Выбор конфигурации сетей Ethernet и Fast Ethernet

Теперь можно попробовать с помощью второй модели расчетов оценить максимальный размер сети Ethernet. Теоретически возможный размер сети составляет 6,5 километров. Но это в предположении, что вся сеть выполнена на одном сегменте. Однако на практике это неосуществимо. Ведь предельная длина сегмента не превышает 2 километров (для 10BASE-FL). Присутствие репитеров или концентраторов в сети максимального размера обязательно, а они внесут свой вклад в задержку прохождения сигнала по сети.

Простейшая конфигурация сети из двух сегментов 10BASE-FL, соединенных концентратором ( рис. 14.2).

Рис. 14.2. Сеть Ethernet максимально возможной длины

Из таблицы 14.1 видно, что при выборе максимальной длины обоих сегментов по 2000 метров (один из них будет начальным, а другой – конечным ) суммарная двойная задержка распространения составит:

212,3 + 356,5 = 568,8,

что значительно больше допустимой величины 512. Таким образом, реальная длина сети будет даже меньше, чем 4 километра. Элементарный расчет показывает, что при двух одинаковых сегментах 10BASE-FL длина каждого из них не должна превышать 1716 метров. Двойная задержка распространения при этом будет вычисляться так (табл. 14.1):

12,3 + 1716 * 0,1+ 156,5 + 1716 * 0,1 = 512.

И общая длина сети при этом составит 3432 метра, что значительно меньше теоретически возможной длины в 6500 метров.

Следует отметить, что сегменты в конфигурации на рис. 14.2 могут быть и разной длины, но их общая длина не должна превышать 3432 метров. При этом стоит еще учитывать, что в расчет не включены задержки трансиверных кабелей. Если используются внешние трансиверы, то необходимо еще уменьшить длину оптоволоконных кабелей.

Теперь можно попробовать оценить максимально возможный размер сети при использовании только электрического кабеля, например, наиболее популярной сейчас витой пары.

Допустим, имеется конфигурация из пяти сегментов 10BASE-T предельно допустимой длины (100 метров), соединенных между собой четырьмя концентраторами. Задержка начального сегмента составит (из табл. 14.1) 26,6 битовых интервалов. Задержка конечного сегмента будет равна 176,3 битовых интервалов. Задержка трех промежуточных сегментов будет 53,3 битовых интервала на каждый сегмент.

Итого суммарная задержка равняется:

26,6 + 176,3 + 3 * 53,3 = 362,8,

что меньше предельной величины 512.

Можно добавить еще два 100-метровых промежуточных сегмента, которые дадут еще 106,6, увеличив количество сегментов до 7, а число концентраторов до 6. И еще останется запас в 42,6 битовых интервалов. Получается, что всего сегментов может быть даже 8 при семи концентраторах, а общая длина всех кабелей может достигать 705,3 метра. Это значительно превышает ограничения модели 1.

Можно подсчитать величину сокращения межпакетного интервала при такой конфигурации.

Один начальный сегмент даст 16 битовых интервалов (см. табл. 14.2). Шесть промежуточных сегментов дадут 77 битовых интервалов. В сумме получится 93 битовых интервала, что значительно превышает разрешенные 49 битовых интервалов. Поэтому в данном случае предельная длина сети будет ограничена всего лишь пятью сегментами, которые сократят межпакетный интервал на величину 16 + 11 * 3 = 49 битовых интервалов.

В результате сеть максимального размера на витой паре будет состоять из пяти сегментов по 100 метров ( рис. 14.3), что совпадает с требованиями модели 1. Полная длина сети в этом случае равна 500 метрам. Предельная длина сети на одном сегменте 10BASE5 составляет те же самые 500 метров, но там не требуется применения концентраторов.

Рис. 14.3. Сеть Ethernet максимального размера на витой паре

Интересно, что пути максимальной длины для расчета круговой задержки и для расчета IPG могут быть различными. Вполне возможна ситуация, когда максимальную задержку прохождения дает один путь в сети, а максимальное сокращение IPG дает другой путь. Например, если один путь состоит из пяти коротких сегментов (электрических и оптоволоконных) и четырех концентраторов, а другой путь имеет всего два оптоволоконных сегмента, но зато с суммарной длиной, близкой к максимально возможной, то первый даст максимальное сокращение IPG, а второй – максимальную задержку прохождения сигнала.

Значит, в идеале необходимо рассчитывать как круговую задержку, так и сокращение IPG для каждого из возможных путей в данной топологии сети. А условие работоспособности сети будет состоять в том, что задержки всех путей должны быть меньше 512 битовых интервалов, а величины сокращения IPG для всех путей должны быть меньше 49 битовых интервалов. Правда, неоднозначность пути максимальной длины надо учитывать только в том случае, когда в сети присутствует больше четырех концентраторов, так как четыре концентратора (пять сегментов) в принципе не могут уменьшить IPG больше, чем на 49 битовых интервалов при выборе любых возможных сегментов (см. табл. 14.2).

Таким образом, для оценки работоспособности той или иной конфигурации можно использовать обе модели (модель 1 и модель 2), хотя для сложных топологий и предельно длинных сегментов предпочтительнее вторая (числовая) модель, позволяющая количественно оценить временные характеристики сети. В случае же более простых топологий вполне достаточно проверить выполнение элементарных правил первой модели, что не требует никаких расчетов.

Если расчеты показывают, что сеть неработоспособна, то для преодоления этих ограничений предлагаются следующие методы:

1. Уменьшение длины кабелей с целью снижения задержки прохождения сигнала по сети (если возможно).
2. Уменьшение количества концентраторов для снижения задержек и сокращения IPG (если возможно).
3. Выбор кабеля с наименьшей задержкой. Кабели различных марок имеют разные задержки, то есть разные скорости распространения сигнала (см. табл. 2.3). Различия могут достигать 10%. Все данные в табл. 14.1 приведены для усредненного случая.
4. Разбиение сети на две части или более с помощью коммутатора – более радикальный метод. Коммутатор снижает требования к сети во столько раз, на сколько сегментов ( зон конфликта ) он разбивает сеть. Для каждой новой части сети требуется произвести расчет работоспособности еще раз. Сегмент, который присоединяет коммутатор, также входит в зону конфликта, и его надо учитывать при расчетах.
5. Переход на другую локальную сеть (самый радикальный метод). Наиболее часто в таких случаях применяют сеть FDDI, которая позволяет строить максимальные по размеру сети. Правда, оборудование ее очень дорого, и для связи с сетью Ethernet нужны мосты.