Физички слој 100Base-FX - мултимодни влакна, две влакна
Додека 10 Mbps етернет користи Манчестер кодирањеза претставување податоци при кабелски пренос, во стандард Брз етернетдефиниран е друг метод на кодирање - 4V/5V. Во овој метод, на секои 4 бита од податоците за подслојот MAC се претставени со 5 бита. Редундантниот бит дозволува да се применат потенцијални кодови кога секој од петте бита е претставен како електрични или оптички импулси. Постоењето на забранети комбинации на знаци овозможува отфрлање на погрешни знаци, што ја зголемува стабилноста на мрежите 100Base-FX/TX.
По конвертирање на 4-битни делови од MAC кодови во 5-битни делови физичко нивотие мора да бидат претставени во форма на оптички или електрични сигналиво кабелот што ги поврзува мрежните јазли. Спецификациите 100Base-FX и 100Base-TX користат различни методи за физичко кодирање за ова - NRZI и MLT-3, соодветно (како во технологијата FDDI кога се работи преку оптички влакна и изопачен пар).
Физички слој 100Base-TX - изопачен пар UTP Cat 5 или STP тип 1, два пара
Спецификацијата 100Base-TX користи кабел како медиум за пренос на податоци UTP категории 5 или STP кабел од типот 1. Максимална должинакабел во двата случаи - 100 m.
Главните разлики од спецификацијата 100Base-FX се употребата на методот MLT-3 за пренос на сигнали од 5-битни делови од 4V/5V код преку искривен пар, како и присуството на функција за автоматско преговарање за избор на портот. режим на работа. Шемата за автоматско преговарање им овозможува на два физички поврзани уреди кои поддржуваат неколку стандарди за физички слоеви, кои се разликуваат по брзината на битови и бројот на искривени парови, да го изберат најповолниот режим на работа.
Шемата за автоматско преговарање е технолошки стандард 100Base-T. дефинирано 5 различни режимиработи што можат да поддржат уреди 100Base-TX или 100Base-T4 на изопачени парови:
10Base-T full-duplex - 2 пара од категорија 3;
100Base-TX - 2 пара од категорија 5 (или тип 1A STP);
100Base-T4 - 4 пара од категорија 3;
100Base-TX full-duplex - 2 пара од категорија 5 (или тип 1A STP).
Режимот 10Base-T има најнизок приоритет во текот на преговарачкиот процес и тоа целосно дуплекс режим 100Base-T4 е највисок. Процесот на преговарање се случува кога уредот е вклучен, а исто така може да се иницира во секое време од контролниот модул на уредот.
Физички слој 100Base-T4 - UTP Cat 3 Twisted Pair, четири пара Спецификацијата 100Base-T4 е дизајнирана да овозможи брз етернет да користи постојни жици со изопачени парови од категорија 3. пропусната моќпоради симултаниот пренос на бит-стримови преку сите 4 парови кабли. Спецификацијата 100Base-T4 се појави подоцна од другите спецификации за физичкиот слој за брз етернет. Развивачите на оваа технологија првенствено сакаа да создадат физички спецификации поблиски до оние на 10Base-T и 10Base-F, кои работат на две податочни линии: два пара или две влакна. За да се имплементира работата преку два изопачени пара, моравме да се префрлиме на повеќе висококвалитетен кабелкатегорија 5.
Во исто време, развивачите на конкурентската технологија 100VG-AnyLAN првично се потпираа на работа преку кабел со изопачени парови од категорија 3; најважната предност не беше толку цената, туку фактот што веќе беше инсталиран во огромното мнозинство згради. Затоа, по објавувањето на спецификациите 100Base-TX и 100Base-FX, развивачите на технологијата Fast Ethernet имплементираа сопствена верзија на физичкиот слој за кабли со изопачени парови од категорија 3.
Наместо кодирање од 4V/5V, овој метод користи кодирање од 8V/6T, кое има потесен спектар на сигнали и, со брзина од 33 Mbit/s, се вклопува во опсегот од 16 MHz од категоријата 3 кабел со изопачени парови (при кодирање 4V/5V , спектарот на сигналот не се вклопува во овој опсег) . Секои 8 бита информации за нивото на MAC се кодирани со 6 тројни симболи, односно броеви кои имаат три состојби. Секоја тројна цифра има времетраење од 40 ns. Групата од 6 тројни цифри потоа се пренесува на еден од трите искривени парови на пренос, независно и последователно.
