Организация сетей Ethernet

By | 15.07.2015

Локальная сеть и Ethernet

Локальная сеть (LAN) — это группа компьютеров, подключенных друг к другу на определенной тер­ритории, способных связываться друг с другом и использовать общие ресурсы, такие как принтеры. Данные отправляются в виде пакетов, для управления передачей пакетов могут использоваться раз­личные технологии. Наиболее широко используемой технологией является технология Ethernet и специализированный стандарт IEEE 802.3. (Другие типы сетевых технологий для локальных сетей — это Token Ring и FDDI.) При работе сети Ethernet используется топология «звезда», в которой каж­дый узел (устройство) соединен по сети с другим узлом с помощью активного сетевого оборудова­ния, такого как коммутатор. Число объединенных в сеть LAN устройств может варьироваться от двух до нескольких тысяч.

Физической средой для организации канала передачи данных в проводной сети LAN служат кабели, чаще всего витая пара или оптоволоконный кабель. Витая пара состоит из восьми проводов, обра­зующих четыре витых пары медных проводов, при этом используются разъемы RJ-45 и гнезда. Максимальная длина кабеля при использовании витой пары составляет 100 м, в то же время при использовании оптоволоконного кабеля его длина может составлять от 10 км до 70 км в зависимо­сти от типа оптоволокна. В зависимости от типа витой пары или оптоволокна скорость передачи данных может варьироваться в диапазоне от 100 Мбит/с до 10 000 Мбит/с.

Витая пара состоит из четырех пар скрученных проводов, на конце кабеля устанавлива­ется разъем RJ-45.

На практике рекомендуется строить сеть большей пропускной способности, чем требуется в данный момент. Для обеспечения возможности дальнейшего расширения сети желательно проектировать ее таким образом, чтобы в начальный момент времени использовать не более 30 % пропускной способ­ности. В настоящее время все больше приложений работают с использованием сети, требуется все более и более высокая производительность сети. Сетевые коммутаторы (упоминаемые далее) после нескольких лет работы довольно легко усовершенствовать, кабели же обычно заменить значительно сложнее.

Типы сетей Ethernet

Fast Ethernet

Fast Ethernet — это сеть Ethernet, предназначенная для передачи данных со скоростью 100 Мбит/с. Сеть может быть построена на основе витой пары или оптоволоконного кабеля. (До сих пор суще­ствуют и используются устаревшие сети Ethernet со скоростью передачи данных 10 Мбит/с, однако такие сети не обеспечивают достаточной ширины полосы пропускания для некоторых приложений сетевого видео.) Большинство подключенных к сети устройств, например ноутбуки или сетевые камеры, оснащены интерфейсом Ethernet 100BASE-TX/10BASE-T, часто называемым интерфейсом 10/100, который поддерживает как скорость передачи данных 10 Мбит/с, так и Fast Ethernet. Тип витой пары, поддерживающей протокол Fast Ethernet, называется Cat-5.

Gigabit Ethernet

Технология Gigabit Ethernet, которую также можно реализовывать на основе витой пары или опто­волоконного кабеля, предназначена для передачи данных со скоростью 1 000 Мбит/с (1 Гбит/с). Данная технология становится очень популярной. Ожидается, что Gigabit Ethernet вскоре заменит технологию Fast Ethernet и станет фактически стандартом. Кабель Cat-5e поддерживает передачу данных по технологии Gigabit Ethernet, в нем все четыре пары витых проводов используются для достижения больших скоростей передачи данных. Для сетевых видеосистем рекомендуется исполь­зовать кабель категории Cat-5e и более поздних. Большинство интерфейсов совместимы с Ethernet 10 и 100 Мбит/с и часто называются интерфейсами 10/100/1000.Gigabit Ethernet

Для передачи данных на большие расстояния можно использовать оптоволоконные кабели, напри­мер 1000BASE-SX (длиной до 550 м) или 1000BASE-LX (длиной до 550 метров с многомодовым стекловолокном и длиной до 5 000 метров с одномодовым стекловолокном).

Для соединения при больших расстояниях можно использовать оптоволоконные кабели. Оптово­локно обычно используется в магистральных кабелях сети, а не в узлах, таких как сетевые камеры.

10 Gigabit Ethernet

Технология 10 Gigabit Ethernet — это технология последнего поколения, позволяющая передавать данные на скорости 10 Гбит/с (10 000 Мбит/с), возможно использование оптоволоконного кабеля или витой пары. Для связи на расстоянии до 10 000 м можно использовать стандарты 10GBASE-LX4, 10GBASE-ER и 10GBASE-SR на основе оптоволоконного кабеля. При использовании витой пары необходим кабель очень высокого качества (Cat-6a или Cat-7). Стандарт Ethernet со скоро­стью передачи 10 Гбит/с в основном используется для магистральных соединений при работе с высокопроизводительными приложениями, требующими больших скоростей передачи данных.

Для обеспечения непосредственного подключения одного устройства к другому с помощью витой пары можно использовать так называемый кроссовер-кабель. Кроссовер-кабель просто соединяет передающую пару на одном конце кабеля с принимающей парой на другом его конце и наоборот. Однако для соединения в сеть нескольких устройств в локальной сети LAN требуется сетевое оборудование, такое как сетевой коммутатор. При работе с сетевым коммутатором вместо кроссо­вер кабеля используется прямой сетевой кабель.

Основной функцией сетевого коммутатора является перенаправление данных в сети от одного устройства к другому. Коммутатор эффективно осуществляет передачу данных от одного устрой­ства другому, не оказывая влияния на другие устройства в той же сети. Механизм работы сле­дующий: коммутатор регистрирует MAC-адреса (Media Access Control — управление доступом к среде передачи данных) всех подключенных к нему устройств. (Каждое сетевое устройство обла­дает уникальным MAC-адресом, который представляет собой набор цифр и букв, задаваемый производителем. Обычно MAC-адрес можно найти на товарной этикетке.) При получении комму­татором данных, он направляет их на порт, подключенный к устройству, MAC-адрес которого был указан при отправке.

Быстродействие коммутаторов определяется возможной скоростью передачи данных через порт и скоростью передачи через соединения или внутренней скоростью (как скоростью передачи в би­тах, так и в пакетах в секунду). Скорость передачи данных порта показывает максимальную ско­рость передачи данных определенных портов. Это означает, что скорость передачи данных ком­мутатором, например 100 Мбит/с, часто означает характеристики каждого порта коммутатора.

Схема сетиС помощью сетевого коммутатора управление данными происходит очень эффективно, возможно перенаправление данных от одного устройства другому без влияния на другие порты коммутатора.

Сетевой коммутатор обычно одновременно поддерживает различные скорости передачи данных. Наиболее часто используется интерфейс 10/100, поддерживающий скорость передачи данных 10 Мбит/с, а также технологию Fast Ethernet. Однако зачастую в качестве стандартного коммутатора используется 10/100/1000, поддерживающий скорость передачи данных 10 Мбит/с, технологии Fast Ethernet и Gigabit Ethernet одновременно. Скорость передачи данных и режим между портом коммутатора и подключенным устройством обычно определяется автоматически, таким образом используется максимальная скорость передачи данных и наилучший режим передачи. Коммутатор также позволяет подключенному устройству функционировать в полнодуплексном режиме, т. е. отправлять и получать данные одновременно, что гарантирует более высокую производитель­ность.

