11.6. Полудуплексный режим работы (Half-Duplex)

Больше оконечных устройств – больше коллизий, именно так характеризуется работы в полудуплексном режиме. Это режим работы по общей шине или с топологией звезда, центром которой является Hub (концентратор). Hub – это сетевое устройство, работающее на первом уровне модели ЭМВОС и обеспечивающее простое усиление сигнала в сети Ethernet. Поскольку в сети Ethernet организуется множественный доступ, то не исключены (часто случаются) случаи, когда две оконечных станции начинают передавать информация одновременно – такое событие и называется коллизия. На рис. 11.10 приведён пример коллизии по аналогии с аварией на автостраде с общей полосой движения.

Рис. 11.10. Пример коллизии по аналогии с аварией на автостраде с общей полосой движения

Для нормальной работы сети в Ethernet принят алгоритм обработки коллизий называемый «Метод коллективного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий» (CSMA/CD – Сarrier Sense Multiple Access with Collision Detection). Вкратце, суть его работы такова:

• Перед передачей (всё время) оконечная станция прослушивает среду на наличие передаваемых сигналов;

• Если оконечная станция не обнаруживает передаваемых данных кем-либо ещё, то она сама начинает передачу;

• Если оконечная станция «хочет» передать данные, но среда занята, то оконечная станция ждёт, пока среда передачи не освободится;

• Если же всё-таки происходит коллизия (две станции начали одновременную передачу), то устройство обнаружившее это посылает специальный сигнал (jam) всем и все устройства отключаются на короткий промежуток от среды передачи;

• Устройства, которые спровоцировали коллизию, подключаются к среде передачи через случайный (достаточно большой) промежуток времени, остальные устройства подключаются намного раньше.

Функция концентратора – усиливать сигнал и передавать его на все порты за исключением того, на который сигнал поступил (рис. 11.11).

Рис. 11.11. Функциональная схема концентратора

1. NIC (Network Interface Card – сетевая карточка пользователя) посылает кадр.

2. NIC передает кадр на собственную пару приема.

3. Концентратор получает кадр.

4. Концентратор посылает кадр по внутренней шине.

5. Концентратор повторяет сигнал на каждую пару приёма всех других устройств.

11.7. Полнодуплексный режим работы (Full-Duplex)

Данный режим работы может быть введён между двумя оконечными точками (режим «Точка-Точка») или при топологии звезда с коммутатором (Switch) в качестве центрального устройства. В данном режиме одна из пар 4-х парного провода отводится под передачу (Transmit) сигнала, а другая пара под приём (Receive) сигнала (рис.11.12).

Рис. 1.12. Полнодуплексный режим работы (Full-Duplex)

Преимущества такого режима работы:

• Отсутствуют коллизии (приём и передача разнесены в пространстве);

• Нет ожидания посылки кадров другими портами;

• 100 Мбит/c в каждом направлении, при использовании стандарта 100BaseT: в условиях Half-Duplex скорость (указанная в стандарте) делилась между всеми оконечными устройствами подключенными к среде (то есть минимум вдвое), при Full-Duplex скорость передачи равна скорости заявленной в стандарте.

Физические среды Ethernet. Табл.1.1.

Стандарт	Спецификация подуровня MAC	Максимальная длина кабеля	Тип кабеля	Требуемое количество пар
10Base5	802.3	500 м	50-Ohm толстый коаксиальный кабель	—
10Base2	802.3	185 м	50-Ohm тонкий коаксиальный кабель	—
10BaseT	802.3	100 м	Витая пара Категории 3, 4, или 5 UTP	2
10BaseFL	802.3	2000 м	Оптоволокно	1
100BaseTX	802.3u	100 м	Категория 5 UTP	2
100BaseT4	802.3u	100 м	Категория 3 UTP	4
100BaseT2	802.3u	100 м	Категория 3, 4, or 5 UTP	2
100BaseFX	802.3u	400/2000 м	Многомодовое волокно	1
100BaseFX	802.3u	10,000м	Одномодовое волокно	1
1000BaseSX	802.3z	220-550м	Многомодовое волокно	1
1000BaseLX	802.3z	3000м	Одномодовое волокно или Многомодовое волокно	1
1000BaseCX	802.3z	25м	Экранированая медь	2
1000BaseT	802.3ab	100м	Категория 5 UTP	2

При выборе типа кабеля нужно учитывать важность его экранирования и защиты. Экранирование предотвращает помехи, делает кабель более надежным.

Волоконно-оптические кабели отличаются надежностью, поскольку их сигнал трудно перехватить. Кроме того, они не требуют экранирования. Однако, это самый дорогой тип кабеля.

Кабель типа "витая пара" отличается наибольшей дешевизной и обеспечивает некоторую защиту от помех, но допускает подключения на короткие расстояния. Однако, благодаря развитию технологии передачи данных и увеличению скорости передачи, такой кабель в последние годы становится все более популярным.