60
имеет преимуществ перед 100Base-T4 (существует коллизионный домен, полоса пропускания которого не больше 100 Мбит/с), то при строительстве сетей с использованием коммутаторов недостаток интерфейса 100Base-T4 становится очевидным и очень серьезным. Поэтому данный интерфейс не получил столь большого распространения, как 100Base-TX и 100Base-FX.
Типы устройств Fast Ethernet
Технология Fast Ethernet рассчитана на подключение конечных узлов — компьютеров с соответствующими сетевыми адаптерами — к многопортовым концентраторам-повторителям или коммутаторам.
Правила корректного построения сегментов сетей
Fast Ethernet включают:
ограничения на максимальные длины сегментов, соеди-
няющих DTE c DTE;
ограничения на максимальные длины сегментов, соединяющих DTE с портом повторителя;
ограничения на максимальный диаметр сети;
ограничения на максимальное число повторителей и максимальную длину сегмента, соединяющего повторители.
В качестве DTE (Data Terminal Equipment) может выступать любой источник кадров данных для сети: сетевой адаптер, порт моста, порт маршрутизатора, модуль управления сетью и другие подобные устройства. Порт повторителя не является DTE. В типичной конфигурации сети Fast Ethernet несколько DTE подключается к портам повторителя, образуя сеть звездообразной топологии. Спецификация IEEE 802.3u определяет следующие максимальные значения сегментов DTE-DTE:
Таблица 5.8
Стандарт |
Тип кабеля |
Максимальная длина сегмента |
100Base-TX |
UTP-5, UTP-5e |
100 м |
100Base-FX |
MultiMode Fibber |
412 м (полудуплекс) |
|
62.5/125 мкм |
2 км (полный дуплекс) |
100Base-T4 |
UTP-3, UTP-4, UTP-5 |
100 метров |
61
Трансивер это двухпортовое устройство, охватывающее подуровни PCS, PMA, PMD и AUTONEG, и имеющее с одной стороны MII интерфейс, с другой — один из зависимых от среды физических интерфейсов (100Base-FX, 100Base-TX или 100BaseT4). Трансиверы используются сравнительно редко, как и редко используются сетевые карты, повторители, коммутаторы с интерфейсом MII.
Конвертер (media converter) — это двухпортовое устройство, оба порта которого представляют зависимые от среды интерфейсы. Конвертеры в отличии от повторителей могут работать в дуплексном режиме, за исключение случая, когда имеется порт
100Base-T4. Распространены конвертеры 100Base-TX/100Base-FX.
Конвертерные шасси, объединяющие несколько отдельных модулей 100Base-TX/100Base-FX позволяют подключать множество сходящих в центральном узле волоконно-оптических сегментов к коммутатору оснащенному дуплексными портами RJ-45 (100Base-TX).
Коммутатор — одно из наиболее важных устройств при построении корпоративных сетей. Большинство современных коммутаторов Fast Ethernet, либо допускают работу в режиме автоопредления 100/10 Мбит/с по портам RJ-45, либо могут работать исключительно в этом режиме. Естественно, в таких коммутаторах возможна дуплексная передача (за исключением 100Base-T4). Коммутаторы могут иметь специальные дополнительные слоты для установления uplink-модуля. В качестве интерфейсов у таких модулей могут выступать оптический порты типа Fast Ethernet 100Base-FX, FDDI, ATM (155 Мбит/с), Gigabit Ethernet и др.
Повторители класса I и класса II. По параметру макси-
мальных временных задержек при ретрансляции кадров, повторители Fast Ethernet подразделяются на два класса:
Класс I. Задержка на двойном пробеге PDV не должна превышать 130 bt. В силу менее жестких требований, повторители этого класса могут иметь порты T4 и TX/FX, а также объединяться в стек. Поддерживают все типы систем кодирования физиче-
ского уровня: 100Base-TX/FX и 100Base-T4.
Класс II. Повторители класса II поддерживают только один тип системы кодирования физического уровня — 100Base-TX/FX
62
или 100Base-T4. К повторителям этого класса предъявляются более жесткие требования по задержке на двойном пробеге: PDV < 92 bt, если порты типа TX/FX; и PDV < 67 bt, если все порты типа T4. В силу значительных отличий в организации физических уровней, возникает большая задержка кадра при ретрансляции между портами интерфейсов T4 и TX/FX, поэтому повторители, совмещающие в пределах одного устройства порты T4 с портами TX/FX, отнесены по стандарту к классу I.
В одном домене коллизий допускается наличие только одного повторителя класса I. Это связано с тем, что такой повторитель вносит большую задержку при распространении сигналов из-за необходимости трансляции различных систем сигнализации. Максимальное число повторителей класса II в домене коллизий — 2, причем они должны быть соединены между собой кабелем не длиннее 5 м.
Коммутатор |
Коммутатор |
Fast Ethernet |
Fast Ethernet |
412 м |
полудуплекс |
2 000 м полный дуплекс |
|
160 м |
100 м |
|
136 м |
|
Стек |
|
повторителей |
|
класса I |
136 м |
100 м |
витая пара
оптоволокно
Рис. 5.22 — Пример построения сети с помощью повторителей класса I
Небольшое количество повторителей Fast Ethernet не является серьезным препятствием при построении сетей. Во-первых, наличие стековых повторителей снимает проблемы ограниченного числа портов — все каскадируемые повторители представляют собой один повторитель с достаточным числом портов — до нескольких сотен. Во-вторых, применение коммутаторов и мар-
63
шрутизаторов делит сеть на несколько доменов коллизий, в каждом из которых обычно имеется не очень большое число станций. Характеристики построения сети на основе повторителей класса I приведены в таблице 5.9.
Таблица 5.9
|
Тип кабелей |
|
|
Максимальный |
|
|
Максимальная |
|
|
|
|
диаметр сети |
|
|
длина сегмента |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Только витая пара (TX) |
|
200 м |
|
100 м |
|||
|
Только оптоволокно (FX) |
|
272 м |
|
136 м |
|||
|
Несколько сегментов на витой паре |
|
100 м (TX) |
|
160 м (FX) |
|||
|
и один на оптоволокне 260 м |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Несколько сегментов на витой паре |
|
|
|
|
|
|
|
|
и несколько сегментов на оптово- |
|
100 м (TX) |
|
136 м (FX) |
|||
|
локне 272 м |
|
|
|
|
|
|
|
5.7 Протокол Gigabit Ethernet
В марте 1996 г. комитет IEEE 802.3 одобрил проект стандар-
тизации Gigabit Ethernet 802.3z и создал Gigabit Ethernet Alliance,
который к началу 1998 г. насчитывал уже более 100 компаний. Через Альянс 29 июня 1998 г. обеспечивается одобрение спецификаций стандартов Gigabit Ethernet IEEE 802.3z, которые регламентируют использование одномодового, многомодового волокна, а также витой пары UTP-5 на короткие расстояния — до 25 м. Позднее, 28 июня 1999 г. была разработана спецификация IEEE 802.3ab — передача по неэкранированной витой паре на расстояния до 100 м со специальным помехоустойчивым кодом.
Архитектура стандарта Gigabit Ethernet
На рис. 5.23 показана структура уровней Gigabit Ethernet.
Как и в стандарте Fast Ethernet, в Gigabit Ethernet не существует универсальной схемы кодирования сигнала, которая была бы идеальной для всех физических интерфейсов — для стандартов 1000Base-LX/SX/CX используется кодирование 8B/10B, а для стандарта 1000Base-T используется специальный расширенный линейный код TX/T2. Функцию кодирования выполняет подуро-
64
вень кодирования PCS, размещенный ниже среданезависимого интерфейса GMII
GMII интерфейс. Среданезависимый интерфейс GMII
(Gigabit Media Independent Interface) обеспечивает взаимодейст-
вие между уровнем MAC и физическим уровнем. GMII интерфейс является расширением интерфейса MII и может поддерживать скорости 10, 100 и 1000 Мбит/с. Он имеет отдельные 8 битные приемник и передатчик, и может поддерживать как полудуплексный, так и дуплексный режимы. Кроме этого, GMII интерфейс несет один сигнал, обеспечивающий синхронизацию (clock signal), и два сигнала состояния линии — первый (в состоянии ON) указывает наличие несущей, а второй (в состоянии ON) говорит об отсутствии коллизий — и еще несколько других сигнальных каналов и питание. Трансиверный модуль, охватывающий физический уровень и обеспечивающий один из физических средазависимых интерфейсов, может подключать например к коммутатору Gigabit Ethernet посредством GMII интерфейса.
канальный уровень OSI
Физический уровень OSI
|
|
|
|
|
|
|
Logical Link Layer |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Управление логическим каналом |
|
|
|
|
|
|
|
Media Access Control |
|
|
LLC |
|
|
|
||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Управление доступом к среде |
|
|
MAC |
|||||
|
|
|
|
|
Auto Negotiation |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
AUTONEG |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Уровень автопереговоров |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Gigabit Media Independent Interface |
|
GMII |
|
|
|
|||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
Интерфейс независимый от среды |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
PCS |
|
|
|
Трансивер Gigabit Ethernet |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
PMA |
|
|
|
Physical Coding Sublayer |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Подуровень физического кодирования |
|
|
PMD |
|||||
|
|
|
|
|
8B/10B– 1000Base-X TX/T2– 1000Base-T |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
MDI |
|
|
|
|
Порты: RJ-45 – 1000Base-CX 1000Base-T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
media |
|
|
|
Duplex CS – 1000Base-LX, 1000Base-SX |
|
Среда передачи: STP – 1000Base-CX UTP-5 – 1000Base-T MMF, SMF – 1000Base-LX, 1000Base-SX
Рис. 5.23 — Структура уровней стандарта Gigabit Ethernet
Подуровень физического кодирования PCS. При подключе-
нии интерфейсов группы 1000Base-X, подуровень PCS использует блочное избыточное кодирование 8B/10B, заимствованное из