Олифер В.Г., Олифер Н.А. - Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы (4-ое изд.) - 2010 - обработка (953099), страница 110
Текст из файла (страница 110)
Кроме того, не нужно забывать, что каждая новая версия должна поддерживать не только классический полудуплексный режим, но и дуплексный режим. На первый взгляд кажется, что одновременное использование четырех пар лишает сеть возможности работы в дуплексном режиме, так как не остается свободных пар для одновременной передачи данных в двух направлениях — от узла и к узлу. Тем не менее проблемная группа 802.3аЬ нашла решения обеих проблем. Скоростные версии ЕГНагпа1 Для кодирования данных был применен код РАМ5 с пятью уровнями потенциала: -2, -1, О, +1, +2.
В этом случае за один такт по одной паре передается 2,322 бит информации (1о825). Следовательно, для достижения скорости 250 Мбит/с тактовую частоту 250 МГц можно уменьшить в 2,322 раза. Разработчики стандарта решили использовать несколько более высокую частоту, а именно 125 МГц. При этой тактовой частоте код РАМ5 имеет спектр уже, чем 100 МГц, то есть он может быть передан без искажений по кабелю категории 5. В каждом такте передается не 2,322 н 4 9,288 бит информации, а 8.
Это и дает искомую суммарную скорость 1000 Мбит/с. Передача ровно восьми битов в каждом такте достигается за счет того, что при кодировании информации используются не все 625 (54 - 625) комбинаций кода РАМ5, а только 256 (28 256). Оставшиеся комбинации приемник задействует для контроля принимаемой информации и выделения правильных комбинаций на фоне шума. Для организации дуплексного режима разработчики спецификации 802.3аЬ применили технику выделения принимаемого сигнала из суммарного.
Два передатчика работают навстречу друг другу по каждой из четырех пар в одном и том же диапазоне частот (рнс. 13.20). Н-образная схема гибридной развязки позволяет приемнику и передатчику одного и того же узла использовать одновременно витую пару н для приема, и для передачи (так же, как и в трансиверах Е1Ьегпег на коаксиале). бит/с бит/с бит/с бит/с Рис. 13.20. Датнапрааланнан передача по четырем парам Г/ТР категории б Для отделения принимаемого сигнала от собственного приемник вычитает из результируюшего сигнала известный ему свой сигнал. Естественно, что это не простая операция и для ее выполнения используются специальные процессоры цифровой обработки сигнала (!)!8!га! 5!Впа! Ргосеззог, П5Р).
Вариант технологии б!8аЫг ЕгЬегпег на витой паре расширил Яро//Лдуру аа/лолереговоров, введенную стандартом 100Вазе-Т, за счет включения туда дуплексного н полудуплексного режимов работы на скорости 1000 Мбит/с. Поэтому порты многих коммутаторов ЕгЬегпес на витой паре являются универсальными в том смысле, что могут работать на любой иэ трех скоростей (1О, 100 или 1000 Мбит/с). Глаза 13. Коммутируемые сети Ещегое! Характерисгзики производительности СгйаЫ Егйегиег зависят от того, использует ли коммутатор режим передачи кадров с расширением или же передает их в режиме пульсаций.
В режиме пульсаций на периоде пульсации мы получаем характеристики, в 10 раз отличающиеся от характеристик Рыг Е1ЬегЬег: (2 максимальная скорость протокола в кадрах в секунду (для кадров минимальной длины с полем данных 46 байт) составляет 1 488 000; (3 полезная пропускная способность для кадров минимальной длины равна 548 Мбит/с; О полезная пропускная способность для кадров максимальной длины (поле данных 1500 байт) равна 976 Мбит/с.
