11.Реалізація Ethernet 10Base2, 10Base5, 10BaseT. Характеристики.

Стандарт 10Base-T

Этот стандарт принят в 1991 году как дополнение к существующему набору стандартов Ethernet 802.3 и имеет обозначение 802.3i. Сети 10Base-T используют в качестве среды передачи две неэкранированные витые пары категории 3. Конечные узлы соединяются по топологии "точка- точка" со специальным устройством - многопортовым повторителем (концентратор или хаб) с помощью двух витых пар; одна пара используется для передачи данных от узла к концентратору (соединяет выход Tx сетевого адаптера с входом Rx порта концентратора), а другая - в обратном направлении. Концентратор синхронно передает сигналы с любого порта на все другие порты кроме входного. Отрезки витых пар, подключенные ко всем портам концентратора образуют единую среду передачи данных- логический моноканал (общая шина) при физической топологии "звезда". Концентратор обнаруживает коллизии в случае одновременного поступления сигналов более чем с одного порта и генерирует jam-последовательность на выходы Tx всех своих портов. Концентраторы можно соединять между собой в древовидные структуры; при этом никакие петли и резервные связи не допускаются. В сегменте 10Base-T может быть не более 4-х концентраторов между двумя любыми узлами сети - это ограничение носит название "правила 4-х хабов"; оно аналогично по значению "правилу 5-4-3" для коаксиальных сетей. Максимальная длина отрезков кабеля между конечным узлом и концентратором или между двумя концентраторами в стандарте 10Base-T установлена в 100м, таким образом максимальный диаметр сети равен 5х100=500 метров (при использовании 4-х концентраторов). Эти ограничения связаны с тем, что концентраторы и кабельные сегменты вносят задержку при передаче сигнала. Количество узлов в сети определяется используемыми концентраторами и способом их соединения, однако оно не должно превышать максимального значения для Ethernet в 1024 узла. В ряде случаев можно построить сеть и более чем с 4-мя концентраторами между конечными узлами, однако корректность такой конфигурации необходимо проверять расчетным способом. Преимущества сетей 10Base-T по сравнению с коаксиальным Ethernet связаны с разделением общего физического кабеля на отдельные отрезки, подключенные к концентратору. И хотя эти отрезки по-прежнему образуют общую среду, их физическое разделение позволяет контролировать их состояние и, в случае неисправностей, отключать на индивидуальной основе; сеть при этом остается работоспособной. Обычно концентратор автоматически определяет отказ кабельных сегментов и отключает их, извещая об этом администратора сети. Для этого служит определенная в стандарте 10Base-T процедура тестирования работоспособности кабеля, называемая тестом связности (link test).Тест связности проверяет работоспособность канала "порт концентратора-сетевой адаптер конечного узла" посылая каждые 16 мс специальные сигналы J и K манчестерского кода между передатчиком и приемником каждого порта; если эти сигналы не проходят, то порт блокируется и проблемный узел отключается от сети. Это существенно облегчает эксплуатацию сетей на витой паре по сравнению с коаксиальными сетями- благодаря такой организации сеть 10Base-T приобретает некоторые черты отказоустойчивой системы.

Стандарт 10Base-2

Этот стандарт использует для передачи данных коаксиальный кабель марки RG-58 с волновым сопротивлением 50 Ом и внешним диаметром около 6мм- "тонкий коаксиал".Стандарт 10Base-2 очень близок к стандарту 10Base-5; все отличия обусловлены худшими электрическими и лучшими механическими характеристиками "тонкого коаксиала" по сравнению с "толстым" коаксиальным кабелем. Так, максимальня длина сегмента сократилась с 500 до 185 метров, а максимальное число рабочих станций в сегменте-со 100 до 30.При построении сети,по-прежнему, определяющим является "правило 5-4-3", в соответствии с которым в сети допускается 4 повторителя, 5 коаксиальных сегментов, 3 из которых-нагруженные. При использовании повторителей максимальное число станций в сегменте сокращается до 30-1=29, 29*3=87 для всей сети. Как и в стандарте 10Base-5 коаксиальные сегменты для предотвращения возникновения в кабеле стоячих волн должны иметь на обоих концах согласующие терминаторы 50 Ом.

