Спецификация физической среды Ethernet. Стандарт Ethernet 10Base2. СтандартEthernet 10BaseT. СтандартEthernet 10 Base-FL, 10 Base-FB и FOIRL.

Соблюдение многочисленных ограничений, установленных для различных стандартов физического уровня сетей Ethernet гарантируеткорректную работу сети (естественно, при исправном состоянии всех элементов физического уровня).

Общие ограничения для всех сетей стандартов Ethernet 10 Мбит/с:

· номинальная пропускная способность – 10 Мбит/с;

· максимальное число станций в сети – 1024;

· максимальное расстояние между станциями в сети – 2500 м;

· максимальное число коаксиальных сегментов в сети – 5.

Во всех стандартах Ethernet 10 Мбит/с разрешается соединять концентраторы только в древовидные иерархические структуры. Любые петли между портами концентраторов не допускаются.

В сетях Ethernet используются несколько стандартов:

· 10Base-5

· 10Base-2

· 10Base-T

· FOIRL

· 10Base-FL

· 10Base-FB

Исторически первые сети технологии Ethernet были созданы на «толстом» коаксиальном кабеле – стандарт 10Base-5. Допускается подключение к одному сегменту не более 100 трансиверов, причем для минимизации влияния стоячих волн в кабеле на сетевые адаптеры расстояние между подключениями трансиверов не должно быть меньше 2,5 м. Сегмент кабеля максимальной длины в 500 м (без повторителей) должен иметь на концах согласующие терминаторы («заглушки») сопротивлением 50 Ом, поглощающие распространяющиеся по кабелю сигналы и препятствующие возникновению отраженных сигналов.При отсутствии терминаторов в кабеле возникают стоячие волны, так что одни узлы получают мощные сигналы, а другие – настолько слабые, что их прием становится невозможным.

Стандарт 10Base-2 – Ethernet на «тонком» коаксиальном кабеле. Тонкий коаксиальный кабель дешевле толстого, но обладает худшими показателями помехозащищенности и механической прочности, а также более узкой полосой пропускания. Станции подключаются к кабелю с помощью высокочастотного T-коннектора, представляющего собой тройник, один отвод которого соединяется с сетевым адаптером, а два других – с двумя концами разрыва кабеля. Минимальное расстояние между станциями – 1 м.

Стандарт 10Base-T – сеть на основе «витой пары». Конечные узлы соединяются с помощью двух витых пар по двухточечной топологии со специальным устройством – многопортовым повторителем (концентратором). Одна витая пара требуется для передачи данных от станции к повторителю, а другая – для передачи данных от повторителя к станции. Повторитель принимает сигналы от одного из конечных узлов и синхронно передает их на все свои остальные порты, исключая порт, с которого поступили сигналы.

Стандарт FOIRL (FiberOpticInter-RepeaterLink, волоконно-оптическийканал между повторителями) представляет собой первый стандарт комитета 802.3, регламентирующий использование оптоволокна в сетях Ethernet.

Стандарт 10Base-FL – незначительное улучшение стандарта FOIRL (увеличена мощность передатчиков). Предоставляет единственный канал связи в пределах сетевой среды, со скоростью передачи данных 10 Мбит/с по оптоволоконному кабелю. Спецификация 10Base-FL использует асинхронную передачу для организации стандартных соединений между станциями и сетью.

Стандарт 10Base-FB предоставляет единственный канал связи в пределах сетевой среды, со скоростью передачи данных 10 Мбит/с по оптоволоконному кабелю. Обеспечивает синхронный магистральный канал и предназначен только для соединения повторителей. Станции абонентов не могут использовать этот стандарт для присоединения к портам концентратора. Между узлами сети можно установить до 5 повторителей 10Base-FB.

 

Чтобы сеть Ethernet, состоящая из сегментов различной физической природы, работала корректно, необходимо выполнение четырех основных условий:

· количество станций в сети не более 1024;

· максимальная длина каждого физического сегмента не более величины, определенной в соответствующем стандарте физического уровня;

· время двойного оборота сигнала PDV (PathDelayValue) между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети не более 575 битовыхинтервала;

· сокращение межкадрового интервала PVV (PathVariabilityValue) при прохождении последовательности кадров через все повторители должно быть не больше, чем 49 битовых интервала. Так как при отправке кадров конечные узлы обеспечивают начальное межкадровоерасстояние в 96 битовых интервала, то после прохождения повторителя оно должно быть не меньше, чем 96 – 49 = 47 битовых интервала. Соблюдение этих требований обеспечивает корректность работы сети даже в случаях, когда нарушаются простые правила конфигурирования, определяющие максимальное количество повторителей и общую длину сети в 2500 м.

·

 

СтандартыFastEthernetиGigabitEthernet.

FastEthernet

FastEthernet — общее название для набора стандартов передачи данных в компьютерных сетях по технологии Ethernet со скоростью до 100 Мбит/с, в отличие от исходных 10 Мбит/с. Использует технологиюFastEthernet (100Base-T) под названием IEEE 802.3u.