100 ЕМзегпеФ ЙЫЙЙМммПЮЙММвйййвй(гтбяйййвййвяг8(яЖмйиь1 ййй(й16ЖюЖйяуЬв)ктэйвяхэдря Формально этот стандарт имеет обозначение 1ЕЕЕ 802.3ае и является поправкой к основному тексту стандарта 802.3. Формат кадра остался неизменным, при этом расширение кадра, введенное в стандарте С18аМ1 ЕгЬегпег, не используется, так как нет необходимости обеспечивать распознавание коллизий. Стандарт 802.3ае описывает несколько новых спецификаций физического уровня, которые взаимодействуют с уровнем МАС с помощью нового варианта подуровня согласования. Этот подуровень обеспечивает для всех вариантов физического уровня 10С Е1Ьегпег единый интерфейс ХСМ11 (еХгепоео С18аЬ|1 Мейцш 1поерепоепг 1пгег(асе — расширенный интерфейс независимого доступа к гигабитной среде), который предусматривает параллельный обмен четырьмя байтами, образующими четыре потока данных.
На рис. 13.21 показана структура интерфейсов 10С ЕгЬегпег для физического уровня, использующего оптическое волокно. Как видно из рисунка, существуют три группы таких физических интерфейсов: 10СВаве-Х, 10СЬые-К и 10СВаве-'уК Они отличаются способом кодирования данных: в варианте 10Вые-Х применяется код 8В/10В, в остальных двух— код 64В/66В. Все они для передачи данных задействуют оптическую среду. Группа 10СВаве-Х в настоящее время состоит из одного интерфейса подуровня РМГ)— 10СВзве-ЬХ4. Буква 1. говорит о том, что информация передается с помощью волн второго диапазона прозрачности, то есть 1310 нм.
Информация в каждом направлении передается одновременно с помощью четырех волн (что отражает цифра 4 в названии интерфейса), которые мультиплексируются на основе техники %Г))М (рис. 13.22). Каждый из четырех потоков интерфейса ХСМН передается в оптическом волокне со скоростью 2,5 Гбит/с. Максимальное расстояние между передатчиком и приемником стандарта 10СВаве-1.Х4 на многомодовом волокне равно 200 — 300 м (в зависимости от полосы пропускания волокна), на одномодовом — 10 км. В каждой из групп 10СВые-ЪЧ и 10СВаве-К может быть три варианта подуровня РМРл 5, 1.
и Е в зависимости от используемого для передачи информации диапазона волн — 850, 1310 или 1550 нм соответственно. Таким образом, существуют интерфейсы 10СВаве-ЪУ5, 10СВые-Ж1., 10СВаве-ЖЕ и 10СВаве-К3, 10СВаве-К1. и 10СВые-КЕ. Каждый из них передает информацию с помощью одной волны соответствующего диапазона. 4ЗВ Глава 13. Коммутируемые сети ЕГлеглвг Интерфейсы группы 'глт не являются полностью совместимыми по электрическим характеристикам с интерфейсами БОХЕТ БТБ-192/БПН БТМ-64.
Поэтому для соединения сетей 10С Е1Ьегпег через первичную сеть БОХЕТ/БПН у мультиплексоров первичной сети должны быть специальные 10-гигабитные интерфейсы, совместимые со спецификациями 10СВазе-% Поддержка оборудованием 10СВззе-'глг скорости 9,95328 Гбит/с обеспечивает принципиальную возможность передачи графика 10С Ег)гегпес через сети БОХЕТ/БРН в кадрах БТБ-192/БТМ-64. Физические интерфейсы, работающие в окне прозрачности Е, обеспечивают передачу данных на расстояния до 40 км.
Это позволяет строить не только локальные сети, но и сети мегаполисов, что нашло отражение в поправках к исходному тексту стандарта 802.3. В 2006 году была принята спецификация 10СВазе-Т, которая дает возможность использовать знакомые администраторам локальных сетей кабели на витой паре. Правда, обязательным требованием является применение кабелей категории 6 или ба: в первом случае максимальная длина кабеля не должна превышать 55 м, во втором — 100 м, что является традиционным для локальных сетей.
