Разновидности сетей Ethernet

Состав аппаратуры

Локальные вычислительные сети Ethernet

Одной из первых среди ЛВС шинной структуры была создана сеть Ethernet. В этой сети был применен метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов. Позднее Ethernet стала основой стандарта IEEE 802/3. Другой вариант шинных ЛВС соответствует стандарту IEEE 802/4, описывающему сеть с эстафетной передачей маркера.

Технология Ethernet наиболее распространена в ЛВС. Так, в 1996г. 85% всех компьютеров были в сетях Ethernet.

В качестве линий передачи данных в ЛВС используют коаксиальный кабель, витую пару проводов или ВОЛС. Длины используемых отрезков коаксиального кабеля не должны превышать несколько сотен метров, а у витой пары - десятков метров. При больших расстояниях в среду передачи данных включают формирователи сигналов - повторители для сопряжения отрезков. ВОЛС позволяет существенно увеличить предельные расстояния и скорость передачи данных.

Для связи компьютеров со средой передачи данных используют сетевые контроллеры (адаптеры, сетевые карты), управляющие доступом к сети, и приемопередатчики, служащие для связи сетевого контроллера с линией связи.

Сетевой контроллер (адаптер) реализует принятый метод доступа к каналу и в случае метода МДКНОК осуществляет действия по выработке сигнала затора, задержки в передачи при наличии конфликта или при занятом моноканале, а также формированию кадров, кодированию (декодированию) сигналов, распознаванию адреса в передаваемых по сети сообщениях.

В настоящее время унифицировано несколько вариантов сети, различающихся топологией, особенностью физической среды передачи данных, информационной скоростью.

1. Thick Ethrnet (шина с толстым кабелем); принятое обозначение варианта 10Base-5, где первый элемент «10» характеризует скорость передачи данных по линии 10Мбит/сек, последний элемент «5» - максимальную длину сегмента кабеля (в сотнях метров), т.е. 500 м. Другие параметры сети: максимальное количество сегментов - 5, максимальное число узлов на одном сегменты - 100; минимальное расстояние между узлами - 2,5м. Здесь пол сегментом кабеля понимается часть кабеля, используемая в качестве линии передачи данных и имеющая на концах согласующие элементы (терминаторы) для предотвращения отражения сигналов.

2.Thin Ethernet (шина с тонким кабелем); принятое обозначение варианта 10Base-2: максимальное количество сегментов - 5, максимальная длина сегмента - 185м., максимальное число узлов на одном сегменте - 30; минимальное расстояние между узлами - 0,5м., скорость передачи данных 10Мбит/сек.

3.Twisted Ethernet; принятое обозначение варианта 10Base-Т; это кабельная сеть с использованием витых пар проводов и концентратов, называемых также распределителями, или хабами, представление о структуре сети может дать рисунок 3. В состав сетевого оборудования входят активные и пассивные хабы (активные производят усиление сигнала, число портов 8, 12 или 16). В одной разновидности сети 10Base-T допускаются расстояния между активными хабами до 600м и между пассивными до 30м, предельное число узлов 100. Физическая организация линий связи в этой сети мало напоминает шину. Однако в такой сети возможна реализация МДКНОК, а для пользователя разветвленная сеть из витых пар и концентраторов есть среда передачи данных аналогичная шине. В тоже время по своей топологии 10Base-T может быть вариантом «звезда», «дерево». В этой сети не рекомендуется включать последовательно более четырех хабов.

4.Fiber Optic Ethernet (шина на основе оптоволоконного кабеля), обозначение 10Base-F; применяется для соединений точка-точка, например, для соединения двух конкретных распределителей в кабельной сети. Максимальные длины - в пределах 2…4 км. Использование оптоволоконного кабеля позволяет полностью гальванически развязать сеть.

5. RadioEthernet. Среда передачи данных - радиоволны, распространяющиеся в эфире. Структура сети может быть «постоянной» при наличии базовой кабельной сети с точками доступа от узлов по радиоканалам или «временной», когда обмены информацией между узлами происходят только по радиоканалам.

6. Сеть Fast Ethernet, иначе называемая 100BaseX или 100Base-T. Информационная скорость 100Мбит/сек. В этой сети применен метод доступа МДКНОК. Используется для построения скоростных ЛВС (последовательно включается не более 2-х хабов), объединения низкоскоростных сетей 10Base-T в единую скоростную сеть и для подключения серверов на расстоянии до 200м. В последнем случае серверы соединяются с клиентскими узлами через шину 100 Мбит/сек и коммутатор, называемый также конвертором, преобразователем или переключателем скорости 100/10. К конвертору с другой стороны подключено несколько шин 10 Мбит/сек, на которые нагружены остальные узлы. Практически можно использовать до 250 узлов, теоретически - до 1024. Подсетями могут быть как Fast Ethernet, так и обычные Ethernet со скоростью 10 М бит/сек, включенный через преобразователь скорости. Различают следующие варианты: 100Base-TX, в котором применяют кабель из двух неэкранированных витых пар категории 5, 100Base-T4 - с четырьмя неэкранированными парами категории 5, 100Base-FX - на ВОЛС.

7. Gigabit Ethernet 1000Base-X. В этом варианте получены гигабитные скорости. Имеются разновидности на ВОЛС с длиной волны 830 или 1270 нм на расстояниях до 550 м и на витой паре категории 5 на расстояниях до 25 м. Скорость до 1Гбит/сек. Такая скорость достигается благодаря следующим решениям. Сеть имеет иерархическую структуру. Участки (отдельные компьютеры или подсети) по 10 Мбит/сек подключаются к портам переключателей скорости 10/100, их выходы по 100 Мбит/сек, в свою очеред, подключаются к портам переключателей 100/1000. В сегментах сети, имеющих 1000 Мбит/сек, используются, во-первых, передача данных по ВОЛС или параллельно по четырем витым парам, во-вторых, 5-уровневое представление данных (например, +2, +1, 0, -1, -2В), в третьих, кодирование 8b/10b (??). В результате в каждой витой паре имеем 250 Мбит/сек при частоте сигналов 125 МГц, что является приемлемой частотой передачи данных.

Рисунок 3. Среда передачи данных на витой паре и концентраторах.