Диод или лазер

В качестве источника света волоконно-оптического кабеля может использоваться светоизлучающий диод (light emitting diode — LED) или лазер (injection laser diode — ILD). Одномодовый волоконно-оптический использует в качестве источника света диод, в то время как многомодовый кабель — лазер.

    Светоизлучающий диод — это устройство, излучающее свет в том случае, если приложить к нему прямое напряжение. С помощью сгенерированных диодом световых импульсов на расстоянии от 0.5 км до 1 км можно добиться скорости передачи данных от соответственно 12.5 Мбит/с до 25 Мбит/с. По сравнению с лазером этот источник света считается слабым.

    Лазер — устройство, генерирующее очень интенсивный поток цвета чрезвычайно узкого диапазона. В результате увеличивается как скорость передачи данных, так и расстояние. Для расстояний до 2 км скорость передачи составляет от 25 до 100 Мбит/с.

Основные характеристики волоконно-оптического кабеля:

    Абсолютный иммунитет к электромагнитным излучениям.

    Возможна передача данных на расстояние до 10 км.

    В лабораторных условиях реально достичь скорости передачи до 4 Гбит/с.

    В качестве источника света может использоваться светоизлучающий диод или лазер.

Основные типы технологий локальных сетей.

Обычный Ethernet (10base-X)

Обычный Ethernet является одной из самых старых, самых простых и самых дешевых из когда-либо разработанных технологий локальных сетей. В зависимости от типа физической среды различают следующие типы Ethernet:

    10base-5 (толстый коаксиальный кабель, иногда фигурирующий под названием thicknet)

    10base-2 (тонкий коаксиальный кабель)

    10base-T (витая пара)

    10base-F (волоконно-оптический канал)

Топология для всех четырех типов практически не отличается. Данные в локальной сети передаются со скоростью до 10 Мбит/с. Для рассылки данных в сети все типы используют протокол CSMA/CD (см. следующий раздел). В настоящее время широкую популярность получили разновидности Ethernet, использующие витую пару.

Протокол csma/cd

Весь смысл технологии Ethernet сконцентрирован в протоколе обработки множественного доступа с контролем несущей и предотвращением конфликтов (CSMA/CD). Термин «определение несущей» означает, что все станции прослушивают трафик. Если в данный момент времени какая-то другая станция передает данные, «несущая» обнаружена не будет и станция не сможет начать передачу. Станция будет пытаться «захватить несущую» до тех пор, пока сеть не разгрузится и несущая освободится. «Предотвращение конфликтов» заключается в следующем. Если две станции пытаются одновременно начать передачу, они будут вынуждены отложить передачу данных и возобновить ее через некоторый промежуток времени (определенный случайным образом). Термин «множественный доступ» просто указывает на тот факт, что все станции подключены к единственному каналу сети.

Сети Token Ring

Локальные сети Token Ring (Эстафетное кольцо) строятся на кольцевой архитектуре. Управляющая станция генерирует специальное сообщение, известное под названием маркер (token), и последовательно передает его всем компьютерам. Правом передачи данных обладает единственный компьютер, располагающий маркером. Как только маркер достигает станции, которая собирается передать данные, последняя «присваивает» маркер себе и изменяет его статус на «занято». Затем маркер дополняется всей информацией, которую предполагалось передать, и снова отправляется в сеть. Маркер будет циркулировать в сети до тех пор, пока не достигнет адресата информации. Получающая сторона обрабатывает полученную вместе с маркером информацию и опять передает маркер в сеть. Когда маркер возвращается к исходной станции (к станции, которая дополнила его информацией), он удаляется, после чего генерируется новый маркер. Цикл начинается заново. На рисунке 6.11 показана структура сети Token Ring.

РИСУНОК 6.11 Сеть Token Ring.

Эстафетное кольцо считается высокоорганизованной и эффективной сетевой архитектурой. В настоящее время существует две разновидности Token Ring с пропускной способностью 4 Мбит/с и 16 Мбит/с.

Fast Ethernet (100base-XX)

В зависимости от типа среды различают следующие разновидности Fast Ethernet:

    100base-T4 (4 витые пары),

    100base-TX (2 витые пары),

    100base-FX (волоконно-оптический кабель)

Являясь высокоскоростной разновидностью устаревшей технологии 10base-X Ethernet, сети стандарта 100base-XX в состоянии передавать данные со скоростью до 100 Мбит/с.