Четвртиот пар секогаш се користи за слушање на фреквенцијата на носителот за целите на откривање судир. Брзината на пренос на податоци на секој од трите преносни пара е 33,3 Mbps, така што вкупната брзина на протоколот 100Base-T4 е 100 Mbps. Во исто време, поради усвоениот метод на кодирање, брзината на промена на сигналот на секој пар е само 25 Mbaud, што овозможува користење на изопачениот пар од категорија 3.
Спецификацијата 100Base-TX користи UTP-категорија 5 или кабел STP тип 1 како медиум за пренос на податоци Максималната должина на кабелот во двата случаи е 100 m.
Спецификацијата за брз етернет 100Base-TX го дефинира методот на кодирање како 4V/5V. Во овој метод, на секои 4 бита од податоците за подслојот MAC (наречени симболи) се претставени со 5 бита. Редундантниот бит дозволува да се применат потенцијални кодови кога секој од петте бита е претставен како електрични или оптички импулси. Постоењето на забранети комбинации на симболи овозможува отфрлање на погрешни симболи, што ја зголемува стабилноста на мрежите со l00Base-TX.
За да се одвои рамката на етернет од симболите во мирување, се користи комбинација од симболите за разграничување на почеток (пар симболи J (11000) и K (10001) од кодот 4B/5B, а по завршувањето на рамката, Т симболот е вметнат пред првиот симбол на мирување (сл. 1.9).
Ориз. 1.9
Штом 4-битните делови од MAC кодовите ќе се претворат во 5-битни делови од физичкиот слој, тие треба да бидат претставени како оптички или електрични сигнали во кабелот што ги поврзува мрежните јазли. Спецификацијата 100Base-TX користи методи за физичко кодирање MLT-3 за ова.
Постои функција за автоматско преговарање за избирање на режимот на работа на пристаништето. Шемата за автоматско преговарање им овозможува на два физички поврзани уреди кои поддржуваат неколку стандарди за физички слоеви, кои се разликуваат по брзината на битови и бројот на искривени парови, да го изберат најповолниот режим на работа. Вообичаено, процедурата за автоматско преговарање се случува кога ќе поврзете мрежен адаптер, кој може да работи со брзина од 10 и 100 Mbit/s, на центар или прекинувач.
Шемата за автоматско преговарање опишана подолу е стандард во технологијата 100Base-T денес. Шемата за автоматско преговарање усвоена како стандард првично беше предложена од National Semiconductor под името NWay.
Моментално се дефинирани вкупно 5 различни режими на работа кои можат да поддржуваат уреди l00Base-TX или 100Base-T4 на изопачени парови:
- 10Base-T - 2 пара од категорија 3;
- 10Base-T full-duplex - 2 пара од категорија 3;
- 100Base-TX - 2 пара од категорија 5 (или тип 1A STP);
- 100Base-T4 - 4 пара од категорија 3;
- 100Base-TX full-duplex - 2 пара од категорија 5 (или тип 1A STP).
Режимот 10Base-T има најмал приоритет во процесот на преговарање, а 100Base-TX full-duplex режимот има највисок. Процесот на преговарање се случува кога уредот е вклучен, а исто така може да се иницира во секое време од контролниот модул на уредот.
Уредот што го започнал процесот на автоматско преговарање му испраќа на својот партнер пакет со специјален пулс на брза врска (FLP), кој содржи 8-битен збор што го кодира предложениот режим на интеракција, почнувајќи со највисок приоритет поддржан од овој јазол.
Ако врсниот јазол ја поддржува функцијата за автоматско преговарање и може да го поддржи и предложениот режим, тој реагира со излив на FLP импулси, во кои потврдува овој режим, и тука завршуваат преговорите. Ако партнерскиот јазол може да поддржи помалку приоритетен режим, потоа го означува во одговорот и овој режим е избран како работен. Јазол кој поддржува само l0Base-T технологија испраќа пулсирања од Манчестер на секои 16 ms за да го провери интегритетот на врската што го поврзува со соседниот јазол. Таквиот јазол не го разбира барањето FLP што му го прави јазолот со функцијата за автоматско преговарање и продолжува да ги испраќа своите импулси. Јазол кој прима само импулси за континуитет на линијата како одговор на барање FLP разбира дека неговиот партнер може да работи само користејќи го стандардот 10Base-T и го поставува овој режим на работа за себе.