Коммутаторы могут быть оснащены различными свойствами и функциями. Некоторые коммута­торы имеют функцию маршрутизатора. Коммутатор также может поддерживать технологию Power over Ethernet или Quality of Service, которая управляет пропускной способностью для раз­личных приложений.

Технология Power over Ethernet

Технология Power over Ethernet (PoE) обеспечивает питание устройств, подключенных к сети Ethernet, с помощью кабеля, используемого для передачи данных. Технология Power over Ethernet широко используется для подачи питания IP-телефонам, беспроводным точкам доступа и сетевым камерам в локальных сетях LAN.

Главным преимуществом технологии PoE является значительное сокращение затрат. Отсутствует необходимость привлекать квалифицированного электрика и прокладывать отдельные линии пи­тания. Это является очень полезным преимуществом, особенно в труднодоступных зонах. Отсут­ствие необходимости в прокладке силовых кабелей позволяет достичь экономии до нескольких сот долларов на каждую камеру в зависимости от места установки камеры. Использование техно­логии PoE также упрощает перемещение камеры на новое место или добавление новых камер в систему охранного видеонаблюдения.Технология Power over Ethernet

Кроме того, технология PoE может сделать видеосистему более защищенной. Питание в системы охранного видеонаблюдения с технологией PoE можно подавать из серверного помещения, кото­рое зачастую оснащено источником бесперебойного питания (ИБП). Это означает, что система охранного видеонаблюдения может работать даже при отключении электроэнергии. Благодаря преимуществам технологии PoE ее рекомендуется использовать с максимально возможным коли­чеством устройств. Мощность такого PoE коммутатора или инжектора питания (midspan) PoE, должна быть достаточна для подключенных устройств, при этом подключенные устройства долж­ны поддерживать соответствующий класс питания. Более подробная информация приведена в разделе ниже.

Стандарт 802.3af и High PoE

Большинство устройств с поддержкой технологии PoE соответствуют стандарту IEEE 802.3af, опубликованному в 2003 году. При работе устройств в соответствии со стандартом IEEE 802.3af используются кабели категории Cat-5 и более поздних, что гарантирует отсутствие помех, влияю­щих на передачу данных. В соответствии со стандартом устройства, подающие питание, относят к классу питающего оборудования (PSE). Примерами таких устройств могут быть коммутаторы или промежуточные устройства (инжекторы питания или midspan). Устройства, получающие питание, относят к классу питаемых устройств (PD). Данная функциональность обычно встроена в сетевые устройства, такие как сетевые камеры, или предоставляется автономным сплиттером. Гарантируется обратная совместимость с сетевыми устройствами без поддержки технологии PoE. Стандарт включает в себя метод автоматического определения поддержки устройством техноло­гии PoE, питание на устройство подается только если получено соответствующее подтверждение. Это также означает, что кабель Ethernet, подключенный к коммутатору с поддержкой PoE, не по­дает питание, пока он не будет подключен к устройству с поддержкой PoE. Это позволяет избе­жать риска поражения электрическим током при монтаже или изменениях в кабельной системе се­ти.

Витая пара состоит из четырех пар скрученных проводов. Для работы технологии PoE могут ис­пользоваться как два витых провода, так и передача тока по витой паре, предназначенной для пе­редачи данных. Коммутаторы с встроенной поддержкой PoE часто подают питание с помощью двух пар проводов, необходимых для передачи данных, промежуточные устройства обычно ис­пользуют два свободных провода. Питаемые устройства поддерживают обе возможности. В соот­ветствии со стандартом IEEE 802.3af энергоснабжающее оборудование обеспечивает напряжение 48 В постоянного тока при максимальной мощности 15,4 Вт на один порт. С учетом потери мощ­ности в витой паре на питаемое устройство гарантированно подается только 12,95 Вт. В стандарте IEEE 802.3af указаны различные категории характеристик для питаемых устройств. помощью двух пар проводов, необходимых для передачи данных, промежуточные устройства обычно используют два свободных провода. Питаемые устройства поддерживают обе возможно­сти. В соответствии со стандартом IEEE 802.3af энергоснабжающее оборудование обеспечивает напряжение 48 В постоянного тока при максимальной мощности 15,4 Вт на один порт. С учетом потери мощности в витой паре на питаемое устройство гарантированно подается только 12,95 Вт. В стандарте IEEE 802.3af указаны различные категории характеристик для питаемых устройств.

Большинство неподвижных сетевых камер могут получать питание через PoE с помощью стандар­та IEEE 802.3af, обычно они относятся к устройствам класса 1 или 2. С предварительным стандар­том IEEE 802.3at или PoE+ лимит мощности через две пары проводов от питающего оборудования будет увеличен по меньшей мере до 30 Вт. Окончательные характеристики все еще определяются, принятие стандарта ожидается в середине 2009 года. Между тем, предварительный стандарт IEEE 802.3at (High PoE) промежуточных устройств и сплиттеров можно использовать для таких уст­ройств, как PTZ-камеры и купольные PTZ-камеры с блоком управления двигателем, а также для камер с нагревателями и вентиляторами, которые требуют больше мощности, чем можно предос­тавить по стандарту IEEE 802.3af.

Промежуточные устройства и сплиттеры (также называемые активными разветвителями) — уст­ройства, позволяющие существующей сети использовать технологию Power over Ethernet. С помощью промежуточных устройств и сплиттера в существующую систему можно добавить функциональность технологии PoE.

Промежуточное устройство или инжектор питания добавляет питание в Ethernet-кабель, устанав­ливается между сетевым коммутатором и питаемым устройством. Чтобы исключить влияние на передаваемые данные, важно помнить, что расстояние между источником данных (например, коммутатором) и устройством сетевого видео не должно превышать 100 метров. Это означает, что расстояние между промежуточным устройством и сплиттером(ми) должно быть в пределах 100 метров. Сплиттер используется для разделения питания и данных на два отдельных кабеля, кото­рые могут присоединяться к устройству, не поддерживающему технологию PoE. Поскольку тех­нологи PoE и High PoE используют только питание 48 В постоянного тока, то другой функцией сплиттера является уменьшение напряжение до соответствующего уровня для устройства (напри­мер 12 В или 5 В).

Основы технологии Ethernet

Технология Ethernet— это самая распространенная технология локальных сетей. В се­тях Ethernet применяется множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (Carrier Sense MultiplyAccess with Collision Detection — CSMA/CD). Все компьютеры сети име­ют доступ к общей шине через встроенный в каждыйкомпьютер сетевой адаптер, используя полу­дуплексный режим передачи.

