49. Фізичний рівень технології Token Ring(805.2).

• Технологія Token Ring розвивається в основному компанією IBM і має також статус стандарту IEEE 802.5, що відображає найбільш важливі удосконалення, внесені в технологію IBM.

• У мережах Token Ring використовується маркерний метод доступу, який гарантує для кожної станції одержання доступу до поділюваного кільця протягом часу обороту маркера. Через цю властивість цей метод іноді називають детермінованим.

• Метод доступу заснований на пріоритетах: від 0 (нижчий) до 7 (вищий). Станція сама визначає пріоритет поточного кадру і може захопити кільце тільки в тому випадку, коли в кільці немає більш пріоритетних кадрів.

• Мережі Token Ring працюють на двох швидкостях: 4 і 16 Мбіт/с і можуть використовувати як фізичне середовище екрановану кручену пару, неекрановану кручену пару, а також волоконно-оптичний кабель. Максимальна кількість станцій у кільці — 260, а максимальна довжина кільця — 4 км.

• Технологія Token Ring має елементи відмовостійкості. За рахунок зворотного зв'язку кільця одна зі станцій — активний монітор — безупинно контролює наявність маркера, а також час обороту маркера і кадрів даних. При некоректній роботі кільця запускається процедура його повторної ініціалізації, а якщо вона не допомагає, то для локалізації несправної ділянки кабелю чи несправної станції використовується процедура beaconing.

• Максимальний розмір поля даних кадру Token Ring залежить від швидкості роботи кільця. Для швидкості 4 Мбіт/с він дорівнює близько 5 000 байт, а при швидкості 16 Мбіт/с — близько 16 Кбайт. Мінімальний розмір поля даних кадру не визначений, тобто може дорівнювати 0.

• У мережі Token Ring станції в кільці поєднують за допомогою концентраторів, що називаються MSAU. Пасивний концентратор MSAU виконує роль кросової панелі, яка з'єднує вихід попередньої станції в кільці з входом наступної. Максимальна відстань від станції до MSAU — 100 м для STP і 45 м для UTP.

• Активний монітор виконує в кільці також роль повторювача — він ресинхронізує сигнали, що проходять по кільцю.

• Кільце може бути побудовано на основі активного концентратора MSAU, яке в цьому випадку називають повторювачем.

• Мережа Token Ring може будуватися на основі декількох кілець, розділених мостами, маршрутизуючими кадри за принципом "від джерела", для чого в кадр Token Ring додається спеціальне поле з маршрутом проходження кілець.

50. Фізичний рівень технології Fast Ethernet.

Всі відмінності технології Fast Ethernet від Ethernet зосереджені на фізичному рівні (мал. 3.20). Рівні MAC і LLC у Fast Ethernet залишилися абсолютно тими ж, і їх описують колишні глави стандартів 802.3 і 802.2. Тому розглядаючи технологію Fast Ethernet, ми будемо вивчати тільки кілька варіантів її фізичного рівня.

Мал. 3.20. Відмінності технології Fast Ethernet від Ethernet

Більш складна структура фізичного рівня технології Fast Ethernet викликана тим, що в ній використовуються три варіанти кабельних систем:

• волоконно-оптичний багатомодовый кабель, використовуються два волокна;

• кручена пари категорії 5, використовуються дві пари;

• кручена пари категорії 3, використовуються чотири пари.

Коаксіальний кабель, що дав світу першу мережу Ethernet, у число дозволених середовищ передачі даних нової технології Fast Ethernet не потрапив. Це загальна тенденція багатьох нових технологій, оскільки на невеликих відстанях кручена пара категорії 5 дозволяє передавати дані з тією же швидкістю, що і коаксіальний кабель, але мережа виходить більш дешевою і зручною в експлуатації. На великих відстанях оптичне волокно володіє набагато більш широкою смугою пропущення, чим коаксіал, а вартість мережі виходить ненабагато вище, особливо якщо врахувати високі витрати на пошук і усунення несправностей у великій кабельній коаксіальній системі.

Відмова від коаксіального кабелю привела до того, що мережі Fast Ethernet завжди мають ієрархічну деревоподібну структуру, побудовану на концентраторах, як і мережі l0-Base-T/l0Base-F. Основною відмінністю конфігурацій мереж Fast Ethernet є скорочення діаметра мережі приблизно до 200 м, що порозумівається зменшенням часу передачі кадру мінімальної довжини в 10 разів за рахунок збільшення швидкості передачі в 10 разів у порівнянні з 10-мегабітним Ethernet.

Проте ця обставина не дуже перешкоджає побудові великих мереж на технології Fast Ethernet. Справа в тому, що середина 90-х років відзначена не тільки широким розповсюдженням недорогих високошвидкісних технологій, але і бурхливим розвитком локальних мереж на основі комутаторів. При використанні комутаторів протокол Fast Ethernet може працювати в повнодуплексному режимі, у який немає обмеження на загальну довжину мережі, а залишаються тільки обмеження на довжину фізичних сегментів, що з'єднують сусідні пристрої (адаптер -  комутатор чи комутатор - комутатор). Тому при створенні магістралей локальних мереж великої довжини технологія Fast Ethernet також активно застосовується, але тільки в повнодуплексному варіанті, разом з комутаторами.

У даному розділі розглядається напівдуплексний варіант роботи технології Fast Ethernet, що цілком відповідає визначенню методу доступу, описаному в стандарті 802.3. Особливості повнодуплексного режиму Fast Ethernet описані в главі 4.

У порівнянні з варіантами фізичної реалізації Ethernet (а їх нараховується шість), у Fast Ethernet відмінності кожного варіанта від інших глибше — міняється як кількість провідників, так і методи кодування. А тому що фізичні варіанти Fast Ethernet створювалися одночасно, а не еволюційно, як для мереж Ethernet, то малась можливість детально визначити ті підрівні фізичного рівня, що не змінюються від варіанта до варіанта, і ті підрівні, що специфічні для кожного варіанта фізичного середовища.

Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви (мал. 3.21):

• l00Base-TX для двопарного кабелю на неекранованій кручений парі UTP категорії 5 чи екранованій кручений парі STP Type 1;

• 100Base-T4 для кабелю з чотирьох пар на неекранованій кручений парі UTP категорії 3, 4 чи 5;

• l00Base-FX для багатомодового оптоволоконого кабелю, використовуються два волокна.

Мал.3.21. Структура фізичного рівня Fast Ethernet

Для всіх трьох стандартів справедливі наступні твердження і характеристики.

• Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабітного Ethernet.

• Міжкадровий інтервал (IPG) дорівнює 0,96 мкс, а бітовий інтервал дорівнює 10 нс. Усі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочки, час передачі кадру мінімальної довжини і т.п.), вимірюються в бітових інтервалах, залишилися старими, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися.

• Ознакою вільного стану середовища є передача по ньому символу Idle відповідного надлишкового коду (а не відсутність сигналів, як у стандартах Ethernet 10 Мбіт/с).

 Фізичний рівень включає три елементи:

• рівень узгодження (reconciliation sublayer);

• незалежний від середовища інтерфейс (Media Independent Interface, МП);

• пристрій фізичного рівня (Physical layer device, PHY).

Рівень узгодження потрібний для того, щоб рівень MAC, розрахований на інтерфейс AUI, зміг працювати з фізичним рівнем через інтерфейс МІІ.

Пристрій фізичного рівня (PHY) складається, у свою чергу, з декількох підрівнів (див. мал. 3.20):

• підрівня логічного кодування даних, що перетворює поступаючи від рівня MAC байти в символи коду 4В/5В чи 8В/6Т (обидва коди використовуються в технології Fast Ethernet);

• підрівні фізичного приєднання і підрівня залежності від фізичного середовища (PMD), що забезпечують формування сигналів відповідно до методу фізичного кодування, наприклад NRZI чи MLT-3;

• підрівня автопереговорів, що дозволяє двом взаємодіючим портам автоматично вибрати найбільш ефективний режим роботи, наприклад, напівдуплексний чи повнодуплексний (цей підрівень є факультативним).

Інтерфейс МІІ підтримує незалежний від фізичного середовища спосіб обміну даними між підрівнем MAC і підрівнем PHY. Цей інтерфейс аналогічний по призначенню інтерфейсу AUI класичного Ethernet за винятком того, що інтерфейс AUI розташовувався між підрівнем фізичного кодування сигналу (для будь-яких варіантів кабелю використовувався однаковий метод фізичного кодування — манчестерський код) і підрівнем фізичного приєднання до середовища, а інтерфейс МІІ розташовується між підрівнем MAC і підрівнями кодування сигналу, яких у стандарті Fast Ethernet три — FX, ТХ і Т4.

Роз'єм МІІ на відміну від рз'єму AUI має 40 контактів, максимальна довжина кабелю МІІ складає один метр. Сигнали, передані по інтерфейсі МП, мають амплітуду 5 В.