| Физички интерфејс | 100Base-FX | 100Base-TX | 100Base-T4 |
| Порта на уредот | Дуплекс SC | RJ-45 | RJ-45 |
| Медиум за пренос | Оптичко влакно | изопачен пар UTP Cat. 5 |
Twisted Pair UTP Cat. 3,4,5 |
| Сигнален дијаграм | 4B/5B | 4B/5B | 8B/6T |
| Битно Кодирање |
NRZI | MLT-3 | NRZI |
| Број на искривени парови/влакна | 2 влакна | 2 извртени пара | 4 извртени парови |
| Должина на сегментот | до 412 m(mm) до 2 km (mm)* до 100 km (sm)* |
до 100 m | до 100 m |
| Ознаки:
mm - мултимодни влакна, sm - едномодни влакна, * - посочените растојанија може да се постигнат само со дуплекс режим на комуникација. |
|||
100Base-FX
Стандардот на овој интерфејс со оптички влакна е целосно идентичен со стандардот FDDI PMD, за кој детално се дискутира во Поглавје 6. Главниот оптички конектор на стандардот 100Base-FX е Duplex SC. Интерфејсот дозволува дуплекс каналкомуникации.
100Base-TX
Стандардот на овој физички интерфејс бара употреба на незаштитен кабел со изопачени парови од категоријата не помала од 5. Тој е целосно идентичен со стандардот FDDI UTP PMD, кој исто така е детално разгледан во Поглавје 6. Физичката порта RJ-45, како во стандардот 10Base-T, може да биде од два вида: MDI (мрежни картички, работни станици) и MDI-X (Брз етернет повторувач, прекинувачи). Една MDI порта може да биде присутна на брз етернет повторувач. За пренос преку бакарен кабел, се користат паровите 1 и 3 Паровите 2 и 4 се бесплатни. Приклучокот RJ-45 на мрежната картичка и на прекинувачот може да поддржува, заедно со режимот 100Base-TX, режимот 10Base-T или функцијата за автоматско откривање брзина. Повеќето модерни мрежни картички и прекинувачи ја поддржуваат оваа функција преку портите RJ-45 и исто така можат да работат во целосно дуплекс режим.
100Base-T4
Овој тип на интерфејс ви овозможува да обезбедите полудуплекс комуникациски канал преку искривен пар UTP Cat.3 и повисоко. Тоа е токму можноста за пренос на претпријатие од Стандард за етернетна стандардот Fast Ethernet без радикална замена на постоечкиот кабелски системврз основа на UTP Cat.3 треба да се смета за главна предност на овој стандард.
За разлика од стандардот 100Base-TX, каде што само два изопачени пара од кабелот се користат за пренос, стандардот 100Base-T4 ги користи сите четири пара (сл. 3а). Покрај тоа, кога комуницирате работна станицаи повторувач преку прав кабел, податоците од работната станица до повторувачот одат преку изопачените парови 1, 3 и 4, и во обратна насока- на паровите 2, 3 и 4. Паровите 1 и 2 се користат за откривање на судир слично на етернет стандардот. Останатите два пара 3 и 4 можат наизменично да го пренесуваат сигналот во една или друга насока во зависност од командите. Брзината на битови по канал е 33,33 Mbit/s.
Кодирање на знаци 8B/6T.Ако се користи кодирање Манчестер, бит-стапката по искривен пар би била 33,33 Mbps, што ја надминува границата од 30 MHz за такви кабли. Ефективно намалување на фреквенциите на модулација се постигнува ако, наместо директен (2-ниво) бинарен код, се користи код од 3 нивоа (тројна). Овој код е познат како 8B6T;тоа значи дека пред да се случи преносот, секое множество од 8 бинарни битови (карактер) најпрво се конвертира според одредени правила во 6 тројни (3-нивоа) симболи. Користејќи го примерот прикажан на сл. 3б, можете да ја одредите брзината на симболот на сигналот од 3 нивоа:
чија вредност не ја надминува утврдената граница.
Интерфејсот 100Base-T4 има еден значаен недостаток - основната неможност за поддршка на режимот на дуплекс пренос. И ако за време на изградбата мали мрежиБрз етернет со помош на репетитори, 100Base-TX нема предности во однос на 100Base-T4 (постои домен на судир, чија пропусност не е поголема од 100 Mbit/s), тогаш кога се градат мрежи со помош на прекинувачи, недостатокот на 100Base-T4 интерфејсот станува очигледен и многу сериозен. Затоа, овој интерфејс не е толку распространет како 100Base-TX и 100Base-FX.
Мрежите со оптички влакна во нашиот регион, како црниот кавијар, не се користат во голема побарувачка. Меѓутоа, каде зборуваме заза безбедноста на информациите, имунитетот на висока бучава или за надминување на ограничувањата на растојанието на топологијата, нема друг избор.