технологии

Станции на традиционной локальной сети Ethernet могут быть соединены вместе, используя физиче­скую шину или звездную топологию, но логическая топология — всегда шинная. Под этим мы под­разумеваем, что среда (канал) разделена между станциями и только одна станция одновременно мо­жет использовать ее. Также подразумевается, что все станции получают кадр, посланный станцией (широковещательная передача). Адресованный пункт назначения сохраняет кадр, в то время как ос­тальные отбрасывают ее. Каким образом в этой ситуации мы можем убедиться, что две станции не используют среду в одно и то же время? Ответ: если их кадры столкнутся друг с дру­гом. CSMA/CD разработан, чтобы решить эту проблему согласно следующим принципам:

  1. Каждая станция имеет равное право на среду (коллективный доступ).
  2. Каждая станция, имеющая кадр для того, чтобы послать его, сначала «слушает» (отслеживает) среду. Если в среде нет данных, станция может начать передачу (слежение за несущей часто­той).
  3. Может случиться, что две станции, следящие за средой, находят, что она не занята, и начинают посылать данные. В этом случае возникает конфликт, называемый коллизией.

Протокол заставляет станцию продолжать следить за линией после того, как передача началась. Если есть конфликт, то все станции его обнаруживают, каждая передающая станция передает сигнал сбоя в работе, чтобы уничтожить данные линии, и после этого каждый раз ждет различное случайное вре­мя для новой попытки. Случайные времена предотвращают одновременную повторную посылку дан­ных. Перед началом передачи узел должен убедиться, что несущая среда не занята, признаком чего является отсутствие на ней несущей частоты. Если среда свободна, то узел имеет право начать пере­дачу кадра определенного формата. Предположим, что узлу 2 требуется передать кадр узлу N. Обна­ружив, что среда свободна, узел 2 начинает передачу кадра, которая предваряет­ся преамбулой (preamble), состоящей из 7 байт вида 10101010, и байта начала кадра (Start of Frame Delimiter — SFD) вида 10101011. Эти комбинации нужны приемнику для вхождения в побитовый и кадровый синхронизм с передатчиком. Кадр заканчивается полем последовательности контроля кад­ра (FCS — Frame Check Sequence) длиной 4 байта. Сигналы передатчика распространяются по кабелю в обе стороны, и все узлы распознают начало передачи кадра. Только узел N опознает свой собственный адрес (МАС-адрес назначения) в начале кадра и записывает его содержимое в свой буфер для обработки. Из принятого кадра определяется адрес источника (МАС-адрес источника), которому следует выслатькадр-ответ. Получатель пакета на 3-м уровне определя­ется в соответствии с полем Тип протокола (Protocol Type): значение0х0800 — адрес модуля IP, 0806 — адрес модуля ARP. Минимальное и максимальное значения длины поля для протоколов верхних уровней — 46 и 1500 байт соответственно. Порядок передачи бит кадра: слева направо / снизу вверх, цифрами обозначены длины полей кадра в байтах.

Любой узел при наличии кадра к передаче и занятой среды вынужден ждать ее освобождения. При­знаком окончания передачи является пропадание несущей частоты. После окончания передачи кадра все узлы должны выдержать технологическую паузу 9,6 мкс, чтобы привести сетевые адаптеры в ис­ходное состояние и предотвратить повторный захват среды одним и тем же узлом.

Если уровень принимаемого сигнала не превышает порогового значения, то узел продолжает переда­чу, если же превышает, то узел прекращает передачу кадра и посылает в сеть специальную 32-битную jam-комбинацию (сигнал коллизии) с нерегламентированной последовательностью, просто приводящей к повышению уровня сигнала в локальной сети из-за увеличения амплитуды импуль­сов манчестерского кода суммарного сигнала. После этого узел, обнаруживший коллизию, делает случайную паузу и затем снова может повторить попытку передачи кадра. Число повторных попыток не может превысить 16. Если же и после 16-й попытки кадр вызвал коллизию, то он отбрасывается. При большом количестве узлов вероятность коллизии возрастает, и пропускная способ­ность сети Ethernet падает, т.к. сеть все большее время занята обработками коллизий и отбрасывани­ем кадров. Три фактора определяют работу CSMA/CD: минимальная длина кадра, скорость переда­чи данных и домен конфликта.

Станции нужно ждать определенное время, чтобы убедиться, что на линии нет никаких данных, — это время равно минимальной длине кадра, разделенной на скорость передачи (время, которое требу­ется, чтобы передать кадр минимальной длины), и пропорционально времени, необходимому для первого бита, чтобы пройти максимальное сетевое расстояние (домен конфликта). Другими словами, мы имеем:

Минимальная длина кадра/Скорости передачи пропорциональна Домен конфликта/Скорость Распространения

В традиционной Локальной сети Ethernet, минимальная длина кадра — 520 битов, скорость переда­чи — 10 Mбит/с, скорость распространения — почти равна скорости света, и домен конфликта — около 2500 метров.

Уровни Локальной сети Ethernet. Уровень звена передачи данных (ка­нальный уровень) имеет два подуровня: подуровень управления логическим каналом связи (LLC — Logical Link Control) и подуровень управления доступом (MAC- Media Access Control). LLC-уровень ответственен за поток и контроль ошибок в уровне звена передачи данных (канальном уров-не).Подуровень MAC ответственен за работу метода доступа CSMA/CD. Этот подуровень также соз­дает данные, полученные от LLC-уровня, и передает кадры физическому уровню для кодирова­ния. Физический уровень преобразует данные в электрические сигналы и посылает их следующей станции через среду передачи. Этот основной уровень также обнаруживает конфликты и сообщает о них уровню звена передачи данных (канальному уровню).

Кадр. В сети Ethernet имеется один тип кадра, содержащий семь полей: преамбула, начало кадра -SFD, адрес конечного пункта — DA, адрес источника — SA, длина/тип протокольной единицы — PDU и циклический избыточный код. Локальная сеть Ethernet не обеспечивает механизма для подтвержде­ния получения кадров. Подтверждение реализуется на более высоких уровнях.

  • Преамбула. Преамбула кадров содержит 7 байтов (56 битов) чередующихся нулей и единиц, кото­рые приводят в готовность систему для приема прибывающего кадра и подготавливают ее для син­хронизации с помощью тактовых импульсов. Преамбула фактически добавляется на физическом уровне и не является (формально) частью кадра.
  • Ограничитель начала кадра (SFD — Start Frame Delimiter). Поле SFD (1 байт: 10101011) отмечает начало кадра и указывает станции на окончание синхронизации. Последние два бита — 11 (две единцы) — сигнал, что следующее поле — адрес получателя.
  • Адресполучателя (DA — Destination Address). Поле DA насчитывает 6 байтов и содержит физиче­ский адрес станции пункта назначения или промежуточного звена.
  • Исходныйадрес (SA — Source Address). Поле SA также насчитывает 6 байтов и содержит физиче­ский адрес передающей или промежуточной станции.
  • Длина/тип. Поле длина / тип имеет одно из двух значений. Если значение поля меньше, чем 1518, это — поле длины и определяет длину поля данных, которое следует дальше. Если значение этого поля больше, чем 1536, оно определяет верхний протокол уровня, который используется для обслу­живания Internet.
  • Данные. Поле данных переносит данные, инкапсулированные из верхних протоколов уровня. Это минимум 46 и максимум 1500байтов.
  • Циклический избыточный код (CRC — Cyclical Redundancy Check). Последнее поле в этих кадрах по стандарту 802.3 содержит информацию для обнаружения ошибок, в этом случае CRC — 32.

