Правила конфігурування багатосегментних мереж Ethernet із швидкістю 100 Мб/с.

У цьому параграфі описані правила побудови великих мереж Fast Ethernet, які складаються з багатьох сегментів. Подібно як для звичайного Ethernet, стандарт IEEE передбачає можливість використання двох моделей, Моделі 1 та Моделі 2, для перевірки правильності конфігурування багатосегментних мереж Fast Ethernet. Правила або обчислення, передбачені цими моделями, поширюються тільки на окрему область колізій.

Модель 1.

Модель 1 передавальної системи Ethernet передбачає спрощені правила, які можуть бути застосовані для перевірки конфігурування 100Base-T з метою встановлення правильності дотримання вимог щодо часу обігу петлі, щоб протокол доступу до мережевого середовища діяв правильно. У таблиці 4.9 наведені дані для максимального діаметру області колізій сегментів, які використовують повторювачі Класу I та Класу II. Максимальний діаметр області колізій - це найбільша відстань між будь-якими двома DTE в області колізій. При цьому слід взяти до уваги дві обов’язкові вимоги:

· довжина будь-якого провідного сегменту не повнна перевищувати 100 м;

· довжина будь-якого оптичного сегменту не повинна перевищувати 412 м;

· довжина будь-якого кабеля MII не повинна перевищувати 0.5 м; при обчисленнях часу затримки обігу петлі затримку в кабелях MII не потрібно враховувати окремо, бо вона включена в затримки DTE та повторювачів.

Таблиця 4.16. Максимальний діаметр області колізій в метрах.

Тип повторювача	Провідний кабель	Оптоволоконний кабель	Провідний та оптоволоконний кабелі (T4 і FX)	Провідний та оптоволоконний кабелі (TX і FX)
Окремий сегмент DTE - DTE			Не використовується	Не використовується
Один повторювач Класу I			231^1	260.8^1
Один повторювач Класу II			Не використовується	308.8^1
Два повторювачі Класу II			Не використовується	216.2^2
Примітки:
1. Прийнято 100 м провідного сполучення і одне оптоволоконне сполучення.
2. Прийнято 105 м провідного сполучення і одне оптоволоконне сполучення.

Рис. 4.41. Одна з можливих максимальних конфігурацій Fast Ethernet.

На рис.4.41 показана можлива максимальна конфігурація мережі Fast Ethernet, основана на рекомендаціях Моделі 1. Відзначимо, що максимальний діаметр області колізій включає відстані A (100м) + B (5 м) + C (100 м). Довжини цих сегментів можна змінювати доти, доки максимальний діаметр області колізій не перевищує максимальних рекомендованих величин для типів сегментів і при застосуванні повторювачів. Іншими словами, внутрішній сегмент B між повторювачами може мати довжину 10 м, якщо інші довжини сегментів будуть відрегульовані так, щоб магсимальний діаметр області колізій не перевищував 205 м. Це необхідно враховувати при майбутніх модифікаціях кабельної системи. Якщо потім додати ще один сегмент довжиною 100 м (наприклад, для сполучення з комутованим габом або мостом), то при довжині сегменту B 10м максимальна відстань між DTE становитиме 210 м, що перевищує максимальний прийнятний діаметр області колізій. Якщо на цьому шляху максимальна затримка буде більша від 512 тактів (тривлостей бітів), то в мережі можуть виникнути проблеми з пізніми колізіями або з помилками при обчисленні надлишкових контрольних сум рамок (CRC).

Слід відзначити, що порт комутованого габа (або моста), під’єднаний до повторювача (див. рис. 4.23), у сенсі вимог щодо області колізій еквівалентний станції (DTE). Комутований габ забезпечує можливість з’єднання сегментів з різними мережевими технологіями, у цьому випадку між стандартним сегментом 100Base-T і повнодуплексним оптоволоконним сегментом. Сегмент з повним дуплексом з’єднує комутований габ з раутером на відстані до 2 км, оскільки такий сегмент не є областю колізій і на нього не поширюються обмеження табл. 4.9. Це дає можливість здійснити сполучення із швидкістю 100 Мб/с з рештою мережі через порт раутера, розташованого в центральній секції мережі.

Модель 2.

Модель 2 передавальної системи для сегментів 100Base-T передбачає проведення групи розрахунків часу обігу петлі для більш складних мереж Fast Ethernet. Фізичні розміри та кількість сполучень і повторювачів у системі 100Base-T обмежується передовсім часом обігу петлі, щоб забезпечити правильність функціонування механізму виявлення колізій. Обчислення згідно з Моделлю 2 забезпечують отримання інформації, потрібної для перевірки бюджету часу в системі стандартів для компонент 100Base-T.

