План лекции 12 Стандарт 10 Base. T Стандарт

План лекции 12 Стандарт 10BaseT Стандарт 10BaseFL Стандарт Fast Ethernet Gigabit Ethernet 10-Гигабитный Ethernet Механизм доступа к сетевой среде (CSMA/CD)

10BaseT 10BaseT (10 — скорость передачи 10 Мбит/с, Base — на одной базовой частоте или узкополосная), Т — витая пара) —неэкранированную витую пару (UTP). Правило 4 хабов

Схема с максимальным количеством станций (1024)

Достоинства 10BASE-T возможность плавного перехода на Fast Ethernet; повреждение одного из кабелей не ведет к выходу из строя всей сети; отказы оборудования проще локализовать; монтаж сети на витой паре проще; к каждому компьютеру подходит только один кабель, а не два, как в случае 10BASE2.

Стандарты качества витых пар

Неэкранированная витая пара (UTP)

Экранированные две витые пары (STP)

10BaseFL

Стеклянная или пластиковая жила оптоволоконного кабеля окружена плакировкой, которая отражает световые импульсы, распространяющиеся вдоль кабеля

Основные ограничения и характеристики стандартов Ethernet.

Стандарт Fast Ethernet Версий стандарта. 1. На основе кабеля UTP. 2. На основе оптоволокна.

На основе кабеля UTP. В стандарте две спецификации кабелей UTP, известные под общим обозначением 100BaseT: 100BaseTX 100BaseT4 Максимальная длина сегмента в обоих - 100 м. В 100BaseTX (две витые пары) это осуществимо за счет использования кабеля более высокой категории (5), обеспечивающей повышенное качество передачи сигнала. В 100BaseT4(четыре витые пары) данные передаются со скоростью 100 Мбит/сек даже по кабелю 3 категории, который используется в старых сетях Ethernet и телефонных сетях. Диаметр сети до 200 м.

На основе оптоволокна 100Base-FX – многомодовое оптоволокно. Каждый узел соединяется с сетью двумя оптическими волокнами, передача по которым осуществляется в двух различных направлениях. В стандарте предусматривается использование метода кодирования 4B/5B, в котором каждые 4 бита заменяются на 5 бит. Физическое кодирование проводится по методу NRZI. Оборудование 100Base-FX не совместимо с 10 Мбит Ethernet на оптоволокне.

Gigabit Ethernet Версий стандарта. 1. На основе кабеля UTP 2. На основе оптоволокна

На основе витой пары l000BaseT спроектирован специально для обновления существующих сетей на витой паре со 100-метровыми сегментами. Допускается использование кабелей UTP обычной 5 категории, но максимально ему соответствуют более надежные кабели категории 5Е (усовершенствованная 5 категория). Высокая скорость передачи в стандарте l000BaseT достигается за счет использования всех четырех пар, а также за счет применения более совершенной схемы передачи сигнала. Скорость передачи по одной паре составляет 250 Мбит/с.

На основе оптоволокна 1000Base-SX и 1000Base-LX Определяют работу с многомодовым или одномодовым оптоволокном. Одномодовый кабель позволяет передавать данные на большие расстояния (до 5000м); Многомодовый - до 500м.

10-Гигабитный Ethernet - 10GBase-LW и 10GBase-ER длина одномодового кабеля 10 км; применяется кодирование 64В/66B (вместо 8В/10B, используемого в обычном гигабитном Ethernet).

Механизм доступа к сетевой среде (CSMA/CD) Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)

Этапы механизма CSMA/CD 1.Фаза контроля несущей (carrier sense). Когда компьютеру в сети Ethernet нужно передать данные, он прежде всего проверяет, не занята ли сеть другим компьютером. Это достигается прослушиванием основной гармоники сигнала, то есть несущей частоты (Carier –sense). Признаком незанятости среды является отсутствие в ней несущей частоты (5-10мгц при манчестерском коде кодирования). Если сеть занята, компьютер ждет некоторое время, а потом снова проверяет сеть на занятость

Этапы механизма CSMA/CD 2. Фаза множественного доступа В течение нее компьютер передает пакет данных, если сеть свободна. Но так как за доступ к среде соревнуются все компьютеры одной ЛВС, то эта фаза называется фазой множественного доступа (multiple access). Время монопольного использования разделяемой среды одним компьютером ограничивается временем передачи одного кадра. В течение этой фазы может произойти коллизия, в результате которой оба пакета игнорируются, и компьютеры должны повторить их передачу.