Малку е веројатно дека ќе се случи погрешна изјавакаква победничка поворка Етернет технологиизапочна со доаѓањето на стандардите 10Base-T за кабли со изопачени парови. Една од главните причини за ова беше поставувањето на UTP 3 или UTP 5 каблите во зградите во изградба стандардно (се разбира, зборуваме за Запад). Серијата 10Base-F стандарди за оптички влакна беше логично продолжување на стандардите 10Base-T. Но, додека инкременталната миграција до стандардот 100Base-T за мрежи со изопачени парови генерално не беше проблем, тоа не беше случај за мрежите со оптички влакна поради некомпатибилноста на соодветните стандарди за бранова должина: 850 nm за 10Base-F и 1300 µm за 100Base -FX.
Во исто време, инсталирана основа од 10-мегабитни оптички влакна Етернет мрежисе покажа дека е доволно за да се обезбеди потребен притисокна индустријата. Обидите да се создаде проект во рамките на групата IEEE 802.3 за да се реши овој проблем беа неуспешни, а производителите заинтересирани за развој на соодветен стандард организираа група под покровителство на TIA (Асоцијација за телекомуникациска индустрија). Групата TIA се надева дека стандардот што го развива, наречен 100Base-SX (S е кратка бранова должина), на крајот ќе биде усвоен од IEEE.
Од една или друга причина, 10-мегабитните Ethernet мрежи не добија доволно внимание на страниците на нашето неделно списание и сега е можност подетално да зборуваме за оваа технологија. Најверојатно, за повеќето наши читатели ова ќе биде само од историски интерес, но описот на релевантните стандарди не само што ќе ја пополни празнината, туку и ќе помогне да се разјасни суштината на проблемот.
Основни својства на оптичкиот кабел
Пред да продолжиме со описот на стандардите 10Base-F, да се задржиме на некои структурни карактеристики и својства на оптичкото влакно кои се неопходни за понатамошна дискусија. Од карактеристики на дизајнотважно само за нас работна површинакабел, имено јадрото и обвивката (не е заштитна). Јадрото е направено од кварцно стакло или оптичка пластика и има висок коефициентрефракција. Облогата што го затвора јадрото има помал индекс на рефракција. Така, зракот што се шири во јадрото доживува целосна внатрешна рефлексија на границата на медиумите.
Постојат два главни типа на кабел со оптички влакна: еден режим и мулти-режим. Нивните оптички својства се одредуваат според дијаметарот на јадрото. Најтипичните големини се 8,3 µm за едномодни влакна, 50 или 62,5 µm за мултимодни и 125 µm за обложување. Кабелот е означен со овие два броја, означени преку кос (на пример, 8,3/125 за едномодни влакна или 62,5/125 за мултимодни).
Едномодни оптичко влакно може да пропагира зрак со една специфична фреквенција (еден режим) без значително слабеење, додека мултимодно влакно може да носи зраци од прилично широк опсег на фреквенции (многу режими).
За разлика од монохроматското зрачење, во случај на едномодни влакна, предавателот за мултимодни влакна емитира светлина во одреден тесен фреквентен опсег. Зраците влегуваат во јадрото под малку различни агли, што резултира со неусогласени должини на патеката. Ова води до фактот дека тие пристигнуваат до приемникот во различни времиња, формирајќи ефект наречен модална дисперзија, што предизвикува деградација на сигналот. Ова не се случува во едномодни влакна, така што е во состојба да го пренесува сигналот на подолги растојанија. Мултимодното влакно има два таканаречени прозори за транспарентност, односно две бранови должини со релативно мало слабеење: кратка бранова должина - околу 850 nm (праг на видливиот спектар) и долга бранова должина - приближно 1300 nm (инфрацрвен спектар).
Кратка историја на оптички етернет стандарди
Да потсетиме дека зборуваме за „бавна“, 10-мегабитна Ethernet технологија. Првиот оптички стандард, наречен Fiber Optic Inter-Repeater Link (FOIRL), беше усвоен во 1987 година како дел од спецификацијата на повторувачот. Тој беше дизајниран да обезбеди комуникација од точка до точка помеѓу два релативно оддалечени (до 1 км) повторувачи. Стандардот поддржуваше проток од 10 Mbps преку два мултимода кабли со оптички влакна, формирајќи дуплекс канал и користеше зрачење со должина од 850 nm.
