р оптимально, то ю < 2ге, что приближенно равно 5,46 Если передача кадра средней длины занимает время Р, то при условии большого числа станций, постоянно имеющих кадры для передачи, эффективность канала составит Р/(Р+ 27/А). Из этой формулы видно, что чем длиннее кабель, тем ниже эффективность, так как растет длительность периода состязаний. При длительности 51,2 мс, что соответствует 2,5 км с четырьмя повторителями и скорости передачи 10 Мбит/с, минимальный размер кадра составляет 512 бит или 64 байт.
Эффективность канала зависит от числа готовых к передаче станций при сделанных выше предположениях о длине кабеля, скорости передачи и минимальной длине кадра (рис. 11.9). С увеличением нагрузки эффективность сети падает. Эффективность сети тем выше, чем выше средняя длина кадра. Теоретически при неограниченном увеличении длины кадра эффективность стремится к 1, однако при этом также неограниченно увеличивается время ожидания доступа к каналу. Наименьшая эффективность канала наблюдается при коротких кадрах, поэтому наиболее жесткие те- 1,0 0,9 0,8 а 0,7 0,6 о 0,5 В 0,4 $ о,з 0,2 0 1 2 4 8 16 32 64 128 256 Число работающих станций Рнс.
11.9. Эффективность ЛВС с множественным доступом, контролем несущей н обнаружением коллизий 292 сты производительности сети проводят с использованием генераторов коротких кадров. Технология Раз! Е1Ьегпеб Эта технология представляет собой продолжение развития классической технологии Е1Ьегпек Ее основными достоинствами являются: увеличение пропускной способности сегментов сети до 100 Мбит/с; сохранение метода случайного доступа Е1Ьегпег; сохранение звездообразной топологии сетей и поддержка традиционной среды передачи данных — витой пары и оптоволоконного кабеля. В официальном стандарте !ООВазе-Т установлено три различных типа кабельных систем: 100Вазе-ТХ для двухпарного кабеля на неэкранированной витой паре 1)ТР категории 5 или экранированной витой паре БТР Туре 1; 1ООВазе-Т4 для четырехпарного кабеля на неэкранированной витой паре 1!ТР категории 3, 4 или 5; 1ООВазе-ГХ для многомодового оптоволоконного кабеля.
Технология Газ! Егйегпе! не требует коренного переобучения персонала и замены оборудования во всех узлах сети. Большинство сетевых адаптеров позволяют работать как в сетях Газ! Е1Ьегпей так и в Е1Ьегпеь Это возможно благодаря использованию одинаковых протоколов МАС подуровня и единого формата кадров. Отличие заключается в длительности бита: в сетях Е1Ьегпет 100 нс, а в сетях Гам Е1Ьегпег — 10 нс. Кроме того, в сетевом оборудовании Е1Ьегпег/Газ! Е1Ьегпег реализована функция «автопереговоров», которая позволяет сетевым устройствам (сетевому адаптеру, концентратору, коммутатору) автоматически в процессе начального диалога определять возможности соседей и выбирать наиболее подходящий стандарт связи.
Технология 61яаЬ~1 Е1Ьегпеб Следующим шагом в развитии Е1Ьегпег стало создание технологии О!ааЬ!1 Е1Ьегпет, обеспечивающей увеличение скорости передачи данных до 1000 Мбит/с. В таких сетях в качестве среды передачи по-прежнему используются витая пара и оптоволокно (табл. 11.2). Допускается также использование коаксиального кабеля для связи на небольших расстояниях до 25 м, например для соединений в монтажном шкафу. Ключевое слово в гигабитной технологии — слово «оптический». Именно оптическая проводка обеспечит высокоскоростную связь на магистралях длиной 500...5000 м.
Вместе с тем для настольных станций, связанных неэкранированными медными проводами, также имеется возможность гигабитных скоростей, однако для этого потребуется использовать четыре пары проводников. Ключевые аспекты технологии Е1Ьегпе! по-прежнему остаются практически неизменными — формат кадра и метод доступа к 293 Таблица 112 Стандарты кабельной системы ЯйаЬ1г Етвегнег среде.
Это н определяет популярность новой технологии, а также ее совместимость с предыдущими поколениями ЕГЬегпеп Коммутируемый Е1Ьегвег. Традиционные средства построения ЛВС на базе концентратора или коаксиального кабеля имеют следующие ограничения по производительности и управляемости сети: максимально допустимая длина сегмента. Она зависит от типа используемого кабеля: для витой пары — 100 м (500 м при пяти сегментах), для тонкого коаксиального кабеля — 185 м (при пяти сегментах — 925 м); максимальное число узлов в сети.
Стандарты Етйегпег ограничивают число узлов в сети предельным значением в 1024 компьютера вне зависимости от типа кабеля и числа сегментов. Существуют и другие причины, по которым число узлов в сети ЕФегпег обычно не превосходит нескольких десятков. Эти причины лежат в самом принципе разделения во времени одного канала передачи данных между всеми узлами сети. Даже если упрощенно считать, что все узлы получают равные доли времени при доступе к каналу и непроизводительные потери времени отсутствуют, то при наличии в сети тузлов на один узел приходится только 10/йг пропускной способности канала.
При увеличении Ф пропускная способность, выделяемая каждому узлу, оказывается настолько малой, что нормальная работа приложений и пользователей становится невозможной. Кроме того, поскольку запросы на доступ к среде генерируются узлами в случайные моменты времени, то при большой интенсивности запросов частота возникновения коллизий также возрастает, что приводит к неэффективному использованию канала — доля времени, в течение которого канал предоставляется в распоряжение конкретному узлу, становится еще меньше. 294 Для преодоления ограничений стандартных технологий локальных сетей применяют различные коммутаторы и мосты.
Технология коммутации основана на отказе от применения разделяемого между всеми узлами сегмента канала связи и использовании коммутаторов, позволяющих одновременно передавать кадры между парами портов. Коммутатор работает на канальном уровне. Он анализирует заголовки кадров, автоматически строит адресную таблицу и на основании этой таблицы направляет кадр только в один из своих выходных портов (или просто уничтожает его).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