Адресация. Каждая станция типа PC, рабочая станция или принтер на сети Локальной се­ти Ethernet имеет ее собственную сетевую интерфейсную карту (NIC — Network Interface Card). NIC размещается внутри станции и обеспечивает станцию 6-байтовым физическим адресом. Адрес Локальной сети Ethernet — 6 байтов (48 битов), он обычно записывается в шестна-дцатеричной системе обозначений с дефисом, чтобы отделить байты, как показано ниже:

Адреса в Локальной сети Ethernet передают байт за байтом, слева направо, однако для каждого байта самый младший бит передают первым, а самый старший бит — последним. Есть три типа адресов в Локальной сети Ethernet: однонаправленный, групповая рассылка и передача. Исходный адрес всегда однонаправленный. Адрес получателя может быть однонаправленным адресом (один единственный получатель), групповой рассылкой (группа получателей) или широковещательной передачей (все станции, подключенные к LAN). В однонаправленном адресе самый старший бит в начале байта:

  • 0 в адресе групповой рассылки младший бит.
  • 1 Широковещательный адрес — это поле 48 бит.

Основные устройства сети Ethernet

Устройства подключения

Сегодня обычная сеть состоит из многих локальных сетей и одной или нескольких базовых. Поэтому в технологиях должны быть предусмотрены способы объединить эти сети. Инструментальные сред­ства, предназначенные для этих целей, называются устройствами подключения.

В этом разделе мы обсуждаем пять видов устройств: ретрансляторы, концентраторы, мосты, маршру­тизаторы и коммутаторы. Ретрансляторы и концентраторы работают на первом уровне набора прото­колов TCP/IP. (Это сопоставимо с физическим уровнем модели OSI.) Мосты работают на первых двух уровнях. Маршрутизаторы работают на первых трех уровнях. Мы имеем два типа коммутато­ров: первый тип — усложненный мост и второй — усложненный маршрутизатор.

Для увеличения длины общей сети, состоящей из различных сегментов кабеля, используются ретрансляторы. Ретранслятор является устройством 1-го уровня и работает только на физическом уровне. Сигналы, которые переносят информацию в пределах сети, могут пройти фиксированное рас­стояние до того момента, когда затухание создаст угрозу целостности данных. Ретранслятор получает сигнал, и прежде чем он становится слишком слабым или искаженным, восстанавливает первоначальный вид бита. Затем он передает регенерированный сигнал. Ретранслятор может увеличить фи­зическую длину сети. Он принимает сигналы из одного сегмента кабеля и побитно синхронно повторяет их на другом сег­менте кабеля, увеличивая мощность и улучшая форму импульсов. Применение ретранслятора вносит дополнительную задержку и ухудшает распознавание коллизии, поэтому их количество в сети Ethernet не должно превышать 4, при этом максимальная длина одного сегмента должна быть не бо­лее 500 метров, а диаметр всей сети — не более 2500 метров. Заметим, что сеть, образованную с по­мощью ретрансляторов, все еще считают одной локальной сетью, но часть сети, разделенную ретрансляторами, называют сегментом. Ретранслятор действует как узел с двумя интерфейсами, но работает только на физическом уровне.

Когда он получает пакет от любого из интерфейсов, он восстанавливает и передает его вперед к дру­гому интерфейсу. Ретранслятор передает вперед каждый пакет, но не имеет никаких возможностей для выделения и перенаправления информации.

Концентраторы

Соединение узлов между собой осуществляется через центральное устройство — концентратор, и это значительно устраняет недостатки предыдущих стандартов. Хотя в общем смысле термин «концентратор» может применить к любому устройству подключения, в данном случае он имеет спе­циальное значение. Концентратор — фактически многовходовой ретранслятор. Он обычно использу­ется, чтобы создать соединение между станциями в физической звездной топологии.

Концентратор (Hub) является устройством 1-го уровня и осуществляет функции повторителя на всех отрезках витых пар между концентратором и узлом, за исключением того порта, с которого поступа­ет сигнал. Каждый порт имеет приемник (R) и передатчик (T). Кроме того, концентратор сам обнару­живает коллизию и посылает jam-последовательность на все свои выходы. Типовая емкость концен­тратора — от 8 до 72 портов. Концентраторы могут также использоваться, чтобы размножать уровни иерархии.

Концентраторы можно соединять друг с другом с помощью тех же портов, которые используются для подключения узлов. Стандарт разрешает соединять концентраторы только в древовидные структуры, любые петли между портами концентратора запрещены. Для надежного распознавания коллизии ме­жду двумя любыми узлами должно быть не больше 4 концентраторов, при этом максимальная длина между концентраторами должна быть не более 100 метров, а диаметр всей сети — не более 500метров.

Заметим, что сеть, построенная на основе концентраторов, рассматривается как одна единственная локальная сеть. Эта сеть представляется логической топологией типа «шина» (если станция передает пакет, он будет получен каждой другой станцией без переадресации). Иерархическое использование концентраторов устраняет ограничение длины 10BASE-T (100 метров). Построение локальных сетей большой емкости только с помощью концентраторов приводит к возрастанию числа коллизий и сни­жению пропускной способности сети. Поэтому концентраторы используются для построения не­больших фрагментов сетей, которые затем объединяются с помощью мостов и коммутаторов.

Мосты

Мост (Bridge) является устройством 2-го уровня, он также соединяет два сегмента сети, но, в отличие от повторителя, снабжен определенной логикой. Порт моста записывает все кадры, по­ступающие от узлов одного сегмента, в буферную память данных. Как устройство физического уров­ня, он восстанавливает сигнал, который получает. Как устройство уровня звена передачи данных, мост может проверить физический адрес (источник и пункт назначения), содержащиеся в пакете. За­метим, что мост, подобно ретранслятору, не имеет никакого физического адреса. Он действует толь­ко как фильтр, но не как исходный передатчик к конечному пункту назначения. В исходном состоя­нии, когда состав сети неизвестен, мост ретранслирует буферизированные кадры, поступающие с од­ного порта, на другой порт по алгоритму CSMA/CD. Мосты «прозрачны» и распознаваемы; они могут быть легко установлены между двумя сегментами локальной сети (принцип «plug and play» — «включай и работай» 1). Таблица моста первоначально пуста, но как только мост получает и передает вперед пакет, он создает в своей таблице вход с исходным адресом и интерфейсом прибытия. С тех пор мост знает, от кого поступает каждый пакет, к какому пункту назначения, от какого интерфейса. Мост также делает запись информации о пункте назначения, используя информацию, содержащуюся в па­кете. Мы делаем нечто подобное, когда отвечаем по почте (или электронной почте).