Главным отличием этого стандарта от 10Base-5 являются трансиверы, интегрированные в сетевой адаптер. Больше нет необходимости в кабеле AUI-"тонкий коаксиал" благодаря своей гибкости подключается непосредственно к сетевому адаптеру через BNC T-коннектор с шагом по кабелю не менее 1 метра.

Реализация этого стандарта на практике приводит к наиболее простому и дешевому решению для кабельной сети, так как кроме кабеля для построения сети требуются только сетевые адаптеры, Т-коннекторы и терминаторы. Благодаря этому сети 10Base-2 часто реализуют на временных площадях-кабель фактически "висит " на адаптерах и не требует никакой инсталляции. Однако надежность такой сети очень невысока, так как каждое соединение с рабочей станцией образует 3 механических контакта, два из которых имеют жизненно важное значение для целостности моноканала.

Стандарт 10Base-5

Для построения сетей в соответствии с этим стандартом используют "толстый коаксиал"-коаксиальный кабель марок RG-8 или RG-11 (волновое сотротивление 50 Ом, внешний диаметр около 10 мм). Кабель используется как моноканал для всех станций. Сегмент кабеля имеет максимальную длину 500м и допускает подключение до 100 узлов (ограничение на длину сегмента связано с вносимым кабелем затуханием). На концах кабеля должны быть установлены терминаторы, препятствующие отражению сигнала и возникновению стоячих волн.

Компьютеры подключаются к кабелю при помощи трансивера,выполняющего следующие функции: -прием и передача данных с/на кабель, -определение коллизий, -электрическая развязка между кабелем и адаптером, -защита сети от некорректной работы адаптера(jabber-control). Вынесение трансивера за пределы сетевого адаптера связано с тем, что из-за большой жескости толстый коаксиальный кабель не может быть непосредственно подведен к сетевому адаптеру компьютера.Связь трансивера и сетевого адаптера осуществляется по кабелю AUI (Attachment Unit Interface) через стандартные соединители DB-15; сам же трансивер устанавливается непосредственно на кабеле и соединяется с ним либо методом прокалывания либо бесконтактным способом. Расстояние по кабелю между трансиверами должно быть не менее 2,5м.

Для объединения в сеть нескольких коаксиальных сегментов используют повторители (repeator). Повторитель имеет 2 трансивера, подключаемых к различным сегментам. Основными функциями повторителя являются: -повторение сигналов в другом сегменте, -синхронизация передаваемых бит, -улучшение формы и длительности импульсов.

Для лучшей синхронизации передаваемых бит повторитель задерживает передачу нескольких первых бит преамбулы, за счет чего увеличивается время задержки передачи между сегментами, а также несколько уменьшается межкадровый интервал (IPG). Стандарт разрешает использовать не более 4-х повторителей; таким образом, сеть Ethernet 10Base-5 может состоять максимум из 5-ти сегментов, из которых нагруженными (к которым подключены конечные узлы) могут быть лишь 3. При этом нагруженные сегменты должны чередоваться с ненагруженными. Такое ограничение для коаксиального Ethernet носит название "правило 5-4-3"-4 повторителя, 5 сегментов, 3 из которых- нагруженные. Введение этого правила связано с тем, что повторители и кабельные сегменты вносят задержку, которая для надежного распознавания коллизий не должна превышать время передачи кадра минимальной длины (576 битовых интервалов). На практике при соответствующем выборе повторителей и длины кабельных сегментов можно построить сеть и более чем из 5-ти сегментов; корректность такой сети можно проверить расчетным способом. Так как к сегменту повторитель подключается с помощью трансивера как и любой конечный узел, то максимальное количество рабочих станций в сегменте при использовании повторителей сокращается до 100-1=99, 99х3=297 на всю сеть. Как достоинства, так и недостатки сетей 10Base-5 определяются характеристиками толстого коаксиального кабеля-сложность при монтаже с одной стороны и хорошие электрические характеристики (малое затухание, хорошая защищенность от внешних помех и др.)- с другой.