Этапы механизма CSMA/CD 3. Фаза обнаружения коллизий (collision detection). При использовании кабеля UTP или оптоволоконного кабеля компьютер «предполагает», что случилась коллизия, если принят дефектный кадр с неверной контрольной суммой. В коаксиальных сетях о коллизии говорит резкий скачок напряжения в кабеле. Компьютер должен обнаружить коллизию, пока он находится в процессе передачи данных. Иначе передающий компьютер не будет знать, что произошла коллизия и нужно передать кадр повторно.

Этапы механизма CSMA/CD 4. Фаза передачи сигнала затора. Обнаружив коллизию, компьютер немедленно останавливает передачу данных и начинает передачу сигнала затора (jam pattern), сигнализируя всем компьютерам сети, что произошла коллизия, и потому необходимо игнорировать все пакеты, частично принятые к этому времени, и не начинать передачу данных, пока сеть не очистится.

Этапы механизма CSMA/CD 5. Фаза паузы. После передачи сигнала затора компьютер выдерживает паузу до новой попытки передать данные. Продолжительность этой паузы оба компьютера, вовлеченные в коллизию, рассчитывают его самостоятельно по алгоритму с использованием генератора случайных чисел. Случайным образом период вычисляется для того, чтобы у двух компьютеров он не совпал и они не начали передачу одновременно, породив новую коллизию. После 10-й попытки интервал, из которого выбирается пауза, не увеличивается. Таким образом, случайная пауза может принимать значения от 0 до 52, 4 мс. Если 16 последовательных попыток передачи кадра вызывают коллизию, то передатчик должен прекратить попытки и отбросить этот кадр. После окончания передачи кадра все узлы сети обязаны выдержать технологическую паузу в 9.6 мкс.

Расчет минимальной длительности кадра 1 2

Расчет минимальной длительности кадра Допустим, компьютер 1 закончил свою передачу, а компьютеры 2 и 3 захотели передавать во время передачи первого. После освобождения сети компьютер 2 сразу узнает об этом событии и начинает свою передачу. Компьютер 3 узнает об этом событии не сразу, а через время распространения сигнала окончания до компьютера 3, то есть через время L/V и начинает свою передачу. Сразу у компьютера 3 возникает коллизия, сигнал затора которого дойдет до компьютера 2 за время L/V (обратный путь сигнала). К этому моменту передача кадра компьютером 2 не должна еще закончиться, иначе он так и не узнает о коллизии. Поэтому получается, что минимально допустимая длительность кадра в сети должна составлять 2L/ V, то есть должна равняться удвоенному времени распространения сигнала по полной длине сети (или по пути наибольшей длины в сети). Это время называется двойным или круговым временем задержки сигнала в сети, или PDV (Path Delay Value). Т мин = 2L/ V = PDV Таким образом, для надежного распознавания коллизий должно выполняться следующее соотношение Tmin > = PDV, где Тmin - время передачи кадра минимальной длины, a PDV - время, за которое сигнал коллизии успевает распространиться до самого дальнего узла сети.

Ограничение на максимальный диаметр сети стандарта Ethernet 10Base 5 Постановка задачи В стандарте Ethernet принято, что минимальная длина поля данных кадра составляет 46 байт (что вместе со служебными полями дает минимальную длину кадра 64 байт, а вместе с преамбулой — 72 байт или 576 бит). Отсюда может быть определено ограничение на расстояние между станциями.

В стандарте 10Base 5 время передачи кадра минимальной длины равно 575 битовых интервалов, следовательно, время двойного оборота должно быть меньше 57,5 мкс. (битовый интервал равен 0,1мксек) Расстояние L, которое сигнал может пройти за это время, зависит от типа кабеля и для толстого коаксиального кабеля равно L = 230000000 * 57.5 *10 -6 =13 225 м. Учитывая, что за это время сигнал должен пройти по линии связи дважды, расстояние между двумя узлами не должно быть больше 6613 м. В стандарте величина этого расстояния выбрана существенно меньше и равна 2500м, с учетом других, более строгих ограничений. Расчет максимального диаметра сети 10Base 5

Причины ограничений диаметра сети: 1. Предельно допустимое затухание сигнала в кабеле. 2. Задержка в распространение сигнала повторителями.