Он по свой таблице определяет, что нужно ретранслировать кадр из буфера порта 1 в порт 2. Если же мост получает кадр от узла 2, направленный к узлу Х, то он по своей таблице определяет, что узлы находятся в одном сегменте, и стирает кадр в буферной памяти порта 1. Записи в таблице, произве­денные мостом, являются динамическими. По истечении определенного времени, если мост не при­нял ни одного кадра от какого-то узла, такая запись стирается. Процедура ограниченного хранения записанных данных называется кэшированием и предохраняет таблицу от переполнения при удале­нии узла из сети или при перемещении узла из одного сегмента в другой. Записи, внесенные в табли­цу администратором, называются статическими и не имеют срока жизни, они дают возможность ад­министратору при необходимости принудительно подправлять работу моста.

Коммутатор (Switch)

Термин «коммутатор» может означать две различных вещи. Мы должны уточнять информацию об уровне, на котором устройство работает. Мы можем иметь коммутатор уровня два или коммутатор уровня три. Кратко обсудим каждый.

Коммутатор уровня два Коммутатор уровня два — мост со многими интерфейсами, который позво­ляет лучше (более быстро) распределять информацию. Мост с несколькими интерфейсами может подключить несколько сегментов LAN вместе. Мост со многими интерфейсами может распределить информацию каждой станции к каждой станции на одном и том же сегменте. Далее мы используем термин «мост» для коммутатора уровня 2.

Коммутатор уровня три Коммутатор уровня три — маршрутизатор. Коммутатор уровня три может получить, обработать и послать пакет намного быстрее, чем традиционный маршрутизатор, даже при том, что функциональные возможности у них одни и те же. Мы используем термин «маршрутизатор» для коммутатора уровня три.

Коммутатор (Switch) использует топологию типа «звезда», является устройством 2-го уровня и функ­ционально представляет собой многопортовый мост, к каждому порту которого может быть подклю­чен отдельный хост, концентратор, сервер или маршрутизатор. Каждый порт коммутатора оснащен процессором обработки пакетов (Пр.), который может работать как в полудуплексном, так и в дуплексном режиме. При подключении к порту коммутатора отдельного узла (компьютера или маршрутизатора) порт коммутатора устанавливается в дуплексный режим, а в узел ставится сетевая карта с подавлением коллизий. За счет этого узел и коммутатор имеют возможность одновременной передачи и приема пакетов. При подключении к порту коммутатора концентратора порт коммутатора устанавливается в полудуплексный режим.

Для коммутации кадров между портами используется коммутационная матрица (Мх). Аналогично мосту каждый порт ведет адресную таблицу МАС-адресов, подключенных к нему устройств и сооб­щает о ней центральному процессору (ЦПР). После приема начальных бит кадра входной процессор анализирует адрес назначения и пытается установить соединение через коммутационную матрицу, не дожидаясь прихода, оставшихся бит кадра. Для этого он обращается к ЦПР с заявкой на установле­ние пути в коммутационной матрице. ЦПР имеет адресную таблицу и может осуществить запраши­ваемое соединение, если порт назначения свободен, т.е. не соединен с другим портом. Если же порт занят, то ЦПР в соединении отказывает, и кадр продолжает буферизироваться процессором входного порта до освобождения выходного порта. После того как требуемый путь в коммутационной матрице установлен, по нему направляются кадры в выходной порт, где они повторно буферизируются на случай разной скорости коммутируемых портов. Процессор выходного порта по значению контроль­ной суммы (FCS) опционально может проверить целостность принятого кадра и начинает передавать по сегменту Ethernet принятый кадр. Из-за наличия множества портов коммутатор обладает сущест­венно более высокой производительностью за счет параллельной обработки кадров. Если потоки данных между портами распределяются, не конфликтуя между собой, т.е. соединения вида «входной порт — выходной порт» образуют независимые пары, то коммутатор емкостью N портов может од­новременно обслуживать N/2 полудуплексных соединений или N дуплексных соединений.

Маршрутизаторы

Маршрутизатор — устройство с тремя уровнями; он работает на физическом уровне, канальном уровне звена (уровне звена передачи данных) и сетевом уровне. Как устройство физического уровня, он восстанавливает сигнал, который он получает. Как устройство уровня звена передачи данных, маршрутизатор проверяет физические адреса (источник и пункт назначения), содержащиеся в пакете. Как устройство сетевого уровня, маршрутизатор проверяет адреса сетевого уровня (адреса в уровне IP).

Маршрутизатор может: соединять локальные сети; соединять вместе сети общего назначения; под­ключить локальные сети к сетям общего назначения. Другими словами, маршрутизатор — устройст­во межсетевого обмена; он соединяет вместе независимые сети, чтобы формировать сеть Internet. Со­гласно этому определению, сети, соединяемые маршрутизатором, становятся Internet-сетью, или Internet.

Есть три главных отличия между маршрутизатором и ретранслятором или мостом:

  1. Маршрутизатор имеет физический и логический (IP) адрес для каждого из его интерфейсов.
  2. Маршрутизатор действует только на тех пакетах, в которых адрес получателя соответствует ад­ресу интерфейса, куда пакет прибывает. Это истинно для однонаправленного, группового или широковещательного адреса.
  3. Маршрутизатор изменяет физический адрес пакета (и источник, и пункт назначения), когда он передает пакет вперед.

Маршрутизаторы действуют на сети подобно станциям. Но в отличие от большинства станций, кото­рые включаются только в одну сеть, маршрутизаторы адресуются и подключены к двум или более сетям. О маршрутизаторах и процедуре маршрутизации более подробно можно будет узнать в главах, посвященных сети Интернет.

Реализация

Стандарты определяют несколько реализаций для традиционного Internet. В зависимости от типа фи­зической среды имеются различные стандарты:

  • 10BASE5 («толстый» Ethernet) использует топологию типа «шина» с толстым коаксиальным кабелем как средой передачи.
  • 10BASE2 («тонкий» Ethernet или более дешевая сеть) использует топологию типа «шина» с тонким коаксиальным кабелем как средой передачи.
  • 10BASE-T (Локальная сеть Ethernet по витой паре) использует физическую звездную топологию (логическая топология — все еще шина») со станциями, подключенными двумя парами кабеля с ви­той пары к центру.
  • 10BASE-FL (Локальная сеть Ethernet по оптоволоконной паре) использует звездную топологию (логическая топология — все еще «шина») со станциями, подключенными парой волконно — оптиче­ских кабелей к центру. Число 10 обозначает скорость передачи 10 Мбит/с, Base — передачу на од­ной базовой частоте 10 МГц, последний символ обозначает тип кабеля:5 — коаксиальный кабель диаметром 0,5 дюйма), 2 — коаксиальный кабель диаметром 0,25 дюйма, Т (twisted pair) — неэкра-нированная витая пара, FL (fiber link) — оптический кабель.