Неколку години подоцна, стандардот 10Base-F беше усвоен со истиот медиум за пренос и бранова должина, компатибилен наназад со FOIRL. Идентификаторот 10Base-F се однесуваше на група од три типа оптички сегменти: 10Base-FL, 10Base-FB и 10Base-FP, кои беа некомпатибилни еден со друг преку оптичките интерфејси. Сега да преминеме на краток опис на нив.
10 База-ФЛ(Fiber Link) - стандардот е развиен за да го замени ФОИРЛ. Поддржува должина на сегменти до 2 km. Оваа технологија ви овозможува да поврзете два компјутери, два повторувачи или компјутер и повторувач. Сите сегменти 10Base-FL се поврзувања од точка до точка со примопредавател на секој крај. Компјутерот е поврзан со медиумот за пренос (во типичен случај- до два кабли со оптички влакна 62.5/125) со помош на надворешен трансивер, и мрежна картичкакомпјутер - до трансиверот со помош на кабел AUI (Attachment Unit Interface). Приемот и преносот се вршат преку посебни кабли, што ви овозможува опционално да организирате дуплекс канал. Во целосно дуплекс режим, 10Base-FL може да поддржува сегменти поголеми од 2 km, бидејќи нема повеќе временски ограничувања наметнати од можноста за судири. На пример, кога се користи висококвалитетно мултимодно оптичко влакно, должината на сегментот може да достигне 5 km.
10 База-ФБ(Fiber Backbone) - оваа технологија беше развиена исклучиво за поврзување на два повторувачи и не дозволуваше директно поврзување помеѓу компјутерот и повторувачот. Покрај поддршката за должина на поединечни сегменти до 2 km, технологијата овозможи да се зголеми бројот на повторувачи што може да се користат во мрежата. Ова беше постигнато со помош на специјален протокол за синхронизација. Стандардот ги користеше истите типови на кабли и конектори како 10Base-FL, но портите на двата типа на повторувачи не можеа директно да се поврзат поради различните сигнални протоколи. 10Base-FB исто така не поддржуваше целосно дуплекс режим.
10 База-ФП(Fiber Passive) - Имплементацијата на оваа спецификација е пасивен ѕвезден систем. Неговиот „зрак“ може да достигне должина од 500 m, а неговиот центар може да поврзе до 33 компјутери. Бидејќи хабот не бара струја, оваа технологија е идеална за места каде што не може да се испорача електрична енергија. Уредот прима оптички сигналод специјален 10Base-FP примопредавател и рамномерно го дистрибуира низ сите други приклучени на него примопредаватели, вклучувајќи го и оној од кој е примен сигналот. Технологијата не поддржува дуплекс режим и воопшто не се користи нашироко.
Еве кратко резиме за тоа каква беше инсталираната база на 10-мегабитни Ethernet оптички мрежи од технолошка гледна точка. Имаше три пречки за мигрирање на Fast Ethernet во оваа ситуација:
Стандардите 10Base-FL и 100Base-FX се некомпатибилни во бранова должина (850 и 1300 nm, соодветно);
некомпатибилноста не дозволи користење на шемата за автопреговарање, која е потребна за инкрементална миграција;
Почетните трошоци за распоредување мрежи на мултимодни влакна се повисоки отколку во случајот со бакарни жици.
Се разбира, се поставува фер прашање: зошто, при развивањето на стандардите за оптички влакна Fast Ethernet 100Base-FX, брановата должина од 850 nm не беше усвоена за цели на компатибилност? Но, факт е дека кога комисијата за стандарди почна да работи на Fast Ethernet во раните 90-ти, технологијата од 100 Mbps веќе постоеше, користејќи изопачени парови и оптички влакна како медиум за пренос. Ова е FDDI. Беше погодно (и практично) да се користи докажана технологија. Затоа, стандардите Fast Ethernet 100Base-TX (извртени парови) и 100Base-FX (влакно) го користат истиот физички слој FDDI, кој одредува бранова должина од 1300 nm.
100Base-SX стандард
Главната мотивација за развивање на новиот стандард беше да се обезбеди постепена миграција (а со тоа и пониска цена) на Fast Ethernet за претходна генерација на оптички етернет мрежи. Како што е наведено погоре, стандардот 100Base-FX не поддржува бранова должина од 850 nm, што изгледа сосема смешно, бидејќи оптичките компоненти за технологиите 10 и 100 Mbps се целосно идентични. Ова значи дека примопредавателите за двете технологии имаат приближно иста цена со десеткратна разлика во поддржаните брзини.
