В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Технология Ethernet была предложена в 1972 г. в Центре Xerox Palo Alto (XPARC) Робертом Меткалфом и стала стандартом в 1980 г., когда DEC, Intel и Xerox (сокращенно DIX) выпустили первую спецификацию Ethernet 1.0 для основополосной передачи данных со скоростью 10 Мбит/с с помощью протокола CSMA/CD по общей шине. Ethernet 1.0 был доработан в 1982 г. и стал первой стандартной спецификацией Ethernet 2.0.
Ethernet 2.0 затем был доработан IEEE и выпущен в 1985-м как спецификация Ethernet IEEE 802.3. Он был назван просто Ethernet. Технология IEEE 802.3 ориентировалась на версию LLC-2, поддерживаемую не всеми устройствами, тогда как Ethernet 2.0 ориентировалась на версию LLC-1, поддерживаемую всеми устройствами, реализующими стандарт физического уровня. Сама связка подуровня MAC и физического уровня, доработанная в расчете на более высокие скорости Ethernet, разбивалась на два подуровня: не зависящий (РМА) и зависящий (PMD) от среды передачи, а также использовала подуровень физического кодирования (PCS).
В 1983 г. компания Novell, выпустив сетевую ОС Novell NetWare'86, представила свой тип кадра Ethernet. Эта версия получила название IEEE 802.3 Novell Raw и отличалась как от Ethernet 2.0, так и от версии IEEE 802.3. Учитывая сложность реализации и поддержки этих трех версий производителями оборудования, была выпущена четвертая версия Ethernet с кадром IEEE 802.3 SNAP (протоколом доступа к подсетям). Она позволяла восстанавливать поля, используемые в версии Ethernet 2.0. Эти четыре версии поддерживаются всеми ведущими производителями оборудования 10 Мбит/с и 10/100 Мбит/с Ethernet.
Сети Ethernet используют общую среду передачи данных и множественный метод доступа к ней CSMA/CD. Среда используется для передачи данных между любыми двумя узлами сети, и любой узел имеет доступ к данным, переданным любым узлом.
Режим работы - полудуплексная передача, состоящая из этапов: прослушивание несущей, множественный доступ и передача, если сеть свободна; по окончании передачи станция может послать следующий кадр через 9,6 мкс - межкадровый интервал (IFG) [1].
Контроль передачи - распределенный; управление осуществляют сетевой адаптер и карта (NIC).
Домен коллизий - для распознавания коллизий (попыток передачи сразу несколькими станциями), время передачи кадра минимальной длины Тмин по сегменту сети должно быть больше максимального времени Тз прохождения сигнала коллизии, называемого PDV (время маршрутной задержки) или RTD (время двойного пробега). Домен коллизий, или размер сети, ограничен 2500 м (длина сегмента х число повторителей: 500 х 5 = 2500 м).
Кадр Ethernet IEEE 802.3, использующий LLC-2, состоит из 7 полей (табл. 2.).
Поле LLC имеет 3 подполя: DSAP и SSAP (точки доступа к сервису у приемника и источника длиной 1 байт) и Control - поле управления длиной 2 байта, определяющее тип используемого LLC-кадра.
Метод CSMA/CD был задуман как полудуплексный, учитывая распространение радиоволн по коаксиалу, выбранному в качестве среды передачи. Это вело к коллизиям. Появление 10Base-T на UTP и применение концентраторов давало возможность организовать дуплексный Ethernet (FDX), где нет прослушивания несущей и монопольного захвата среды передачи, а значит, не возникает коллизий. FDX удваивает скорость передачи и (как один из режимов работы) используется сейчас на любой сети Ethernet.
Быстрый Ethernet (FE) реализован в 1995 г. В 1997-м он был дополнен (версия 100Base-T2 с двумя парами UTP).
Особенности
У FE скорость выше в 10 раз, но сохранены особенности Ethernet - полудуплексный характер и формат кадра. Учитывая, что время для передачи кадра минимальной длины меньше в 10 раз, ограничен размер сети (размер домена коллизий - 205 м). В 10 раз (до 0,96 мкс) уменьшился интервал IPG, а битовый интервал (Ы) составил 10 не. Параметры алгоритма CSMA/CD и функции МАС-подуровня остались прежними.
Был внедрен коммутируемый Ethernet (SE), работающий на двух скоростях: 10 или 100 Мбит/с, что облегчало миграцию от 10- к 100-мегабитному Ethernet, но требовало согласования типов Ethernet (процедура AutoNeg).
10-мегабитный физический уровень: Ethernet имеет 5 вариантов реализации (табл. 1), см. подробнее [1-3].
Спецификации 100 Мбит/с Ethernet
Были поддержаны 5 версий FE (табл. 3) + коммутируемый вариант SE: 10/100Base-xx - стандарт IEEE 802.14 с переключением скорости порта в зависимости от скорости сегмента сети.
Код 4В/5В преобразует 4-битные блоки входной в 5-битные блоки выходной последовательности, увеличивая скорость до 125 Мбит/с. В 100Base-TX 2 пары категории 5 применяются в расчете на режим FDX. Используется биполярный 3-уровневый код MLT-3 (+1, 0, -1). Он позволяет работать на частоте 31,25 МГц, достаточной для передачи потока 125 Мбит/с (31,25 МГц х 4 бит/символ). При этом приходится использовать UTP категории 5. Для 100BaseFX (с расчетом на FDX) применяют 2 ОВ, каждое передает 125 Мбит/с (на частоте 62,5 МГц), линейный код NRZI.
FE 100Base-T4 создана для передачи 100 Мбит/с по сети 10 Мбит/с. Ethernet на UTP категории 3. При этом пришлось отказаться от FDX и использовать 3 полосы по 33,3 Мбит/с (несущая 12,5 МГц и модуляция 8В/6Т с плотностью кодирования 4/3 дают: 33,3 = 2x12,5 МГц х 4/3).
FE 100Base-T2 создана как альтернатива 100Base-T4. Она поддерживала HDX и FDX режимы работы, используя метод двойной дуплексной основополосной передачи символов по двум UTP (2 полосы по 50 Мбит/с).
GE - развитие FE, когда скорость была увеличена еще в 10 раз по сравнению с HDX-версией FE.
Особенности
В 1998 г. вышел стандарт GE IEEE 802.3z: спецификации - 1000Base-LX, 1000Base-SX и 1000Base-CX. Метод кодирования 8В/10В, скорость 1250 Мбит/с; сохранены: формат кадров и возможность работы HDX-версии CSMA/CD. В 1999-м появился стандарт IEEE 802.3ab со спецификацией 1000Base-T - HDX/FDX 1000 Мбит/с по четырем парам STP категории 5 (см. табл. 4).
Так как время передачи кадра стало меньше в 10 раз, то пришлось бы установить размер сети 20 м, что не имело смысла. Домен коллизии оставили тем же (205 м), но увеличили до 512 байт минимальный размер кадра. К кадрам меньшей длины добавляют расширение, максимум 448 байт, удаляемое при приеме. В спецификации CSMA/CD добавлен режим монопольной пакетной передачи кадров GE, посылающий пакет кадров длиной 65 536 бит (8192 байт).
Литература:
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #1, 2013
Посещений: 12710
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
