Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Опубликован: 26.04.2005 | Доступ: свободный | Студентов: 34531 / 6439 | Оценка: 4.33 / 4.06 | Длительность: 19:58:00
ISBN: 978-5-9556-0032-1
Лекция 8:

Скоростные и беспроводные сети

< Лекция 7 || Лекция 8: 123456 || Лекция 9 >
Аннотация: В этой лекции представлен материал о последних разработках в области локальных сетей, скоростных и сверхскоростных стандартных локальных сетях, а также о беспроводных стандартных сетях, их особенностях, достоинствах и недостатках.
Ключевые слова: FDDI, fiber, ANSI, ISO, скорость передачи, кабель, среда передачи, гальваническая развязка, оптоволоконный кабель, расстояние, ПО, Ethernet, IEEE, топология, технические характеристики, режимы передачи, сеть, fast, маркерный метод, CSMA/CD, время доступа, длина, CDDI, distributed, Data, interface, pair, RJ-45, стоимость, манчестерский код, компромисс, NRZ, NRZI, MLT-3, DAS, end-station, SAS, концентраторы, wiring concentrator, место, реконфигурация, DAC, concentrator, Slave, порт, целостность, bypassing, switch, коммутатор, управляющий сигнал, абонент, реальное время, TIME, вывод, интервал, время задержки, preamble, delimiter, FC-AL, source address, destination address, FCS, frame check sequence, CRC, backbone, метод управления, значение, 100VG-AnyLAN, IBM, 802.12, 10BASE-T, формат пакета, voice, grade, хаб, demand-paging, UTP, STP, мост, централизованное управление, очередь, звезда, компьютер, рабочая станция, сервер, маршрутизатор, метод доступа, запрос, алгоритм, ранг, таблица, training, информация, scrambled, мультиплексирование, пропускная способность, полоса пропускания, приоритет запроса, быстродействие, Gigabit Ethernet, путь, сегменты, очередь соединений, магистраль, PCI, ieee 802.3z, 3COM, PAM-5, бит, байт, поле расширения, frame bursting, полнодуплексный режим, затухание сигнала, ieee 802.3ae, ATM, asynchronous transfer mode, указатель, локальные сети, магистральная сеть, связь, WLAN, wireless lan, IEEE 802.11, 802.11a, 802.11b, 802.11g, Wi-Fi, fidelity, access point, Интернет, доступ, точка доступа, CSMA/CA, carrier, sensing, multiple access, collision avoidance, радиоканал, шифрование, IEEE 802.11b, диапазон, DSSS, SEQUENCE, spread spectrum, радиус, IEEE 802.11a, метод модуляции, OFDM, мощность, IEEE 802.11g, псевдослучайная последовательность, протокол обмена, protocol, масштабируемость

Сеть FDDI

Сеть FDDI (от английского Fiber Distributed Data Interface, оптоволоконный распределенный интерфейс данных) – это одна из новейших разработок стандартов локальных сетей. Стандарт FDDI был предложен Американским национальным институтом стандартов ANSI (спецификация ANSI X3T9.5). Затем был принят стандарт ISO 9314, соответствующий спецификациям ANSI. Уровень стандартизации сети достаточно высок.

В отличие от других стандартных локальных сетей, стандарт FDDI изначально ориентировался на высокую скорость передачи (100 Мбит/с) и на применение наиболее перспективного оптоволоконного кабеля. Поэтому в данном случае разработчики не были стеснены рамками старых стандартов, ориентировавшихся на низкие скорости и электрический кабель.

Выбор оптоволокна в качестве среды передачи определил такие преимущества новой сети, как высокая помехозащищенность, максимальная секретность передачи информации и прекрасная гальваническая развязка абонентов. Высокая скорость передачи, которая в случае оптоволоконного кабеля достигается гораздо проще, позволяет решать многие задачи, недоступные менее скоростным сетям, например, передачу изображений в реальном масштабе времени. Кроме того, оптоволоконный кабель легко решает проблему передачи данных на расстояние нескольких километров без ретрансляции, что позволяет строить большие по размерам сети, охватывающие даже целые города и имеющие при этом все преимущества локальных сетей (в частности, низкий уровень ошибок). Все это определило популярность сети FDDI, хотя она распространена еще не так широко, как Ethernet и Token-Ring.

За основу стандарта FDDI был взят метод маркерного доступа, предусмотренный международным стандартом IEEE 802.5 (Token-Ring). Несущественные отличия от этого стандарта определяются необходимостью обеспечить высокую скорость передачи информации на большие расстояния. Топология сети FDDI – это кольцо, наиболее подходящая топология для оптоволоконного кабеля. В сети применяется два разнонаправленных оптоволоконных кабеля, один из которых обычно находится в резерве, однако такое решение позволяет использовать и полнодуплексную передачу информации (одновременно в двух направлениях) с удвоенной эффективной скоростью в 200 Мбит/с (при этом каждый из двух каналов работает на скорости 100 Мбит/с). Применяется и звездно-кольцевая топология с концентраторами, включенными в кольцо (как в Token-Ring).

Основные технические характеристики сети FDDI.

  • Максимальное количество абонентов сети – 1000.
  • Максимальная протяженность кольца сети – 20 километров.
  • Максимальное расстояние между абонентами сети – 2 километра.
  • Среда передачи – многомодовый оптоволоконный кабель (возможно применение электрической витой пары).
  • Метод доступа – маркерный.
  • Скорость передачи информации – 100 Мбит/с (200 Мбит/с для дуплексного режима передачи).

Стандарт FDDI имеет значительные преимущества по сравнению со всеми рассмотренными ранее сетями. Например, сеть Fast Ethernet, имеющая такую же пропускную способность 100 Мбит/с, не может сравниться с FDDI по допустимым размерам сети. К тому же маркерный метод доступа FDDI обеспечивает в отличие от CSMA/CD гарантированное время доступа и отсутствие конфликтов при любом уровне нагрузки.

Ограничение на общую длину сети в 20 км связано не с затуханием сигналов в кабеле, а с необходимостью ограничения времени полного прохождения сигнала по кольцу для обеспечения предельно допустимого времени доступа. А вот максимальное расстояние между абонентами (2 км при многомодовом кабеле) определяется как раз затуханием сигналов в кабеле (оно не должно превышать 11 дБ). Предусмотрена также возможность применения одномодового кабеля, и в этом случае расстояние между абонентами может достигать 45 километров, а полная длина кольца – 200 километров.

Имеется также реализация FDDI на электрическом кабеле (CDDI – Copper Distributed Data Interface или TPDDI – Twisted Pair Distributed Data Interface). При этом используется кабель категории 5 с разъемами RJ-45. Максимальное расстояние между абонентами в этом случае должно быть не более 100 метров. Стоимость оборудования сети на электрическом кабеле в несколько раз меньше. Но эта версия сети уже не имеет столь очевидных преимуществ перед конкурентами, как изначальная оптоволоконная FDDI. Электрические версии FDDI стандартизованы гораздо хуже оптоволоконных, поэтому совместимость оборудования разных производителей не гарантируется.

Таблица 8.1. Код 4В/5В
Информация Код 4В/5В Информация Код 4В/5В
0000 11110 1000 10010
0001 01001 1001 10011
0010 10100 1010 10110
0011 10101 1011 10111
0100 01010 1100 11010
0101 01011 1101 11011
0110 01110 1110 11100
0111 01111 1111 11101

Для передачи данных в FDDI применяется уже упоминавшийся в третьей главе код 4В/5В (см. табл. 8.1), специально разработанный для этого стандарта. Главный принцип кода – избежать длинных последовательностей нулей и единиц. Код 4В/5В обеспечивает скорость передачи 100 Мбит/с при пропускной способности кабеля 125 миллионов сигналов в секунду (или 125 МБод), а не 200 МБод, как в случае манчестерского кода. При этом каждым четырем битам передаваемой информации (каждому полубайту или нибблу) ставится в соответствие пять передаваемых по кабелю битов. Это позволяет приемнику восстанавливать синхронизацию приходящих данных один раз на четыре принятых бита. Таким образом, достигается компромисс между простейшим кодом NRZ и самосинхронизирующимся на каждом бите манчестерским кодом. Дополнительно сигналы кодируются кодом NRZI (в случае TPDDI) и MLT-3 (в случае FDDI ).

Стандарт FDDI для достижения высокой гибкости сети предусматривает включение в кольцо абонентов двух типов:

  • Абоненты (станции) класса А (абоненты двойного подключения, DAS – Dual-Attachment Stations) подключаются к обоим (внутреннему и внешнему) кольцам сети. При этом реализуется возможность обмена со скоростью до 200 Мбит/с или резервирования кабеля сети (при повреждении основного кабеля используется резервный). Аппаратура этого класса применяется в самых критичных с точки зрения быстродействия частях сети.
  • Абоненты (станции) класса В (абоненты одинарного подключения, SAS – Single-Attachment Stations) подключаются только к одному (внешнему) кольцу сети. Они более простые и дешевые, по сравнению с адаптерами класса А, но не имеют их возможностей. В сеть они могут включаться только через концентратор или обходной коммутатор, отключающий их в случае аварии.

Кроме собственно абонентов (компьютеров, терминалов и т.д.) в сети используются связные концентраторы (Wiring Concentrators), включение которых позволяет собрать в одно место все точки подключения с целью контроля работы сети, диагностики неисправностей и упрощения реконфигурации. При применении кабелей разных типов (например, оптоволоконного кабеля и витой пары) концентратор выполняет также функцию преобразования электрических сигналов в оптические и наоборот. Концентраторы также бывают двойного подключения (DAC – Dual-Attachment Concentrator) и одинарного подключения (SAC – Single-Attachment Concentrator).

Пример конфигурации сети FDDI представлен на рис. 8.1. Принцип объединения устройств сети иллюстрируется на рис. 8.2.

Пример конфигурации сети FDDI

Рис. 8.1. Пример конфигурации сети FDDI

FDDI определяет четыре типа портов абонентов (рис. 8.2):

  • Порт A определен только для устройств двойного подключения, его вход подключается к первичному (внешнему) кольцу, а выход – к вторичному (внутреннему) кольцу.
  • Порт B определен только для устройств двойного подключения, его вход подключается к вторичному (внутреннему) кольцу, а выход – к первичному (внешнему) кольцу. Порт A обычно соединяется с портом B, а порт В – с портом A.
  • Порт M (Master) определен для концентраторов и соединяет два концентратора между собой или концентратор с абонентом при одном кольце. Порт M как правило соединяется с портом S.
  • Порт S (Slave) определен только для устройств одинарного подключения (концентраторов и абонентов). Порт S обычно соединяется с портом M.

Структура портов для абонентов DAS и SAS, а также концентратора DAC видна на рис. 8.2. Концентратор SAS имеет один порт S для включения в одинарное кольцо и несколько портов М для подключения абонентов SAS.

Объединение устройств сети FDDI

Рис. 8.2. Объединение устройств сети FDDI
< Лекция 7 || Лекция 8: 123456 || Лекция 9 >
Елена Шеклеина
Елена Шеклеина
Владислав Нагорный
Владислав Нагорный

Подскажите, пожалуйста, планируете ли вы возобновление программ высшего образования? Если да, есть ли какие-то примерные сроки?

Спасибо!

Ришат Тарисов
Ришат Тарисов
Россия
Николай Козырев
Николай Козырев
Беларусь, Минск, БГУИР