Быстрая Локальная сеть Ethernet

Потребность в более высокой скорости данных создала Быстрый протокол Локальной сети Ethernet (100 Mbps). На уровне MAC Быстрая Локальная сеть Ethernet использует те же самые прин­ципы, что и традиционная Локальная сеть Ethernet (CSMA/CD), за исключением того, что скорость передачи была увеличена от 10 Mbps до 100 Mbps. Чтобы CSMA/CD работала, есть две возможности: либо увеличить минимальную длину кадра, либо уменьшить домен коллизии (скорость света не мо­жет быть изменена). Увеличение минимальной длины кадра требует дополнительного заголовка. Ес­ли данные, которые будут посланы, недостаточно длинны, мы должны будем добавить дополнитель­ные байты, что влечет за собой увеличение передаваемой служебной информации и потерю эффек­тивности. Быстрая Локальная сеть Ethernet выбрала другой путь: домен коллизии был уменьшен с коэффициентом 10 (от 2500 метров до 250 метров). Эта звездная топология 250 метров приемлема во многих случаях. На физическом уровне Быстрая Локальная сеть Ethernet использует различные мето­ды передачи сигналов и различные среды для того, чтобы достигнуть скорости передачи данных 100 Mbps.

Реализация Быстрой Локальной сети Ethernet

Быстрая Локальная сеть Ethernet может быть разбита на категории реализации либо по двухпровод­ной линии, либо по четырехпроводной. Двухпроводная реализация названа 100BASE-X, или реализа­ция кабелем с витыми парами (100BASE-TX), или реализация кабелем с оптическим волокном (100BASE-FX). Реализация четырехпроводной линией разработана только для кабеля с витыми пара­ми (100BASE-T4). Другими словами, мы имеем три реализации: 100BASE-TX, 100BASE-FX, и 100BASE-T4.

Гигабитовая Локальная сеть Ethernet

Потребность в скорости передачи данных выше, чем 100 Mbps, в результате породила протокол Ги­габитной Локальной сети Ethernet (1000 Mbps). Чтобы достигнуть этой скорости передачи данных, уровень MAC (управления средой доступа) имеет два варианта: сохранение CSMA/CDmra отказ от него. Как и прежде, эти варианты конструкции должны либо уменьшить домен конфликта, либо уве­личить минимальную длину кадра. Так как домен конфликта 25 метров недопустим, минимальная длина кадра увеличена очень изящным способом. Во втором варианте — отказ от использования CSMA/CD — каждая станция соединена двумя отдельными путями с центральным концентратором (hub). Это называется Дуплексной Локальной сетью Ethernet без конфликтов и не нуждается ни в ка­ком CSMA/CD/. На физическом уровне было сделано много изменений, чтобы позволить передавать данные на этой скорости.

Реализации Гигабитной Локальной сети Ethernet

Локальная Гигабитная сеть Ethernet может быть классифицирована по реализации либо как двухпро­водная линия, либо как четырехпроводная. Двухпроводная линия названа 1000BASE-X и может быть реализована с оптическими волокнами, передающими лазерные коротковолновые сигналы (1000BASE-SX); с оптическими волокнами, передающими длинноволновые лазерные сигналы волны (1000BASE-LX); с защищенной витой парой, передающей электрические сигналы (1000BASE — CX). Четырехпроводная версия использует кабели c витыми парами (1000BASE-T).

Технология Token Ring

Технология Token Ring также использует разделяемую среду с топологией в виде кольца, но в отличие от Ethernet применяет не случайный, а детерминированный доступ. Право на доступ пе­редается от одного узла к другому в виде специального кадра, называемым маркером (Token). Каж­дый порт имеет приемник (R) и передатчик (T). Скорость передачи кадров по кольцу может быть 4 или 16 Мбит/с, смешение скоростей в одном кольце не допускается. В качестве физической среды может использоваться витая пара или оптоволоконный кабель. Максимальное число узлов в кольце -260, максимальная длина кольца — 4000 метров.

Эта сеть использует для доступа к сети маркер. Прохождение маркера иллюстрируется на. Всякий раз, когда сеть не занята, циркулирует простой 3-байтовый маркер. Его передают от станции к станции, пока он не встретится со станцией, имеющей данные для передачи. Станция сохраняет маркер и посылает кадр данных. Этот кадр имеет адрес назначения и адрес источника. Он обрабаты­вается по кольцу и регенерируется каждой станцией. Каждая станция проверяет адрес пункта назна­чения, и если находит, что кадр адресован другой станции, то он ретранслирует его соседней стан­ции. Назначенный заранее получатель распознает свой собственный адрес, копирует сообщение в буфер, проверяет ошибки и заменяет 4 бита в последнем байте кадра для того, чтобы показать, что адрес опознан и кадр скопирован. Полезный пакет затем продолжает передаваться по кругу, пока не вернется к станции, с которой он послан. Узел, инициировавший передачу кадра, получив под­тверждающий кадр, изымает его из кольца и передает маркер следующему узлу. Каждый узел следит за временем удержания маркера, которое обычно равно 10 мс. За это время узел может передать не­сколько кадров. При первоначальном включении все станции начинают процедуру выбора активного узла, критерием которого является узел с максимальным значением МАС — адреса. В дальнейшем этот узел каждые 3 секунды генерирует специальный кадр своего присутствия и восстанавливает маркер в случае его утери. В случае отключения какого-либо узла от сети или пропадания питания на узле релейные схемы этого порта замыкают накоротко его передатчик (T) с приемником (R), обеспе­чивая неразрывность кольца.

Уровни Кольцевая сеть с маркерным доступом использует те же самые два уровня, что и Ethernet.

Уровень звена данных разделяется на два подуровня: управления логической связью (LLC — Logical Link Control) и управления средой доступа (MAC —Media Access Control). LLC здесь играет ту же роль, что и в Ethernet. Подуровень MAC несет ответственность за передачу маркера и операции резервирования. Он также ответственен за создание кадра и его доставку физическому уровню.

Кадр Сеть с маркерным доступом определяет три типа кадров: данные, маркер и прерывание.

