Физическая структуризация одноранговой ЛВС с использованием концентратора

Лабораторная работа 3

Физическая структуризация одноранговой ЛВС с использованием концентратора

Цель работы: Изучение методов физической структуризации ЛВС Ethernet и Fast Ethernet с разделяемой средой и принципов работы коммуникационных устройств, используемых для физической структуризации сети.

Содержание отчета:

1.  Описание работы концентратора.

2.  Проверка   заданного   варианта   структуры   ЛВС   Ethernet   на   базе
концентраторов с учетом ограничений, определяемых как правило 5-4-3.

-  Выбор корректной физической топологии одноранговой ЛВС Ethernet
на основе концентратора с учетом ограничений заданных спецификаций.

-  Расчет    времени    двойного    оборота    сигнала    коллизии    PDV    и
межкадрового интервала PVV для заданного варианта сети.

-               Определение   максимального   диаметра   сети   Ethernet    на   основе
концентраторов для заданного варианта сети.

Практическое задание: Сборка и конфигурирование заданных вариантов ЛВС с использованием кроссовой панели. Проверка работоспособности ЛВС.

    Ограничения для сетей FastEthernet, построенных на концентраторах

Концентраторы (многопортовые повторители) работают на физическом уровне. Они принимают электрический сигнал, регенерируют его (восстанавливают его форму) и передают на все порты (кроме того, через который сигнал был получен). Эта процедура сопряжена с небольшой задержкой. Ее максимальная величина для каждого класса точно определена стандартом. Повторители не производят буферизации кадра (т. е. не ожидают завершения его передачи) и передают сигнал на все порты сразу при его поступлении. Порты повторителя связаны шиной.

Концентраторы Fast Ethernet делятся на два класса. Концентраторы (повторители) класса I полностью декодируют аналоговый сигнал и преобразуют его в цифровую форму, прежде чем передавать на другие порты. Они поддерживают все типы логического кодирования данных: как 4В/5В (для портов 100BaseTX/FX), так и 8В/6 (для портов 100BaseT4). Концентраторы класса II направляют аналоговый сигнал, поступивший на один из портов, непосредственно на все остальные порты без преобразования его в цифровой вид, а также поддерживают только какой-то один тип логического кодирования - либо 4В/5В, либо 8В/6Т. Иными словами, концентраторы класса I позволяют выполнять трансляцию логических кодов с битовой скоростью 100 Мбит/с, а концентраторам класса II эта операция недоступна.

Вследствие этого концентраторы класса I могут иметь порты всех трех типов физического уровня: 100Base-TX, 100Base-FX и 100Base-T4. Концентраторы класса II имеют либо все порты 100Base-T4, либо порты 100Base-TX и 100Base-FX, так как последние используют один логический код 4В/5В.

В одном домене коллизий или, что то же самое, в одном логическом сегменте Fast Ethernet допускается наличие только одного концентратора класса I. Это связано с тем, что такой концентратор вносит большую задержку при распространении сигналов из-за необходимости трансляции различных систем сигнализации – 70 bt.

Концентраторы класса II вносят меньшую задержку при передаче сигналов: 46 bt для портов TX/FX и 33,5 bt для портов Т4. Поэтому максимальное число концентраторов класса II в домене коллизий - два, причем они должны быть соединены между собой кабелем не длиннее 5 метров. Отметим, что один и тот же сегмент не может иметь концентраторы обоих типов.

Задержка в кабеле при 100 Мбит/с та же, что и при 10 Мбит/с, она составляет 0,55 мкс в одном направлении на отрезке 100 м в случае использования кабеля UTP. Концентраторы на 100 Мбит/с передают сигналы несколько быстрее, чем их 10-мегабитные аналоги, - задержка составляет от 0,35 до 0,7 мкс в зависимости от класса концентратора. Сетевой адаптер вносит задержку 0,25 мкс. Сложив все эти задержки и умножив на два, мы получаем задержку T_PDV распространения сигнала от одного конечного узла до другого, и обратно. Для Fast Ethernet задержка должна быть меньше 512 bt при величине битового интервала, равного 10 не. Таким образом, T_PDV должна быть меньше, чем 5,12 мкс - время передачи кадра минимального размера со скоростью 100 Мбит/с, в соответствии с формулой:

tpdv = (т_а + т_с + т _h) x 2 < 5,12 мкс,

 где    т_а - задержка на сетевом адаптере,

т_с - задержка в кабеле,

т_h - задержка на концентраторе.

Отсюда видно, что 100BaseT позволяет иметь два отрезка кабеля из витой пары длиной 100 м и один, максимум два, концентратора.

Стандарты для сети Fast Ethernet предусматривает два подхода к применению топологических правил построения сегмента, образующего один домен коллизий. При первом подходе предполагают, что все компоненты (сетевые интерфейсы, кабель, концентраторы) вносят наибольшую допустимую стандартом задержку. Правила, определяющие второй подход, учитывают реальную задержку распространения и позволяют создавать сегмент большей протяженности, но они значительно сложнее и применяются только, когда требуется создать сегмент с диаметром, близким к предельному.

В рамках первого подхода правила предусматривают три рекомендуемые конфигурации домена, при этом все они должны удовлетворять общим ограничениям, приведенным в табл. 5.

Первая конфигурация состоит из связанных напрямую двух узлов DTE. Как уже отмечалось, в качестве DTE может фигурировать любой компонент сети, такой как сетевой адаптер, коммутатор и т. п., за исключением концентратора. Вторая конфигурация включает только один повторитель класса I или II, а третья конфигурация включает два повторителя класса II. Топологические правила для второй и третьей конфигураций, позволяющие быстро определить максимальный диаметр сети с разделяемой средой, проиллюстрированы на Рис. 1.

Рис. 1. Диаметр сети 100BaseT: а) - второй тип конфигурации; б) - третий

тип конфигурации

Если максимальная длина отрезка медного кабеля UTP в любом случае равна 100 м, то протяженность волоконно-оптического кабеля зависит от того, какие порты имеет повторитель (ТХ или Т4) и к какому классу он принадлежит. Кроме того, если реальная длина отрезка кабеля из витой пары меньше 100 м, то длину отрезка волоконно-оптического кабеля можно пропорциональным образом увеличить. Общее правило таково - с уменьшением длины максимального отрезка медного кабеля на 1 м отрезок волоконно-оптического кабеля можно удлинить на 1,19м.