Параметри підрівня МАС Ethernet

№ п/п	Параметри	Значення
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.	Швидкість передавання даних Інтервал відтермінування Міжкадровий інтервал (IPG) Максимальне число спроб передачі Максимальне число зростання діапазону паузи Довжина jam-послідовності Максимальна довжина кадра (без преамбули) Мінімальна довжина кадра (без преамбули) Довжина преамбули з прапорцем початку кадру Мінімальна довжина випадкової паузи після коллізії Максимальна довжина випадкової паузи після колізії Максимальна віддаль між станціями мережі Максимальне число станцій в мережі	10 Мбіт/сек 512 bt 9,6 мкс 32 bt 1518 байт 64 байт (512 біт) 64 біт 0 bt 524 000 bt 2500 м

 

У стандарті Ethernet прийнято, що мінімальна довжина поляданих кадру становить 46 байт, що разом зі службовими полями дає мінімальну довжину кадру 64 байти, а разом із преамбулою - 72 байти чи 576 біт. У 10-мегабітному Ethernet час передачі кадру мінімальної довжини рівний 575 бітових інтервалів. Отже, час подвійного обороту повинний бути менше 57,5 мкс.

Усі параметри протоколу Ethernet підібрані таким чином, щоб при нормальній роботі вузлів мережі колізії завжди чітко розпізнавалися. При виборі параметрів, звичайно, враховувалося і приведене вище співвідношення, яке пов'язує між собою мінімальну довжину кадру і максимальну відстань між станціями в сегменті мережі та інші, більш строгі обмеження.

Одне з таких обмежень пов'язане з гранично припустимим затуханням сигналу. Для забезпечення необхідної потужності сигналу при його проходженні між найбільш віддаленими станціями максимальна довжина сегмента товстого коаксиального кабелю вибрана 500 м. Очевидно, що на кабелі довжиною 500 м умова розпізнавання колізій буде виконуватися з великим запасом для кадрів будь-якої стандартної довжини. Однак, стандарт враховує мережі, що будуються з декількох сегментів, з'єднаних повторювачами.

Повторювачі збільшують потужність переданих із одного в інший сегмент сигналів і в результаті можна використовувати мережі набагато більшої довжини, які складаються з декількох сегментів. У коаксиальних реалізаціях Ethernet стандарт 802.3 обмежує максимальну кількість сегментів у мережі п'ятьма, що у свою чергу обмежує загальну довжину мережі 2500 метрами. Навіть у такій багатосегментній мережі умова виявлення колізій як і раніше виконується з великим запасом. Однак, реально часовий запас є істотно меншим, оскільки у багатосегментних мережах самі повторювачі вносять у поширення сигналу додаткову затримку в кілька десятків бітових інтервалів. Природно, великий запас був зроблений також для компенсації відхилень параметрів кабелю і повторювачів.

 

Таблиця 3.2.

Параметри специфікацій фізичного рівня технології Ethernet

 

	10Base-5	10Base-2	10Base-T	10Base-F
Тип кабелю	Товстий коаксиальний кабель RG-8 або RG-11	Тонкий коаксиаль-ний кабель RG-58	Неекранована скручена пара UTP категорій 3,4,5	Багатомодовий волоконно-оптичний кабель
1.Максимальна довжина сегмента, м
2.Максимальна віддаль між вузлами мережі (при використанні повторювачів), м				(2740 для 10Base-FВ)
3.Максимальне число станцій	3 х 100	3 х 30
4.Максимальне число повторювачів між станціями мережі				(5 для 10Base-FВ)

У результаті обліку всіх цих і деяких інших факторів було ретельно підібране співвідношення між мінімальною довжиною кадру і максимально можливою відстанню між станціями мережі, що забезпечує надійне розпізнавання колізій. Цю відстань називають також максимальним діаметром мережі.

У таблиці 3.1 приведені граничні значення основних параметрів процедури передачі кадра стандарту 802.3, що не залежать від реалізації фізичного середовища.

Специфікації фізичного середовища технології Ethernet накладають свої обов’язкові до виконання обмеженняна параметри підрівня МАС, які будуть розглянуті нижче.

 

Побудова мережі Ethernet у відповідності з вимогами специфікацій

Фізичного середовища

 

Стандарт IEEE 802.3 використовує специфікації 10Base-5, 10Base-2, 10Base-Т, 10Base-FL і 10Base-FB, які описують побудову фізичного рівня мережі Ethernet. При цьому у назві специфікації число 10 означає швидкість передавання даних (10 Мбіт/сек); Base - передавання даних здійснюється на одній базовій частоті (10 МГц); останній символ - тип кабелю.

Дотримання численних обмежень, установлених для різних стандартів фізичного рівня Ethernet, гарантує коректну роботу мережі. Обмеження параметрів мережі, які вносить кожен варіант фізичного середовища технології Ethernet, наведені у таблиці 3.2.

 

Специфікація 10Base-5

 

Специфікація 10Base-5 описує побудову мережі Ethernet за фізичною топологією "загальна шина" на товстому коаксиальному кабелі діаметром 0,5 дюйма (грубий коаксиал, ~10 мм). Діаметр жили цього кабелю становить 2,17 мм, а хвильовий опір - 50 Ом. Такі характеристики мають кабелі RG-8, RG-11.

 

 

Схема мережі із трьох сегментів, побудованих у відповідності з вимогами стандарту 10Base-5, наведена на рис. 3.4. На схемі використані такі позначення: Т - термінатор; Тр - трансивер; П - повторювач; МА - мережевий адаптер; AUI - кабель на основі 4-ох скручених пар довжиною до 50 м; DB-15 - тип роз’єму для під’єднання мережевого адаптера до кабелю AUI.

Термінатор ("заглушка") з опором 50 Ом запобігає виникненню відбитих від кінця кабелю електричних сигналів, які можуть спричинити спотворення даних.

Трансивер є вузлом мережевого адаптера, але встановлюється безпосередньо на товстий коаксиальний кабель, який через його жорсткість незручно підводити безпосередньо до комп’ютера.

На коаксиальному кабелі нанесені мітки з кроком 2,5 м, в яких забезпечується мінімальний вплив на мережеві адаптери стоячих хвиль у кабелі. Віддаль між під’єднаннями трансиверів до кабелю повинна бути кратною віддалі між цими мітками: l - віддаль між трансиверами: l=k*2,5 м, де k=1, 2, 3… До одного розподіленого сегменту може під’єднуватися не більше 100 трансиверів.

Використання трансиверів та гнучкого кабелю AUI дозволяє переміщати комп’ютери в межах довжини всього кабелю.

Повторювачі сигналів П призначені для з’єднання в одну мережу декількох розподілених сегментів, максимальна довжина кожного з яких не повинна перевищувати 500 м. Вони відновлюють форму та збільшують потужність сигналів, які передаються по кабелю. Крім цього вони також вносять часові затримки, що збільшує час подвійного розповсюдження сигналів по мережі. Останній фактор є негативним і його потрібно враховувати при розрахунку PDV. Кожний повторювач під’єднується до коаксиального кабелю з допомогою своїх трансиверів.

Стандарт 10Base-5 дозволяє використовувати 5 сегментів з’єднаних 4 повторювачами, з яких тільки 3 може бути навантаженими. Це так зване правило "5-4-3", дотримання якого є обов’язковим при побудові мереж на грубому коаксиальному кабелі.

До переваг мережі Ethernet на товстому коаксиальному кабелі слід віднести:

1. Добрий захист від зовнішніх факторів, у т.ч. від електро-магнітних полів;

2. Велика довжина розподілених сегментів та великі віддалі між під’єднаннями трансиверів;

3. Великі віддалі переміщення комп’ютерів у границях довжини кабелю AUI.

До недоліків мережі Ethernet, побудованій відповідно до вимог стандарту 10Base-5 можна віднести:

1. Висока вартість кабелю;

2. Складність монтажних робіт, обумовлена великою жорсткістю кабелю;

3. Вихід з ладу всієї мережі при пошкодженні кабелю в одному місці.

 

Специфікація 10Base-2

 

Специфікація 10Base-2 описує побудову мережі Ethernet за фізичною топологією "загальна шина" на тонкому коаксиальному кабелі діаметром 0,25 дюйма. Діаметр жили цього кабелю становить 0,89 мм, хвильовий опір - 50 Ом. Такі характеристики мають кабелі RG-58/U, RG-58A/U, RG-58C/U.

Структура одного сегменту мережі Ethernet, побудованого у відповідності з вимогами стандарту 10Base-2, приведена на рис. 3.6.

 

 

 

 

Тонкий коаксиальний кабель має розмітку з кроком 1 м. Комп’ютери з кроком l, кратним одному метру під’єднуються до кабелю з допомогою конекторів К типу BNC. Конектор - це Т-подібних трійник, до середнього відводу якого під’єднується мережевий адаптер, а до двох інших - кінці тонкого коаксиального кабелю. На кінцях розподілених сегментів з тонкого коаксиалу довжиною до 185 метрів необхідно, так само як і при товстому коаксиалі, ставити термінатори, які запобігають утворенню відбитих хвиль. Розподілені сегменти з’єднуються між собою повторювачами, яких у мережі може бути не більше 4-ох. До кожного сегменті може бути під’єднано не більше 30 комп’ютерів.

Як і попередній стандарт, стандарт 10Base-2 вимагає дотримання правила "5-4-3" - п’ять сегментів з’єднуються чотирима повторювачами, з яких не більше трьох можуть бути навантаженими.

При виконанні монтажних робіт при побудові мережі на тонкому коаксиалі біля кожного комп’ютера залишають декілька витків кабелю, необхідних для забезпечення можливості переміщення комп’ютера в межах робочого приміщення.

До переваг мережі Ethernet на тонкому коаксиальному кабелі порівняно з товстим коаксиальним кабелемі слід віднести:

1. Нижча вартість кабелю;

2. Дешевші монтажні роботи, обумовлені порівняно невеликою жорсткістю кабелю;

3. Простіше під’єднання комп’ютерів до розподілених сегментів.

До недоліків мережі Ethernet, побудованій відповідно до вимог стандарту 10Base-2 порівняно з попереднім стандартом можна віднести:

1. Гірший захист від зовнішніх факторів, у т.ч. від електро-магнітних полів;

2. Багато механічних з’єднань з конекторами, що зменшує надійність роботи мережі;

3. Відсутність засобів для тестування механічних пошкоджень кабелю.

 

Специфікація 10Base-Т

 

Специфікація 10Base-Т описує побудову мережі Ethernet з допомогою кабелів на базі неекранованих скручених пар UTP категорії 3. Цей стандарт був прийнятий у 1991 році як додаток до існуючих стандартів Ethernet і отримав позначення 802.3і. Для побудови мережі за фізичною топологією "зірка" він використовує багатопортові повторювачі електричних сигналів - концентратори, до яких мережеві адаптери комп’ютерів під’єднують з допомогою двох скручених пар довжиною до 100 м кожна.

Схему мережі Ethernet, побудованої у відповідності з вимогами стандарту 10Base-Т на базі трипортового концентратора, наведено на рис. 3.7.

Як видно з приведеної схеми, порти мережевих адаптерів і концентраторів 10Base-T мають по одному приймачу R_x і передавачу T_x електричних сигналів, які відповідно з’єднуються між собою двома скрученими парами. Одна пара використовується для передавання закодованих манчестерським кодом біт інформації від передавача T_x мережевого адаптера до приймача R_x порта концентратора, а друга - навпаки, від передавача концентратора T_x до приймача R_x адаптера. При цьому залишається незмінною логічна топологія мережі Ethernet - "загальна шина", так як концентратор всі сигнали, які поступають на вхід одного з його портів після відновлення їх параметрів повторює на виходах інших портів. Якщо на входи портів концентратора одночасно поступають електричні сигнали від декількох адаптерів, то концентратор згідно стандарту 10Base-Т виявляє явище колізії і підсилює його посиланням на виходи усіх своїх портів

jam-послідовності. Метод CSMA/CD доступу до фізичного середовища у цьому стандарті вокористовується у повному обсязі. Максимальна віддаль комп’ютерів від концентратора обумовлена тим, що смуга пропускання скрученої пари UTP категорії 3 дозволяє передавати манчестерський код частотою 10 МГц на віддаль до 100 м.

 

З метою збільшення діаметру мережі і загального числа комп’ютерів у ній стандарт

10Base-T описує побудову мережі Ethernet на декількох концентраторах за фізичною топологією ієрархічна зірка.

Приклад побудови мережі Ethernet за фізичною топологією ієрархічна зірка приведений на рис. 3.8.

Стандарти мережі Ethernet вимагають, щоб при обміні даними між двома найбільш віддаленими комп’ютерами сигнали проходили не більше, чим через чотири концентратори. Це обумовлено як умовами надійного виявлення колізії, так і вимогами методу доступу до фізичного середовища CSMA/CD. Правило "5-4-3", яке діє при побудові мережі Ethernet за фізичною топологією "загальна шина", в мережі Ethernet, побудованій за фізичною топологією "зірка", замінено на правило"4-ох хабів (концентраторів)".

Діаметр мережі стандарт 10Base-Т обмежує 500 м (5х100), а максимальне число комп’ютерів- 1024.

Порівняно з мережею на коаксиальних кабеля мережа, побудована з використання кабелю на основі скручених пар має ряд переваг. До найбільш суттєвих з них слід віднести:

1. Низька вартість кабелю на основі скручених пар та дешевше виконання монтажних робіт;

2. Можливість використання вже існуючих телефонних кабельних систем;

3. Більше число комп’ютерів у мережі;

4. Вища надійність роботи. Пошкодження кабелю не впливає на працездатність мережі в цілому;

5. Можливість від’єднання від концентратора некоректно працюючі адаптери;

6. Дешевша експлуатація мережі.

До недоліків мережі Ethernet, побудованій відповідно з вимогами стандарту 10Base-Т можна віднести:

1. Поганий захист від зовнішніх факторів, у т.ч. механічних пошкоджень;

2. Чутливість до зовнішніх завад.