Предложениот стандард 100Base-SX се состои од два главни дела. Првиот дел го опишува подслојот зависен од физичкиот медиум за пренос - Physical Medium Dependent (PMD). Обезбедува брзина на пренос од 100 Mbps и користи светлина со бранова должина од 850 nm (номинална). Главните барања на стандардот се како што следува:
тип на влакна - мултимодни, 50/125 или 62,5/125;
максимално слабеење - 3,75 dB/km;
минимален модален опсег - 160 MHz на 1 km;
тип на конектор - ST или SC;
минимално растојание - 500 m.
Вториот дел се однесува на сигнализацијата на физичкиот слој (во протоколарна смисла), со чија помош мора да се обезбеди режим на автоматско преговарање. Како и со изопачениот пар, овој дел е опционален.
Поради ограничувањата на растојанието, стандардот не се смета за решение за 'рбетот, иако се разбира ништо не ја спречува неговата употреба за оваа намена во случај на кратки растојанија.
Првото гласање за предложениот стандард (SP-4360) се одржа во ТИА кон крајот на февруари 1999 година. Оттогаш, нема технички проблемине се очекува. Ратификацијата на стандардот се очекува кон крајот на оваа година. Предложениот стандард е поддржан од повеќе од 25 компании. Некои од нив веќе објавија производи пред-издавање, многу се во процес на развој. Од очигледни причини, оваа технологија веројатно нема да забележи широка употреба во нашиот регион, но за оние организации кои инсталирале мрежи 10Base-FL во минатото, може да се постигнат значителни заштеди со потребното трпение.
Брз етернет
Брз етернет - спецификацијата IEEE 802.3 u, официјално усвоена на 26 октомври 1995 година, го дефинира протоколниот стандард слој на врсказа мрежи кои работат со помош на бакарни и оптички кабли со брзина од 100 Mb/s. Нова спецификацијае наследник на IEEE 802.3 Ethernet стандардот, користејќи ист формат на рамка, механизам за пристап до медиумите CSMA/CD и топологија на ѕвезди. Еволуцијата влијаеше на неколку елементи на конфигурацијата на физичкиот слој за да го зголеми капацитетот, вклучувајќи ги типовите на кабли, должините на сегментите и бројот на хабови.
Структура на брз етернет
За подобро да ја разбереме операцијата и да ја разбереме интеракцијата на елементите за брз етернет, да се свртиме на Слика 1.
Слика 1. Брз етернет систем
Подслој за контрола на логичка врска (LLC).
Во спецификацијата IEEE 802.3 u, функциите на слојот за врски се поделени на два подслоеви: управување логичка врска(LLC) и слој за пристап до медиуми (MAC), за кои ќе се дискутира подолу. ДОО, чии функции се дефинирани IEEE стандард 802.2 всушност обезбедува интерконекција со протоколи повеќе високо ниво, (на пример, со IP или IPX), обезбедувајќи различни комуникациски услуги:
- Услуга без воспоставување врска и потврди за прием.Едноставна услуга која не обезбедува контрола на протокот на податоци или контрола на грешки и не гарантира правилно доставување на податоците.
- Услуга базирана на поврзување.Апсолутно сигурна услуга, што обезбедува правилна испорака на податоци преку воспоставување врска со системот за примање пред да започне преносот на податоци и користејќи механизми за контрола на грешки и контрола на протокот на податоци.
- Услуга без поврзување со потврди за прием.Услуга со среден комплекс што користи пораки за потврда за да обезбеди гарантирана испорака, но не воспоставува врска пред да ги пренесе податоците.
На системот за испраќање, податоците што се пренесуваат од протоколот за мрежниот слој прво се инкапсулираат од подслојот LLC. Стандардот ги нарекува Protocol Data Unit (PDU). Кога PDU се пренесува на подслојот MAC, каде што повторно е опкружен со информации за заглавието и објавата, од таа точка натаму технички може да се нарече рамка. За Ethernet пакет, ова значи дека рамката 802.3 содржи три бајти LLC заглавие како додаток на податоците за мрежниот слој. Така, максималната дозволена должина на податоци во секој пакет е намалена од 1500 на 1497 бајти.
Заглавието на ДОО се состои од три полиња:
Во некои случаи, рамките на ДОО играат мала улога во процесот на мрежната комуникација. На пример, на мрежа што користи TCP/IP заедно со други протоколи, единствената функција на LLC може да биде да дозволи 802.3 рамки да содржат SNAP заглавие, како Ethertype, што го означува протоколот за мрежниот слој на кој треба да се испрати рамката. Во овој случај, сите ДОО PDU го користат форматот на ненумерирани информации. Сепак, другите протоколи на високо ниво бараат понапредни услуги од ДОО. На пример, сесиите на NetBIOS и неколку протоколи NetWare користат услуги ориентирани кон поврзување LLC пошироко.