Кадр данных. В сети с маркерным доступом кадр данных — только один из трех типов, который не­сет протокольные модули данных (PDU — Protocol Date Unit) и только с одним адресом заданного ко­нечного пункта. Ниже дается описание каждого поля в кадре:

  • Начальный ограничитель (SD — Start delimiter). Это первое поле кадра данных SD длиной 1 байт. Оно используется для подготовки принимающей станции к поступлению кадра, а также для того, чтобы обеспечить синхронизацию, восстанавливающую тактовые импульсы.
  • Управление доступом (AC — Access Control). Это поле AC длиной 1 байт включает четыре подполя. Первые три бита — это поле приоритета. Четвертый бит называется маркерным битом и устанавли­вается для того, чтобы показать, что кадр есть кадр данных, а не маркер или кадр прерывания. Мар­керный бит следует за битом наблюдения. Последние 3 бита — резервное поле, которое может быть установлено станцией, желающей зарезервировать доступ к кольцу.
  • Управление кадром (FC — Frame Control). Поле FC имеет длину 1 байт и содержит два поля. Первое — это однобитовое поле, которое указывает тип информации, содержащейся в протокольной единице PDU (это информация управления или данные). Второе использует 7 оставшихся бит из байта и со­держит информацию, используемую сетью с маркерным доступом (например, как использовать ин­формацию в поля AC).
  • Адрес пункта назначения (DA — Destination Address). Поле DA в 6 байт содержит физический адрес кадров следующего конечного пункта.
  • Адрес источника (SA — Source Address). Поле SA также имеет длину 6 байт и содержит физический адрес передающей станции.
  • Данные. Шестое поле, данные размещает 4500 байт и содержит протокольные единицы PDU. Кадр сети с маркерным доступом не включает единицу длины или типа поля.
  • Циклический избыточный код (CRC — Cyclic Redundancy Code). Поле CRC имеет длину 4 бита и содержит CRC—32, обнаруживающую последовательность ошибок.
  • Конечный ограничитель (ED — End Delimiter). ED — второе поле флага в один байт, который указывает конец передачи данных и управляющей информации.
  • Состояние Кадра (FC — Frame Status). Последний байт кадра — поле FS. Он может быть установлен приемником для того, чтобы указать, что кадр прочтен, или монитором, чтобы указать, что кадр прошел вокруг кольца. Это поле — не подтверждение, но оно указывает передатчику, что приемная станция скопировала кадр, который может теперь быть удален.

Кадр маркера. Поскольку маркер реально заполняет место и кадр резервирования, он имеет только три поля: разделитель старта (SD), разделитель управления доступом AC и разделитель оконча­ния. Поле SD указывает, что кадр поступил. Поле AC указывает, что кадр — маркер, и включает поля резервирования и приоритет. Поле ED указывает конец кадра.

Кадр прерывания. Прерывание не несет вообще никакой информации — только разделитель (SD) старта и окончание. Он может быть передан любым передатчиком при остановке своей собственной передачи (по любой причине) или монитором, чтобы произвести чистку информации старой переда­чи на линии.

Адресация. Так же как и большинство реализаций локальной сети Ethernet, кольцевая сеть с маркер­ным доступом использует 6-байтовый адрес. Механизм адресации тот же самый, что у локальной се­ти Ethernet, за исключением того, что кольцевая сеть с маркерным доступом сначала передает самый старший бит каждого байта.

Реализация. Кольцо в кольцевой сети с маркерным доступом состоит из ряда экранированных сек­ций витых пар, связывающих каждую станцию с ее непосредственным соседом. Формирование сети как кольца приводит к потенциальной проблеме: один неработающий или отсоединенный узел может остановить поток нагрузки по всей сети. В конкретной сети возможно следующее решение: каждая станция соединена с автоматическим коммутатором. Этот коммутатор может обойти бездействую­щую станцию. В то время как станция не работает, коммутатор замыкает кольцо в обход. Когда стан­ция приходит в порядок, сигнал, посылаемый центром сетевой информации, включает коммутатор и включает станцию в кольцо. Для практических целей индивидуальные автоматические выключатели объединены в центр, называемый многостанционным модулем доступа (MAU — Multi Access Unit). Один MAU может обеспечить работу до восьми станций. MAU могут быть объедине­ны, чтобы создать большее кольцо.

Кольцевая сеть с маркерным доступом EFM — С определяет спецификации и рекомендации необхо­димые для реализации локальной сети Ethernet через скрученные медные пары. Следует обратить внимание, эта локальная сеть связь по Етегпетосуществляется, без использования техноло­гии ATM, РРР (Point — to- Point Protocol), и так далее. Стандарт определяет две минимальных цели -скорость и расстояние:

  • EFM — С на короткое расстояние (EFM — С SR) — локальная сеть Ethernet по меди для короткого расстояния, обеспечивает минимум скорость 10 Мбит до не менее 750 метров.
  • EFM — С на большие расстояния (EFM -С LR) — локальная сеть Ethernet по меди обеспечивает как минимум 2 Мбит до 2700 метров.

Эти скорости указывают минимальные значения, и стандарт не ограничивает достижение более вы­соких скоростей и расстояний. Есть также спецификация для уплотненных пар с небольшим количе­ством уплотненных каналов. Это используется там, где надо увеличить пропускную способность без применения оптических кабелей. Повторяем, что этот тип соединений, использующий пары не при­меняет сложных систем, таких как ATM (IMA2 — Inverse Multiplexing over ATM) или объединение пар, как это делается bSHDSL.

На физическом уровне EFMC (EFMC SR и EFMC LR) использует методы модуляции DSL, на основе опыта работы и большого числа cDSL, установленных во всем мире. Пока рекомендуются для при­менения не все типы DSL. Чаше всего современные системы EFMC SR реализуется чаще на VDSL (только для протоколов Локальной сети Ethernet), а для EFMC LR по SHDSL ITU-T G991.2 и G.SHDSL.bis (только для протоколов Локальной сети Ethernet). Кроме того, эти типы DSL должны использовать Локальную ceTbEthernet только на канальном уровне (уровень 2) стека протоколов (не разрешается использовать ATM или РРР).

Для физического уровня EFMC стандарта 802.3ah определяются два новых подуровня, которые назы­ваются коррекция CKopocra(rate matching)H агрегация линий (loop aggregation), эти новые подуровни приспосабливаются к технологии DSL. EFMC часть 802.3ah стандарт — хорошее решение для сущест­вующих коммерческих фирм и жилых районов, где уже существует широкая сетьиз медных ли­ний, содержит информацию о некоторых EFMC, соответствующих стандарту 802.3ah EFM

Локальная сеть Ethernet Первой Мили по оптическому волокну Точка-точки (EFMF)

EFMF содержит рекомендации для реализации Локальной сети Ethernet по оптическому кабелю, применяя технологию точка — точка в одномодовом режиме (G 652) и используя либо единственно волокно либо двойное волокно (пара волокон). Использование единственного волокна предоставляет возможность создать двух волновой мультиплексор, который разбивает, сигнал на передачу и приём, и передавать их волнам по различной длины. Волны одной длины пропускает поток вниз («сеть -пользователь» ) — D, а другая как поток вверх («пользователь — сеть») — U. Это может оптимизировать работу с оптическим волокном на уровне доступа.

EFMF поддерживает симметричную связь при ширине полосы частот до 100 Мбит/с и 1 Гбит/с, при связи точка-точка по оптоволоконной линии связи расстояние минимум 10 км. EFMF допускает применение более эффективных технологий «волоконо к зданию» (FTTB — Fiber to the Building), волокно до распределительной коробки (FTTC- Fiber to the Curb), и волокно на дом (FTTH — Fiber to the Home). Эта часть стандарта 802.3ah определяет две цели для Локальной сети Ethernet скорость и рас­стояние:

EFMF 100 Мбит/с SMF-T использует Локальную сеть Ethernet в одномодовом режиме (SMF — Single Mode Fiber) либо с одним волокном, либо с двумя волокнами. Использования 100 Мбит/с Быстрой Локальной сети Ethernet осуществляется как минимум на расстоянии 10 км.

