Порядок выполнения работы
Работа выполняется группой студентов из 2 человек.
1. Запустить программу ПА-9 и сохранить новый файл (Лаба7_8_фамилия) в папке (№группы_ЭВСиЛС).
Вариант 1. Анализ функционирования сети 10Base-T.
2. Разработать модель передатчика (рис. 7.1).
а)
б)
Рис. 7.1. Модель передатчика (а – общий вид; б -принципиальная схема)
3. Разработать модель среды передачи (рис. 7.2–вариант 1.1 неэкра-нированная витая пара; рис. 7.3 – вариант 1.2 экранированная витая пара).
Рис. 7.2. Модель среды передачи (длина фрагмента 37 мм)
Рис. 7.3. Модель среды передачи (длина фрагмента 37 мм)
4. Разработать модель приемника (рис. 7.4).
а)
б)
Рис. 7.4. Модель приемника (а – общий вид; б -принципиальная схема)
5. Разработать общую имитационную модель (передатчик+среда передачи+приемник).
6. Выставить параметры моделей (рис. 7.5).
Рис. 7.5. Параметры оператора анализа динамики
и входного генератора передатчика (10 МГц)
7. Провести имитационное моделирование информационных сигналов в физическом уровне сети 10Base-T.
Вариант 2. Анализ функционирования сети 10Base2.
2. Разработать модель передатчика (рис. 7.6).
Рис. 7.6. Модель передатчика
3. Разработать модель среды передачи (рис. 7.7).
Рис. 7.7. Модель среды передачи (10 звеньев на 1 м кабеля)
4. Разработать общую имитационную модель (передатчик+среда передачи+согласующий резистор (терминатор)) (рис. 7.8).
Рис. 7.8. Имитационная модель для анализа функций физического уровня локальной сети 10Base2
5. Выставить параметры моделей (аналогично сети 10Base-T).
6. Провести имитационное моделирование информационных сигналов в физическом уровне сети 10Base2.
Указания к отчету
Отчет должен содержать:
Ф.И.О. студента, номер группы, дату выполнения работы.
Название и цель работы.
Осциллограммы сигналов с точек наблюдения:
- для сети 10Base-T - «Вход», «Разн_начало», «Раз_конец», «Выход»;
- для сети 10Base2 - «Вход», «Нач. кабеля», «Конец кабеля».
4) Выводы по работе (искажение сигналов, затухание сигналов и др.).
Контрольные вопросы
1. Назовите и поясните конструкцию разновидностей кабеля типа "витая пара"?
2. Назовите основные параметры «витой пары»?
3. Преимущества и недостатки экранированной «витой пары»?
4. Кто занимается разработкой стандартов для локальных сетей?
5. Опишите принцип метода кодирования «Манчестер II»?
6. Преимущества метода кодирования «Манчестер II»?
7. Что такое спектральная ширина сигнала?
8. Какова требуемая полоса частот для стандарта 10Base-T?
9. В чем суть дифференциальной передачи сигналов?
10. Для чего необходим согласующий резистор (терминатор) на конце линии передачи?
11. Какие методы решения ДАУ используются в системе ПА9?
12. Назовите основные составные части схемы в системе ПА9?
Список литературы
Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. Учебник для вузов. 3-е изд.- СПб.: Питер, 2008. – 958 с.
Пятибратов А.П. и др. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. - М.: Финансы и статистика, 2008. – 560 с.
Лабораторная работа №7
«Моделирование функций физического уровня локальной сети стандарта IEEE 802.3u (100Base-TX)»
Цель работы – анализ функций физического уровня локальных сетей ЭВС на основе стандарта IEEE 802.3u (100Base-TX) путем имитационного моделирования.
Оборудование и программы
Оборудование: персональный компьютер типа IBM PC/AT на основе центрального процессора Intel Pentium (AMD). ОЗУ не менее 128 Мбт. HDD объемом не менее 1 Гбт, CD-ROM, FDD, клавиатура, манипулятор мышь.
Программы: операционная система Windows 98/XP, текстовой редактор Microsoft Word, программа схемотехнического моделирования ПА-9.
Описание работы
В сети стандарта IEEE 802.3u (100Base-TX) в качестве среды передачи используются также кабели типа «витая пара» (5 категории с полосой пропускания не менее 100 МГц).
В сети стандарта IEEE 802.3u (скорость 100 Мбит/сек) для передачи информационных сигналов используется код MLT-3. Код передачи MLT-3 (Multi Level Transmission - 3) имеет три уровня сигнала. Единице соответствует переход с одного уровня сигнала на другой. Изменение уровня сигнала происходит последовательно с учетом предыдущего перехода. Максимальной частоте сигнала соответствует передача последовательности единиц. При передаче нулей сигнал не меняется. Информационные переходы фиксируются на границе битов. Один цикл сигнала вмещает четыре бита. Недостаток кода MLT-3 - отсутствие синхронизации. Эту проблему решают с помощью преобразования данных, которое исключает длинные последовательности нулей и возможность рассинхронизации. Поэтому протоколы, использующие код MLT-3, чаще всего дополняют кодированием данных 4B5B. В отличие от кодирования сигналов, которое использует тактовую частоту и обеспечивает переход от импульсов к битам и наоборот, кодирование данных преобразует одну последовательность битов в другую. В коде 4B5B используется пяти битовая основа для передачи четырех битовых информационных сигналов. Пяти битовая схема дает 32 (два в пятой степени) двухразрядных буквенно-цифровых символа, имеющих значение в десятичном коде от 00 до 31. Для данных отводится четыре бита или 16 (два в четвертой степени) символов. Четырех битовый информационный сигнал перекодируется в пяти битовый сигнал в кодере передатчика. Преобразованный сигнал имеет 16 значений для передачи информации и 16 избыточных значений. В декодере приемника пять битов расшифровываются как информационные и служебные сигналы. Для служебных сигналов отведены девять символов, семь символов - исключены. Исключены комбинации, имеющие более трех нулей (01 - 00001, 02 - 00010, 03 - 00011, 08 - 01000, 16 - 10000). Такие сигналы интерпретируются символом V и командой приемника VIOLATION - сбой. Команда означает наличие ошибки из-за высокого уровня помех или сбоя передатчика. Единственная комбинация из пяти нулей (00 - 00000) относится к служебным сигналам, означает символ Q и имеет статус QUIET - отсутствие сигнала в линии.
Кодирование данных решает две задачи - синхронизации и улучшения помехоустойчивости. Синхронизация происходит за счет исключения последовательности более трех нулей. Высокая помехоустойчивость достигается контролем принимаемых данных на пяти битовом интервале.
Цена кодирования данных - снижение скорости передачи полезной информации. В результате добавления одного избыточного бита на четыре информационных, эффективность использования полосы частот в протоколах с кодом MLT-3 и кодированием данных 4B5B уменьшается соответственно на 25%. При совместном использовании кодирования сигналов MLT-3 и данных 4В5В четвертая передача работает фактически как третья - 3 бита информации на 1 герц несущей частоты сигнала.
Разработка моделей и имитационное моделирование также проводится в программном комплексе схемотехнического моделирования ПА-9.