Заглавие на SNAP
Системот за примање треба да одреди кој протокол на мрежниот слој треба да ги прима дојдовните податоци. 802.3 пакети во рамките на PDU на LLC користат друг протокол наречен Под-МрежаПристапПротокол (SNAP (Протокол за пристап до подмрежа).
Заглавието SNAP е долго 5 бајти и се наоѓа веднаш по заглавието LLC во полето за податоци на рамката 802.3, како што е прикажано на сликата. Заглавието содржи две полиња.
Код на организацијата.Организацијата или ID на добавувачот е поле од 3 бајти што ја зема истата вредност како и првите 3 бајти од MAC адресата на испраќачот во заглавието 802.3.
Локален код.Локалниот код е поле од 2 бајти што е функционално еквивалентно на полето Ethertype во заглавието на Ethernet II.
Подслој за преговори
Како што беше кажано претходно, Брзиот етернет е еволуиран стандард. MAC дизајниран за интерфејсот AUI мора да се конвертира за интерфејсот MII што се користи во Fast Ethernet, за што е дизајниран овој подслој.
Контрола на пристап до медиуми (MAC)
Секој јазол на Fast Ethernet мрежа има контролер за пристап до медиумите (МедиумиПристапКонтролор- MAC). MAC е клучен во Fast Ethernet и има три цели:
Најважната од трите задачи на MAC е првата. За било кој мрежна технологијакоја користи општа срединаПравилата за пристап до медиумите, кои одредуваат кога еден јазол може да пренесе, се негова главна карактеристика. Неколку IEEE комитети се вклучени во развивањето правила за пристап до медиумот. Комитетот 802.3, кој често се нарекува етернет комитет, ги дефинира LAN стандардите кои користат правила т.н. CSMA/ЦД(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - повеќекратен пристап со сензори за превозник и детекција на судир).
CSMS/CD се правила за пристап до медиумите и за етернет и за брз етернет. Токму во оваа област двете технологии целосно се совпаѓаат.
Бидејќи сите јазли во Fast Ethernet го делат истиот медиум, тие можат да пренесуваат само кога ќе дојде редот. Оваа редица е одредена од правилата CSMA/CD.
CSMA/CD
Fast Ethernet MAC контролерот го слуша операторот пред да емитува. Носачот постои само кога се пренесува друг јазол. Слојот PHY детектира присуство на носител и генерира порака до MAC. Присуството на носител покажува дека медиумот е зафатен и јазолот за слушање (или јазлите) мора да попуштат на оној што предава.
MAC што има рамка за пренос мора да почека одредено минимално време по завршувањето на претходната рамка пред да ја пренесе. Овој пат се вика интерпакетен јаз(IPG, интерпакетен јаз) и трае 0,96 микросекунди, односно десетина од времето на пренос на обичен етернет пакет со брзина од 10 Mbit/s (IPG е единечен временски интервал, секогаш дефиниран во микросекунди, а не во бит време ) Слика 2.
Слика 2. Интерпакетен јаз
По завршувањето на пакетот 1, од сите LAN јазли се бара да чекаат за IPG време пред да можат да пренесат. Временскиот интервал помеѓу пакетите 1 и 2, 2 и 3 на сл. 2 е IPG време. Откако пакетот 3 ќе заврши со преносот, ниту еден јазол нема материјал за обработка, така што временскиот интервал помеѓу пакетите 3 и 4 е подолг од IPG.
Сите мрежни јазли мора да се усогласат со овие правила. Дури и ако еден јазол има многу рамки за пренос и овој јазол е единствениот што пренесува, тогаш по испраќањето на секој пакет мора да почека барем, IPG време.
Ова е делот CSMA од правилата за пристап до медиумите за брз етернет. Накратко, многу јазли имаат пристап до медиумот и го користат носачот за да го следат неговото зафаќање.
Раните експериментални мрежи ги користеа овие правила, а мрежите работеа многу добро. Сепак, користењето само на CSMA создаде проблем. Честопати два јазли, кои имаа пакет за пренос и чекајќи го времето на IPG, почнаа да се пренесуваат истовремено, што доведе до оштетување на податоците од двете страни. Оваа ситуација се нарекува судир(судир) или конфликт.