Сети 100VG-AnyLAN

Сети 100VG (Voice Grade — Голосовой Канал)-АnуLAN являются еще одной версией спецификации 100 Мбит/с. Основное отличие заключается в том, что вместо протокола CSMA/CD используется протокол приоритетов запросов (Demand Priority Access Method — DPAM), соответствующий спецификации 802.12. Помимо волоконно-оптических каналов, стандарт l00VG-AnyLAN позволяет использовать кабели CAT 3, 4, 5-UTP, 2-STP. Кроме того, поддерживаются форматы 802.3 и 802.5. В результате становится возможным плавный переход от предыдущих сетевых топологий. Несмотря на то, что сеть 100VG благодаря использованию DPAM поддерживает скорость передачи данных 100 Мбит/с, а это, в свою очередь, позволяет использовать для разгрузки трафика уровневые повторители и концентраторы, она до сих пор не сертифицирована для использования волоконно-оптических каналов. Вследствие изложенного выше сети 100VG не участвуют в передаче данных на расстояния свыше 100 м. Кроме того, большинство оборудования, необходимого для развертывания сети, выпускается всего лишь несколькими изготовителями, что не способствует ее распространению (по крайней мере, на момент написания этой книги).

На рисунке 6. 12 представлена архитектура уровневых концентраторов сети VG. Подобная архитектура оптимизирует распределение узлов в сети. Самый верхний, или родительский, концентратор может иметь несколько дочерних концентраторов или вообще не иметь их. Это справедливо и для всех дочерних концентраторов, которые могут выступать в роли родительских. Каждый концентратор располагает всеми необходимыми для доступа к среде правилами. Данные поднимаются вверх по концентраторам и попадают в сеть.

РИСУНОК 6. 12. Локальная сеть VG использует уровневые концентраторы.

Протокол приоритетов запросов

Протокол приоритетов запросов (Demand Priority Access Method или Demand Priority Protocol) следует рассматривать как альтернативу протоколу CSMA/CD. Клиент запрашивает доступ к сетевой среде с целью передачи информации. Сервер обрабатывает запрос и в том случае, если среда готова к передаче, посылает клиенту подтверждающий сигнал. Начиная с этого момента, клиент получает управление над средой и передает данные. На рисунке 6. 13 представлена диаграмма этого метода.

РИСУНОК 6. 13. Запрос и разрешение в сети VG.

Децентрализированный Ethernet (IsoEthernet)

Стандарт IsoEthernet уникален тем, что поддерживает не только обычный канал Ethernet с пропускной способностью 10 Мбит/с, но и 96 В-каналов ISDN с пропускной способностью 6.144 Мбит/с. Кроме того, для передачи служебных сообщений поддерживаются один D-канал (64 Кбит/с) и один М-канал ISDN (96 Кбит/с). Канал Ethernet используется для передачи пакетов данных, а один из В-каналов ISDN — для передачи видео и аудиоинформации. Децентрализованный Ethernet работает на существующих локальных коммуникациях и требует недорогой модернизации кабеля.

Распределенный интерфейс передачи данных по волоконно-оптическим каналам (FDDI)

FDDI (Fiber Distributed Data Interface) является стабильной волоконно-оптической средой, поддерживающей скорость передачи данных 100 Мбит/с. Часто используется в качестве магистрали больших сетей, а также в качестве промежуточной локальной сети высокопроизводительных компьютеров. FDDI поддерживает топологию Token Ring, но для обмена информацией использует не одно кольцо, а два. Первое кольцо считается основным, а второе — резервным. С целью уменьшения количества ошибок передача данных в кольцах осуществляется в противоположных направлениях. В будущем предполагается для передачи данных задействовать и резервное кольцо, что позволит вдвое увеличить пропускную способность. На рисунке 6.14 приведен пример архитектуры FDDI.

РИСУНОК 6. 14. Пример двухкольцевой архитектуры FDDI.

Распределенный интерфейс передачи данных по кабельным линиям (CDDI)

Интерфейс CDDI (Copper Distributed Data Interface) создан в качестве альтернативы дорогостоящему волоконно-оптическому кабелю. Этот интерфейс необходимо (для повышения скорости передачи данных) и желательно (для сокращения времени отклика) использовать в существующих сетях с проводкой из экранированного и неэкранированного кабеля.

Волоконно-оптический канал (Fibre Channel)

Fibre Channel (FC) — новая разумная схема соединения, поддерживающая не только собственный протокол, но также протоколы FDDI, SCSI, IP и некоторые другие. Это позволило создать единый стандарт для сетевого и обычного обмена данными, равно как и для накопления данных. Первоначально разработанный для глобальных сетей с помощью коммутаторов стандарт FC может быть адаптирован к локальной сети. Волоконно-оптический канал позволяет порту прослушивать канальные и сетевые интерфейсы, снижая при этом нагрузку на станцию. Канал поддерживает как электрические, так и оптические среды установления соединения, имеющие пропускную способность от 133 до 1062 Мбит/с. Характерной особенностью волоконно-оптического канала является структура (fabric) — абстрактный объект, соответствующий промежуточному сетевому устройству, будь это кольцевой активный концентратор и коммутатор каналов. Этот стандарт находится в стадии развития.