Главным коммерческим аргументом в пользу FastEthernet явилось то, что он использовал тот же протокол передачи сообщений, что и в старых версиях Ethernet (10Base-T), а кабельные системы этих стандартов совместимы. Кроме того, все инструментальные средства и процедуры анализа работы сети, а также все программное обеспечение, работающее на старых сетях Ethernet в стандарте FastEthernet сохранили работоспособность.

Различия и сходства с Ethernet:

· сохранение метода случайного доступа CSMA/CD, принятого в Ethernet;

· сохранение формата кадра, принятого в стандарте IEEE 802.3;

· сохранение звездообразной топологии сетей;

· поддержка традиционных сред передачи данных — витой пары и волоконно-оптического кабеля.

Стандарт FastEthernet определяет три модификации для обеспечения работы с разными видами кабелей: 100Base-TX, 100Base-T4 и 100Base-FX. Модификации 100Base-TX и 100Base-T4 рассчитаны на витую пару, а 100Base-FX был разработан для оптического кабеля.

100BASE-TX использует для передачи данных по одной паре скрученных (витых) проводов в каждом направлении, обеспечивая до 100 Мбит/с пропускной способности в каждом направлении (дуплекс).

100Base-T4 отличается более мягкими требованиями к ис-пользуемому кабелю. Используются все четыре пары восьмижильного кабе-ля: одна для передачи, другая для приема, а оставшиеся две работают как на передачу, так и на прием. Таким образом, в 100Base-T4 и прием, и передача данных могут осуществляться по трем парам. Раскладывая 100 Мбит/сна три пары, 100Base-T4 уменьшает частоту сигнала, поэтому для его передачи под-ходит и менее высококачественный кабель.

100Base-FX ориентирован в основном на магистрали – на со-единение повторителей FastEthernet в пределах одного здания. Используется многомодовый оптоволоконный кабель с 62.5-микронной сердцевиной и 125-микронной оболочкой.

 

Правила корректного построения сегментов сетей FastEthernet включают:

· ограничения на максимальные длины сегментов, соединяющих DTE с DTE (англ. DataTerminalEquipment – оборудование, преобразующеепользовательскую информацию в данные для передачи по линии связи, и осуществляющее обратное преобразование);

· ограничения на максимальные длины сегментов, соединяющих DTE с портом повторителя;

· ограничения на максимальный диаметр сети;

· ограничения на максимальное число повторителей и максимальную дли-ну сегмента, соединяющего повторители.

GigabitEthernet

Технология GigabitEthernet представляет собой дальнейшее развитие стандартов 802.3 для сетей Ethernet с пропускной способностью 1Гбит/с. Основная цель GigabitEthernet состоит в значительном повышении скорости передачи данных с сохранением совместимости с уже установленными сетями на базе Ethernet. Необходимо обеспечить возможность пересылки данных между сегментами, работающими на разных скоростях, что, помимо всего прочего, позволило бы упростить архитектуру существующих мостов и коммутаторов, применяющихся в больших промышленных сетях.

Использует технологиюпод названием IEEE 802.3z.

При разработке этой технологии были поставлены следующие задачи:

· Достичь скорости передачи 1 Гбит/с.

· Использовать формат кадра Ethernet 802.3.

· Соответствовать функциональным требованиям стандарта 802.

· Предусмотреть простое взаимодействие между сетями со скоростями 10, 100 и 1000 Мбит/с.

· Сохранить неизменными минимальный и максимальный размер кадра согласно существующему стандарту.

· Предоставить поддержку полу- и полнодуплексного режима работы.

· Поддерживать топологию "звезда".

· Использовать метод доступа CSMA/CD с поддержкой по крайней мере одного повторителя в домене коллизий

· Определить методы контроля потока.

Текущая гигабитная спецификация стандарта IEEE 8023 включает следующие альтернативные варианты физического уровня:

· 1000BASE-LX. Длинноволновый вариант. Оптоволоконный многомодовый кабель диаметром 62,5 мкм или 50 мкм, поддерживающий дуплексные линии длиной до 550 м или одномодовый кабель диаметром 10 мкм длиной до 5 км. Используемые длины волн находятся в диапазоне от 1270 до 1355 нм.

· 1000ВASE-SX. Коротковолновый вариант. Оптоволоконный многомодовый кабель диаметром 62,5 мкм и длиной до 275 м или диаметром 50 мкм и длиной до 550 м, поддерживающий дуплексные линии. Используемые длины волн находятся в диапазоне от 770 до 860 нм.

· 1000BASE-CX. Этот вариант поддерживает гигабитные линии связи между устройствами, расположенными в одном помещении или в одной аппаратной стойке, для которых используются медные перемычки (специализированные экранированные кабели из витых пар протяженностью не более 25 м). Каждая линия состоит из отдельной экранированной витой пары, данные по которой передаются в обе стороны.