Архитектура коммутаторов Для ускорения операций коммутации сегодня во всех коммутаторах используются заказные специализированные БИС вЂ” АБ1С, которые оптимизированы для выполнения основных операций коммутации. Часто в одном коммутаторе имеется несколько специалюированных БИС, каждая из которых выполняет функционально законченную часть операций. Важную роль в построении коммутаторов играют также программируемые микросхемы РРСА (Р1е16-РгойгапппаЫе Саге Аггау — программируемый в условиях эксплуатации массив вентилей). Эти микросхемы могут выполнять все функции, которые выполняют микросхемы АБ1С, но в отличие от последних зти функции могут программироваться и перепрограммироваться производителями коммутаторов (и даже пользователями). Это свойство позволило резко удешевить процессоры портов коммутаторов, выполняющих сложные операции, например профилирование графика, так как производитель РРСА выпускает свои микросхемы массово, а не по заказу того или иного производителя оборудования.
Кроме того, применение микросхем РРСА позволяет проюводителям коммутаторов оперативно вносить изменения в логику работы порта при появлении новых стандартов или изменении действующих. Помимо процессорных микросхем для успешной неблокирующей работы коммутатору нужно иметь быстродействующий узел обмена, предназначенный для передачи кадров между процессорными микросхемами портов. В настоящее время в коммутаторах узел обмена строится на основе одной из трех схем: С1 коммутационная матрица; 12 общая шина; 0 разделяемая многовходовая память. Часто эти три схемы комбинируются в одном коммутаторе.
Коммутационная матрица обеспечивает наиболее простой способ взаимодействия процессоров портов, и именно этот способ был реализован в первом промышленном коммутаторе локальных сетей. Однако реализация матрицы возможна только для определенного числа 439 Архитектура коммутаторов Рис. 13.23. Коммутационная матрица Более детальное представление одного из возможных вариантов реализации коммутациовной матрицы для восьми портов дано на рис. 13.24. Входные блоки процессоров портов за основании просмотра адресной таблицы коммутатора определяют по адресу назначения номер выходного порта.
Эту информацию они добавляют к байтам исходного кадра з виде специального ярлыка — тета. Для данного примера тег представляет собой просто 3-разрядное двоичное число, соответствующее номеру выходного порта. Выходные блоки процессоров портов Входные блоки процессоров портов Коммутационная матрица Рис. 13.24. Реализация коммутационной матрицы 8 х 8 с помощью двоичных переключателей Матрица состоит из трех уровней двоичных переключателей, которые соединяют свой вход с одним из двух выходов в зависимости от значения бита тега. Переключатели первого уровня управляются первым битом тега, второго — вторым, а третьего — третьим.
портов, причем сложность схемы возрастает пропорционально квадрату количества портов коммутатора (рис. 13.23). Глава 13. коммутируемые сети Етвегле1 Матрица может быть реализована и иначе, на основании комбинационных схем другого типа, но ее особенностью все равно остается технология коммутации физических каналов. Известным недостатком этой технологии является отсутствие буферизации данных внутри коммутационной матрицы — если составной канал невозможно построить из-за занятости выходного порта или промежуточного коммутационного элемента, то данные должны накапливаться в их источнике, в данном случае — во входном блоке порта, принявшего кадр.
Основные достоинства таких матриц — высокая скорость коммутации и регулярная структура, которую удобно реализовывать в интегральных микросхемах. Зато после реализации матрицы Ж н гт'в составе БИС проявляется еще один ее недостаток — сложность наращивания числа коммутируемых портов. В коммутаторах с общей ппцюй процессоры портов связывают высокоскоростной шиной, используемой в режиме разделения времени. Пример такой архитектуры приведен на рис. 13.25. Чтобы шина не блокировала работу коммутатора, ее производительность должна равняться, по крайней мере, сумме производительностей всех портов коммутатора. Для модульных коммутаторов характерно то, что путем удачного подбора модулей с низкоскоростными портами можно обеспечить неблокирующий режим работы, но в то же время некоторые сочетания модулей с высокоскоростными портами могут приводить к структурам, у которых узким местом является общая шина.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