Слід відзначити, що ці обчислення дають інші значення часу обігу петлі, ніж обчислення для середовищ із швидкісю 10 Мб/с. Це спричинене тим, що сегменти мереж Fast Ethernet працюють з іншою сигнальною системою, ніж сегменти 10 Мб/с Ethernet, а також тим, що перетворення сигналів між Ethernet MAC і сегментами середовищ потребує певної кількості тактів. Відзначимо також, що для Fast Ethernet не обчислюється звуження часової щілини між рамками, бо максимальна кількість повторювачів, прийнятна для Fast Ethernet, не дає помітного звуження щілини.

Таблиця 4.17. Затримки в компонентах 100-Base-T. Компонента Затримка на 1 м Максимальна затримка Два DTE TX/FX     Два DTE T4     Один DTE T4 + один DTE TX/FX     Сегмент кабеля категорії 3 1.14 114 (для 100 м) Сегмент кабеля категорії 4 1.14 114 (для 100 м) Сегмент кабеля категорії 5 1.112 111.2 (для 100 м) Сегмент кабеля STP 1.112 111.2 (для 100 м) Сегмент оптоволоконного кабеля 1.0 412 (для 412 м) Повторювач Класу I     Повторювач Класу II з усіма портами TX/FX     Повторювач Класу II з портами T4

Знаходження найгіршого шляху. Процес перевірки мережі розпочинається із знаходження шляху з найбільшим значенням часу обігу петлі та з найбільшою кількістю повторювачів між двома станціями (DTE). Якщо в мережі є декілька претендентів на найгірший шлях, то обчислення здійснюють для кожного такого кандидата. Якщо хоч для одного шляху перевищені обмеження на час обігу петлі, то ціла мережа вважається такою, що не витримала перевірки.

Обчислення часу обігу петлі. Загальний час обігу петлі обчислюється як сума значень затримок в кожному окремому сегменті шляху і значень затримок DTE та повторювачів. Модель обчислень передбачає систему значень затримок, які вимірюються в тактах (кратностях тривалості сигналу для одного біта), як це показано в табл. 4.17. Для обчислення значення часу обігу петлі для сегменту в найгіршому шляху необхідно помножити довжину сегменту в метрах на величину затримки на один метр (див. другий стовпець табл. 4.17). Для сегментів максимальної довжини з цією метою можна безпосередньо використати значення затримки, наведені в третьому стовпці цієї таблиці. Для отримання повної затримки в найгіршому шляху слід додати значення затримок у всіх сегментах цього шляху, потім додати затримки для двох DTE на кінцях шляху та затримки для кожного повторювача в шляху. Якщо відомі значення затримок для кабелів, DTE і повторювачів, виготовлених конкретними виготівниками, то ці значення можна вживати замість наведених в табл. 4.17. Стандарт рекомендує додати до результату 4 такти (поле безпеки). Якщо остаточний результат не перевищує 512 тактів, то вважають, що шлях витримав перевірку.

Таблиця 4.18. Результати обчислень часу обігу петлі на підставі Моделі 2. Два DTE TX   Сегмент UTP кат. 5, 100 м 111.2 Сегмент UTP кат. 5, 100 м 111.2 Сегмент UTP кат. 5, 5 м 5.56 Повторювач Класу II   Повторювач Класу II   Повна затримка 511.96

Для мережі, зображеної на рис. 4.41, результати обчислень зведені в табл. 4.18. Прийнято, що всі порти мають тип FX/TX. Як видно з таблиці, при застосуванні кабелів UTP категорії 5 повний час затримки обігу петлі для цієї мережі рівний 511.6, що менше від максимального значення 512, однак тут не враховане поле безпеки, рівне 4 тактам. Всі значення затримок взяті з табл. 4.10, яка подає значення для найгіршого випадку, коли конкретні значення для даних кабелів, повторювачів і DTE невідомі.

Значення часу затримки в сегменті відрізняються для від виду сегменту та від якості кабеля, використаного в сегменті, якщо йдеться про провідні кабелі. Виготівники кабелів можуть подавати більш точні значення часу затримки. В табл. 4.19, взятій із стандарту IEEE 802.3u-1995, с. 29.8-29.9, наведені значення часу затримки відповідно до швидкості сигналів в кабелі. Швидкість поширення сигналів виражена як частка від швидкості світла (c=2.9979*10⁸ м/c); в літературі виготівників це називають “ нормальна швидкість поширення ” (Normal Velocity of Propagation - NVP).

Таблиця 4.20. Типові значення NVP для кабелів UTP. Фірма-виробник Номер типу Категорія Покриття NVP AT&T     non-plenum 0.67 AT&T     non-plenum 0.70 AT&T     non-plenum 0.70 AT&T     plenum 0.70 AT&T     plenum 0.75 AT&T     plenum 0.75 Belden 1229A   non-plenum 0.69 Belden 1455A   non-plenum 0.72 Belden 1583A   non-plenum 0.72 Belden 1245A2   plenum 0.69 Belden 1457A   plenum 0.75 Belden 1585A   plenum 0.75 Таблиця 4.19. NVP і затримки поширення сигналів у кабелях. NVP Затримка, нс/м Затримка, такт/м 0.4 8.34 0.834 0.5 6.67 0.667 0.51 6.54 0.654 0.52 6.41 0.641 0.53 6.29 0.629 0.54 6.18 0.618 0.55 6.06 0.606 0.56 5.96 0.596 0.57 5.85 0.585 0.58 5.75 0.575 0.5852 5.70 0.570 0.59 5.65 0.565 0.6 5.56 0.556 0.61 5.47 0.547 0.62 5.38 0.538 0.63 5.29 0.529 0.64 5.21 0.521 0.65 5.13 0.513 0.654 5.10 0.510 0.66 5.05 0.505 0.666 5.01 0.501 0.67 4.98 0.498 0.68 4.91 0.491 0.69 4.83 0.483 0.7 4.77 0.477 0.8 4.17 0.417 0.9 3.71 0.371

Як приклад специфікації виробників, у табл. 4.20 наведені типові швидкості передавання в кабелях UTP (4 пари провідників 24 AWG), виготовлених двома провідними фірмами-виготівниками в США: AT&T і Belden.

Якщо тепер при обчисленні часу обігу петлі для мережі рис. 4.41 використати дані фірми AT&T для кабеля типу 1061 з NVP=0.70, то з табл. 4.20 отримаємо затримку на метр, рівну 0.477, тобто 0.954 для подвійного проходження сигналу. Результати обчислень наведені в табл. 4.21. Як видно з таблиці, використання реальних даних замість найгірших зменшило розрахункове значення повної затримки, так що отримане значення 483.57 навіть з урахуванням поля безпеки (4 такти) суттєво менше від максимального значення 512.

Таблиця 4.21. Результати обчислень часу обігу петлі на підставі Моделі 2 з використанням кабеля типу 1061. Два DTE TX   Сегмент UTP кат. 5, 100 м 94.5 Сегмент UTP кат. 5, 100 м 94.5 Сегмент UTP кат. 5, 5 м 4.77 Повторювач Класу II   Повторювач Класу II   Повна затримка 483.57

 

Окремі фірми-виготівники повторювачів вказують, що значення затримки для їх виробів менші, ніж значення, наведені в табл. 4.19. Це створює додатковий запас в бюджеті часу затримки і теоретично може бути використане при потребі, наприклад, для збільшення довжини сполучних сегментів. Однак при цьому необхідно враховувати можливість виходу з ладу саме цього обладнання та його заміни обладнанням з більшим часом затримки, що може викликати проблеми в мережі. Також теоретично можливе використання більш, ніж одного повторювача Класу I або більше від двох повторювачів Класу II при відповідно коротких сполучних сегментах. В кожному випадку прийняття таких нестандартних рішень вимагає дуже старанного аналізу та прогнозування наступних можливих модифікацій мережі.

Мережева документація.

Необхідно документувати кожне сполучення в інстальованій мережі. При цьому у документацію слід вносити максимум інформації, корисної для обчислення часу обігу петлі. В табл. 4.15 наведена корисна форма для збирання інформації про сполучення із стандарту IEEE.

Таблиця 4.15. Документація сполучення.

Ідентифікаційний номер або назва сполучення:
	Горизонтальний кабель	Кабель MII	З’єднувальний шнур у телекому-нікаційній шафі	Кабель (з’єднувальний шнур) для кінцевої станції
Довжина, м
Тип (напр., категорія 3)
Виробник кабеля
Код кабеля (від виробника)
Затримка в кабелі (такт/м)