EFMF 1000 Мбит/с (1 Гбит/с) SMF — Локальная сеть Ethernet в одномодовом режиме (SMF — Single Mode Fiber) либо с одним волокном, либо с двумя волокнами. Использования 100 Мбит/с Быстрой Локальной сети Ethernet осуществляется как минимум на расстоянии 10 км.

Перечисленные выше устройства могут функционировать в пределах температуры от -40 до +85 гра­дусов Цельсия. Это позволяет развертывать EFMF во внешней среде.

Физический уровень EFMF (PHY) определяет в зависимости от среды новые физические подуровни. Передачу и прием по отдельным оптическим волокнам. Эти подуровени известны как 100BASE-LX10 для 100 Мбит/с и как 1000BASE-LX10 для 1 Гбит/с. Для системы из единственного волоко-на, PHY подуровень для Быстрой Локальной сети Ethernet обозначается — 100BASE-BX10, и для Ло­кальной гигабитовой сети Ethernet — 1000BASE-BX10. Обе эти скорости поддерживаются в одномо­довом режиме (SMF) на расстоянии 5 км или в более чем 10 км.

Метод передачи от точки ко -многим точкам, иногда упоминаемый как пассивный вариант 1:n, по­зволяет множество абонентских оптических волокон мультиплексировать в поток «пользователь сеть» через единственное волокно, часто называемое «волокно пучка каналов». Это позволяет приме­нять оптический кабель в жилых районах на большие расстояния при боле низкой стоимости, чем в других случаях.

Спецификация ИИЭР 802.3ah для EPON определяет:

  • Многоточечный Протокол Управления (MCPC -Multipoint Control Protocol),
  • имитацияТочка-точка (P2PE — Point to Point Emulation),
  • два физических зависимых среды подуровня для 10-километровых и 20-километровых расстояний, используя 1490 нм лазеры для потока «сеть — пользователь» и 1310 нм лазеров для потока «пользова­тель сеть».

Многоточечный MCPC необходим для того, чтобы создать назначенные ширины полосы частот, оп­рос ширины полосы частот. ЕРОМсети содержат оптические линейные терминалы (OLT- optical line terminal), который, обычно постоянно находятся у поставщика или в точке привязки. OLT — типичный коммутатор Локальной сети Ethernet с оптическими портами для волокна пучка каналов потока «сеть — пользователь». Данные потока «сеть — пользователь» от волокна пучка каналов к абонентам посту­пают в разделитель1:п пассивного оптического, который поставляет копии всех данных по n абонентским оптическим блокам (ONU-Optical NetworkUnit).

Абонентское ONU идентифицировано уникально и только передаёт поток «сеть — пользователь» толь­ко по их адресам системы управления доступом к среде (MAC -Medium Access Control). Данные по­тока «пользователь сеть» от абонентского ONU достигают комплекта разделителя волокна пучка ка­налов. Там они распределяются с помощью MCPC -Multipoint Control Protocol в слоты времени и по­ток «пользователь сеть», который доставляют, используя многостанционный доступ с временным разделением (TDMA- Time Division Multiple Access) к оптическому линейному терминалу (OLT optical line terminal). Далее используется для потока «пользователь сеть» доступ TDMA (TIME Division Multiple Access) для передачи только одному абоненту в топологии точки — ко многим точ­кам.

Эта часть стандарта 802.3ah определяет две характеристики для Локальной сети на основе протокола CSMA-CD — скорость и расстояние:

  • EFMP 1000 MbpsSMF 10 км — Используют Локальную сеть на основе протокола CSMA-CD по одномодовому единственному волокну к пассивному оптическому разделителю (сплитеру) 1:16. Используется скорость 1000 Мбит/с (Гигабитная Локальная сеть на основе протокола CSMA-CD ). Данные передаются по принципу точка — ко — многим точкам, на расстоянии не менее 10-километров.
  • EFMF 1000 MbpsSMF, 20 км — Используют Локальную сеть на основе протокола CSMA-CD по одномодовому единственному волокну к пассивному оптическому разделителю (сплитеру) 1:16. Используется скорость 1000 Мбит/с (Гигабитная Локальная сеть на основе протокола CSMA-CD). Данные передаются по принципу точка — ко — многим точкам, на расстоянии не менее 20-километров.

Техническое обслуживание локальных сетей на на Первой Миле, (EFM -OAM).

Чтобы Локальная сеть была удобна для массового использования, она должна быть оборудована хо­рошей системой технического обслуживания, администрирования и эксплуатации OAM, т.е. автома­тизированными или полуавтоматическими средствами, которые позволяют делать установку отдель­ных частей, контроль, и поиск неисправностей сети. В этом случае, OAM должна быть применима ко всем типам Ethernet (EFM EFMC, EFMF, и EFMP.).

Определения EFM OAM в пределах стандарта 802.3ah заимствуют часть положений существующего Простого Протокола Управления Сети (SNMP -Simple Network Management Protocol) — это основные положения по передаче информации и сигналов управления, но расширяют и приспосабливают их к управлению Локальной сетью на абонентской сети местного доступа. Это помогает контролировать, получать сообщения, производить дистанционный поиск неисправностей, проводить с испытания и так далее. Главные особенности протокола EFM OAM, которые обеспечивают надежное управление Локальной сетью на абонентском участке:

  • контроль рабочих характеристик соединений
  • обнаружение ошибки и сигнализация об ошибках
  • испытания по петле (loopback testing)

EFM OAM спецификация протокола определяет множество блоков данных, названных действиями, администрированием, и обслуживания (OAM — operation, administration, maintenance), выполняющие процессы OAM. Адреса медленного протокола OAMMAC (протокол эксплуатации, управления и тех­нического обслуживания управлением доступа к среде) используется для управления протокольными блоками данных между абонентской локальной сетью и устройствами любого типа, используют ли они топологию сети EFMC, EFMF, или EFMP. Скорость такого обмена не более, чем десять OAMPDUs в секунду. Кадры OAMPDUs — абонентской Локальной сети имеют длину от 64 до 1518 байтов или октетов. OAM играет роль подслоя на уровне 2 между типовым MAC (управлением дос­тупом к среде) и управлением логическим канальным уровнем (LLC — Logic link comtrol). Использо­вание EFM OAM подслой является дополнительным, так что поставщики имеют выбор, чтобы ис­пользовать существующие инструменты управления сети или мигрировать к EFM OAM протоколы управления на их специфическом графике времени. EFMOAM спецификации это первый шаг в усо­вершенствовании управления абонентской локальной сетью в сети местного доступа.

Category: Сети ШПД Системы передачи

About V.Lesin

Специалист в области электросвязи, делюсь своими знаниями и опытом через статьи на olacom.ru. Кроме моих статей на ресурсе Вы также найдете интересные материалы, инструкции и мануалы. Всегда готов ответить вопросы!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *