_4_ПЗ«Изучение состава и характеристик линии связи». Занятие Изучение состава и характеристик линии связи
 Скачать 128.65 Kb.
|
|
Стандартные сегменты сети Ethernet При рассмотрении методики оценки работоспособности сети Ethernet было отмечено, что сеть составляется из стандартных сегментов различного типа. Рассмотрим основные стандартные сегменты сети Ethernet. 10BASE5 самый первый сегмент сети Ethernet. Именно для него был разработан первоначальный стандарт компьютерной сети Ethernet IEEE 802.3. В качестве среды передачи данных использовался толстый коаксиальный кабель (диаметр 10 мм) с волновым сопротивлением 50 Ом. К коаксиальному кабелю подключались специальные устройства – трансиверы, которые при контакте с кабелем прокалывали его оболочку и обеспечивали подключение к его экрану (медной оплетке) и к центральной жиле. Компьютеры подключались к трансиверам с помощью трансиверных кабелей. Эти кабели, в отличие от толстого коаксиального кабеля, достаточно гибкие, что облегчает их прокладку от трансиверов к компьютерам. Трансиверный кабель представляет собой многожильный медный кабель, который, также как и современный кабель UTP (STP), имеет четыре витые пары: три информационные (одна для передачи от трансивера к сетевому адаптеру компьютера, другая – для передачи в обратную сторону, третья шла от трансивера к компьютеру для информирования последнего о факте возникновения коллизии) и через одну витую пару подавалось питание к трансиверу от компьютера (+12В, 0,5А). Длина трансиверного кабеля 50 или 12,5 м. Максимальная длина сегмента могла достигать 500 м, что и нашло отражение в его названии 10BASE5. Сегменты могли соединяться друг с другом через репитеры, число которых могло доходить до четырех. Таким образом, общее число сегментов в сети могло достигать пяти, следовательно, общая длина сети могла достигать 2,5 км. Недостатками сегмента были: сложное вспомогательное оборудование, громоздкая конструкция сети, дополнительное потребление электрической энергии трансиверами, сложность монтажа и укладки толстого коаксиального кабеля. Максимальное число компьютеров, подключенных к сегменту, может достигать 100 единиц. Расстояние между компьютерами не менее 2,5 м. При меньшем расстоянии компьютеры начинают влиять друг на друга и связь между ними может ухудшиться. 10BASE2 (Cheapernet) – дальнейшее развитие сегмента 10BASE5. Сегмент 10BASE2 значительно дешевле его предшественника. В качестве среды передачи информации используется тонкий коаксиальный кабель (диаметр 5 мм) с волновым сопротивлением 50 Ом. Так как этот кабель достаточно гибкий, то его подключают непосредственно к компьютерам (нет необходимости использовать трансиверы и специальные трансиверные кабели). К сетевым адаптерам компьютеров подключаются Т-коннекторы, к внешним разъемам которых подключаются гибкие коаксиальные кабели. Для соединения кабелей используются разъемы байонетного типа BNC. Как и в случае сегмента 10BASE5, физическая и логическая топологии одинаковы – общая шина. В сеть можно объединить 5 сегментов 10BASE2 с помощью четырех репитеров, при этом длина сети может достигать 925 м (длина одного сегмента до 185 м). Максимальное число компьютеров, подключенных к сегменту, может достигать 30 единиц. Расстояние между компьютерами не менее 0,5 м, что обусловлено взаимным влиянием их сетевых плат (сетевых адаптеров). 10BASE-T появился в 1990 году. В качестве среды передачи данных используется витая пара (кабель UTP) и восьми контактные коннекторы с защелкой RJ-45. В этом сегменте произошел переход от физической топологии общая шина к звезде (пассивной звезде). Все компьютеры подключаются к репитерному концентратору. Возможно соединение витой парой двух компьютеров напрямую без использования концентратора. Длина кабеля не может превышать 100 м, что обусловлено более сильным затуханием электрического сигнала в витой паре по сравнению с коаксиальным кабелем. В отличие от топологии «шина», топология «звезда» предполагает значительно больший расход кабеля. Каждый компьютер подсоединяется к концентратору двумя витыми парами, одна из которых служит для передачи от сетевого адаптера компьютера к концентратору, другая – для передачи от концентратора к сетевому адаптеру компьютера. Такой способ связи (точка – точка) облегчает детектирование коллизий. Так, если компьютер передает пакет и по второй линии от концентратора к нему идет сигнал, то автоматически устанавливается факт коллизии. С другой стороны, связь точка – точка позволяет организовать одновременную передачу в обоих направлениях: компьютер – концентратор и концентратор – компьютер, то есть полный дуплексный режим обмена. На рис.2.3 показан пример сети, состоящей из сегментов 10BASE-T.  Рис.2.3. Пример сети, состоящей из сегментов 10BASE-T: 1 – компьютеры; 2 – концентраторы; UL – порт UpLink Компьютеры подключаются к портам концентраторов. Порт UpLink (порт расширения) используется для объединения концентраторов – кабель подключается к порту UpLink одного концентратора к обычному порту другого концентратора. Также возможно объединение концентраторов без использования порта UpLink, рис.2.3. Если концентраторы подключаются через порт UpLink, то используется витая пара с так называемой прямой обжимкой, когда контакты одного разъема соединяются проводниками с одноименными контактами другого разъема. При объединении концентраторов через обычные порты (или для прямого соединения двух компьютеров) используется витая пара с перекрестной обжимкой, то есть с более сложной схемой соединения контактов разъемов. Подсоединение контактов разъемов витой пары приведено в табл.2.4. Таблица 2.4 Соединение контактов разъема RJ-45 сегмента 10BASE-T (прямая обжимка)
Окончание табл. 2.4
Для передачи информации (ТХ) используется витая пара с оранжевым проводом, для приема информации (RX) – витая пара с зеленым проводом. Так как в сегменте 10BASE –T, равно как и в 10BASE5 и 10BASE2, используется манчестерский код, то следует строго соблюдать полярность подключения контактов разъемов, иначе обмен информацией будет невозможен. В табл.2.5 приведено соединение контактов разъемов витой пары при перекрестной обжимке. Таблица 2.5 Соединение разъемов витой пары при перекрестной обжимке
Так как в сегменте 10BASE-T используется соединение точка- точка и физическая топология представляет собой пассивную звезду, то источник сигнала легко идентифицируется сетевыми устройствами. Так компьютер может получить сигнал только от концентратора, к которому он подключен. Равно как и на соответствующий порт концентратора может поступить сигнал только от компьютера, который подключен к этому порту. По сравнению с двумя рассмотренными ранее сегментами, в сегменте 10BASE-T применен способ контроля целостности канала передачи информации, который заключается в том, что в перерывах между передачами и при простом канале связи в линии присутствуют короткие импульсы определенной периодичности (16,8 мс) – импульсы нормальной связи NLP. На сетевых адаптерах компьютеров и портах концентраторов расположены светодиоды, которые излучают свет, если канал передачи информации не поврежден. Это способствует облегчению диагностики неполадок в сети и контролю ее работы. С течением времени сегмент 10BASE-T вытеснил сегмент 10BASE2 ввиду его явных преимуществ над последним. 10BASE-FL – самый массовый из всех разработанных оптоволоконных сегментов сети Ethernet. Длина сегмента может достигать 2 км. Первоначально оптоволоконный концентратор соединялся с сетевым адаптером компьютера через трансивер FOMAU (Fiber Optic Medium Attachment Unit или Fiber Optics Medium Access Unit). От оптоволоконного концентратора к FOMAU шел оптоволоконный кабель, а от FOMAU к сетевому адаптеру компьютера – витая пара. Физическая топология сегмента – пассивная звезда. Стоимость сегмента была достаточно высокой из-за необходимости использования дорогих FOMAU. Впоследствии необходимость в использовании трансиверов отпала, и стоимость сегмента уменьшилась. Функции трансиверов взяли на себя концентраторы, имеющие порты как для подключения оптического кабеля, так и витой пары. Полное затухание сигнала в оптическом канале, в соответствии с требованиями стандарта 12,5 дБ, из них: 5 дБ на 1000 м кабеля, 0,5…2,5 дБ потери в оптических соединителях (разъемах). В сегментах 10BASE-T и 10BASE-FL используется соединение точка-точка. Связь между компьютерами и концентраторами осуществляется с помощью двух витых пар или с помощью двух оптоволоконных кабелей. Для проверки целостности канала передачи информации в сегменте 10BASE-FL используется фоновый сигнал – прямоугольные импульсы с частотой 1 МГц и скважностью, равной двум. Такой сигнал присутствует в линии при отсутствии обмена и в промежутках между пакетами. Аналогично с сегментом 10BASE-T сетевое оборудование имеет светодиодную индикацию подключения и целостности канала передачи информации. Стандартные сегменты сети Fast Ethernet Сеть Ethernet в свое время была самой массовой сетью. Впоследствии произошел переход на сети 100 Мбит. Дальнейшим развитием сети Ethernet явилась сеть Fast Ethernet (100 Мбит). И хотя другие сети имели характеристики не хуже, чем Fast Ethernet, а по ряду параметров и превосходили ее, все равно сеть Fast Ethernet заняла и продолжает занимать лидирующие позиции на рынке локальных сетей. Во многом это объясняется тем, что сеть Ethernet (10 Мбит) была самой массовой сетью, и переход от нее к сети Fast Ethernet (100 Мбит) мог происходить поэтапно по мере приобретения нового оборудования и зачастую не требовал перекладки электрического кабеля. При этом было обеспечено автоматическое согласование скоростей обмена между оборудованием сетей Ethernet и Fast Ethernet. Осуществлялось такое автосогласование за счет диалога сетевых устройств (Auto Negotiation) между собой, в результате чего скоростные характеристики сетевых устройств использовались наилучшим образом. Однако автосогласование скоростей устройств возможно только в сетях, где в качестве среды передачи данных используется электрический кабель. Как уже отмечалось выше, для проверки целостности линии в сети Ethernet использовалась последовательность импульсов NLP. Впоследствии импульсы нормальной связи были заменены на кодовые слова, обмен которыми и позволил сетевым устройствам согласовывать возможные скорости передачи. Рассмотрим теперь основные сегменты сети Fast Ethernet и методику оценки ее работоспособности. В сети Fast Ethernet скорость передачи информации возросла в десять раз по сравнению с сетью Ethernet, что обусловило переход от манчестерского кода, требующего широкой полосы пропускания, к другому, менее требовательному к полосе пропускания. Как будет показано в дальнейшем, в разных сегментах сети Fast Ethernet используются разные коды. Поэтому при составлении сети из сегментов с разными кодами промежуточное сетевое оборудование должно, помимо всего прочего, решать задачи декодирования и перекодирования информации. 100BASE-TX предполагает использование в качестве среды передачи информации кабеля UTP (четыре витые пары в кабеле) пятой категории. Для связи компьютеров и концентраторов используются две витые пары. В сегменте предусмотрена топология «пассивная звезда» или «пассивное дерево». Это основной сегмент сети Fast Ethernet, так как он наиболее близок к базовому сегменту сети Ethernet 10BASE-T. Если производился переход на сеть Fast Ethernet с сети Ethernet с сегментами 10BASE-T и при этом использовался кабель UTP категории 5, то такой переход не требовал затрат на перекладку кабеля и монтаж соединителей при использовании в новой сети сегментов 100BASE-TX. Для кодирования информации в сегменте сети 100BASE-TX используется код 4В/5В. Максимальная длина сегмента до 100 м. Следует отметить, что стандарт рекомендует ограничится длиной сегмента 90 м для подстраховки от потери компьютерной сетью работоспособности, обусловленной случайными отклонениями параметров сетевого оборудования от их паспортных значений. 100BASE-T4 предполагает использование в качестве среды передачи информации кабеля UTP третьей или пятой категории. Если речь идет о модернизации сети Ethernet до уровня Fast Ethernet, то можно оставить уже существующие кабельные коммуникации (кабель UTP третьей категории). В случае создания новой сети Fast Ethernet рекомендуется использовать кабель UTP пятой категории. Чем выше категория кабеля, тем меньше уровень затухания сигнала он имеет. Для связи компьютеров и концентраторов используются четыре витые пары, за счет чего обеспечивается параллельная передача данных и, следовательно, снижение частоты изменения сигнала. Данное обстоятельство и обеспечивает возможность использования кабеля UTP третьей категории с большим затуханием сигнала. В общем случае затухание сигнала в канале передачи информации тем больше, чем ниже категория кабеля, чем длиннее кабель и чем выше частота изменения электрического сигнала в кабеле. При использовании нескольких витых пар для параллельной передачи информации возникают трудности, связанные с разницей задержек сигналов в этих витых парах. Если разница в длинах витых ар, по которым передается информация, не превышает одного метра, что соизмеримо с битовым интервалом, то данную проблему можно не принимать во внимание. Учитывая, что все витые пары находятся в одной оболочке кабеля и максимальная длина этого кабеля не превышает 100 м, гарантируется, что разность длин витых пар не превысит одного метра. В табл.2.6 показаны направления передачи данных по всем четырем витым парам сегмента. Таблица 2.6 Направления передачи данных по витым парам сегмента 100BASE-T4
Витая пара TX_D1 используется только для передачи данных от сетевого адаптера компьютера в сеть. По витой паре RX_D2 сетевой адаптер компьютера может только принимать информацию. Пары B1_D3 и B2_D4 являются универсальными, и по ним данные могут передаваться в любом направлении. В режиме передачи данные передаются сетевым адаптером в сеть по трем витым парам: TX_D1, B1_D3 и B2_D4. Если передающий компьютер по паре RX_D2 получает какой-либо сигнал, то это означает, что произошла коллизия. В режиме приема данных сетевой адаптер получает информацию по трем витым парам: RX_D2, B1_D3 и B2_D4. В сегменте используется топология «пассивная звезда» или «пассивное дерево». Информация в сегменте кодируется кодом 8В/6Т (восемь двоичных бит преобразуется в шесть трехуровневых символов). Соединение проводников витых пар к разъему RJ-45 для прямой обжимки показано в табл.2.7. Таблица 2.7 Схема прямой обжимки коннектора RJ-45 для сегмента 100BASE-T4
Соединение проводников витых пар к разъемам RJ-45 для перекрестной обжимки показано в табл.2.8. Таблица 2.8 Соединение разъемов витой пары при перекрестной обжимке для сегмента 100BASE-T4
Окончание табл. 2.8
Кабель с перекрестной обжимкой используется, если требуется соединить сетевые адаптеры двух компьютеров напрямую без вспомогательных сетевых портов или если объединяются два концентратора по обычным портам без использования портов UL. 100BASE-FX – оптоволоконный сегмент, рассчитанный на топологию пассивная звезда или пассивное дерево. Для кодирования информации используется код 4В/5В. Сегменты 100BASE-FX и 100BASE-ТX имеют много общего, хотя в них используются разные среды передачи данных. Иногда оба этих сегмента обозначают как 100BASE-X. В них используется один и тот же метод кодирования. В обоих сегментах используется метод передачи информации точка-точка по двум витым парам (также как и в 10BASE-FL). В отличие от 10BASE-FL, в котором длина кабеля может достигать 2 км, максимальная длина кабеля для сегмента 100BASE- FX составляет всего лишь 412 м. Причем данное сокращение длины кабеля происходит не по причине ослабления сигнала, как это имеет место в случае электрического кабеля, а связано с максимально допустимой задержкой сигнала (PDV≤512ВТ). Для сегмента стандартом допускается затухание сигнала 11 дБ. Из них на 1 км кабеля приходится 1…2 дБ и 0,5…1,0 дБ на каждый из разъемов. |