За да се надмине оваа пречка, раните протоколи користеа прилично едноставен механизам. Пакетите беа поделени во две категории: команди и реакции. Секоја команда испратена од јазол бара одговор. Ако не бил примен одговор некое време (наречен период на време-аут) по испраќањето на командата, тогаш оригиналната команда се издава повторно. Ова може да се случи неколку пати (максималниот број на тајмаути) пред јазолот што испраќа ја сними грешката.
Оваа шема може да работи совршено, но само до одредена точка. Појавата на конфликти резултираше со нагло намалување на перформансите (обично се мери во бајти во секунда), бидејќи јазлите често беа неактивен чекајќи одговори на командите кои никогаш не стигнаа до нивната дестинација. Мрежниот метеж и зголемувањето на бројот на јазли се директно поврзани со зголемување на бројот на конфликти и, следствено, намалување на перформансите на мрежата.
Раните мрежни дизајнери брзо најдоа решение за овој проблем: секој јазол мора да одреди дали пренесениот пакет е изгубен со откривање на судир (наместо да чека одговор кој никогаш не доаѓа). Ова значи дека пакетите изгубени поради судир мора веднаш да се препратат пред да истече времето. Ако јазолот го пренел последниот бит од пакетот без да предизвика судир, тогаш пакетот бил успешно пренесен.
Методот за сензорирање на носител може добро да се комбинира со функцијата за откривање судир. Судирите сè уште продолжуваат да се случуваат, но тоа не влијае на перформансите на мрежата, бидејќи јазлите брзо се ослободуваат од нив. Групата DIX, имајќи развиено правила за пристап за медиумот CSMA/CD за етернет, ги формализираше во форма едноставен алгоритам- Слика 3.
Слика 3. оперативен алгоритам CSMA/CD
Уред за физички слој (PHY)
Бидејќи Fast Ethernet може да користи различни типови на кабли, секоја средина бара уникатна пред-конверзијасигнал. Потребна е и конверзија за ефикасен пренос на податоци: да се направи пренесениот код отпорен на пречки, можни загуби, или изобличување на неговите поединечни елементи (бауд), за да се обезбеди ефикасна синхронизација на генераторите на часовникот на страната што предава или прима.
Подслој за кодирање (PCS)
Кодира/декодира податоци кои доаѓаат од/до слојот MAC користејќи алгоритми или .
Поднивоа на физичка поврзаност и зависност од физичката средина (PMA и PMD)
Подслоевите PMA и PMD комуницираат помеѓу подслојот PSC и интерфејсот MDI, обезбедувајќи генерирање во согласност со методот на физичко кодирање: или.
Подслој за автоматско преговарање (AUTONEG)
Подслојот за автоматско преговарање дозволува две комуникациски порти автоматски да избираат најмногу ефикасен режимработа: full-duplex или half-duplex 10 или 100 Mb/s. Физички слој
Стандардот за брз етернет дефинира три типа на медиум за етернет сигнализација од 100 Mbps.
- 100Base-TX - два изопачени пара жици. Преносот се врши во согласност со стандардот за пренос на податоци во изопачен физички медиум, развиен од ANSI (Американски национален институт за стандарди - Американски национален институт за стандарди). Извитканиот кабел за податоци може да биде заштитен или незаштитен. Користи 4V/5V алгоритам за кодирање на податоци и метод на физичко кодирање MLT-3.
- 100Base-FX - две јадра на оптички кабел. Преносот исто така се врши во согласност со Стандардот за комуникации за оптички влакна развиен од ANSI. Користи алгоритам за кодирање податоци од 4V/5V и метод на физичко кодирање NRZI.
Спецификациите 100Base-TX и 100Base-FX се познати и како 100Base-X
- 100Base-T4 е специфична спецификација развиена од комитетот IEEE 802.3u. Според оваа спецификација, преносот на податоци се врши преку четири изопачени парови телефонски кабел, кој се нарекува Категорија 3 UTP кабел Користи 8V/6T алгоритам за кодирање на податоци и метод на физичко кодирање NRZI.
Дополнително, стандардот за брз етернет вклучува препораки за користење на заштитен кабел со изопачени парови од категорија 1, што е стандарден кабел, традиционално се користи во мрежи Токен прстен. Организација на поддршка и препораки за употреба STP кабелво Fast Ethernet мрежите обезбедуваат патека до Fast Ethernet за клиентите со STP кабли.
Спецификацијата за брз етернет, исто така, вклучува механизам за автоматско преговарање што овозможува портата на домаќинот автоматски да се конфигурира на брзина на податоци од 10 или 100 Mbit/s. Овој механизам се заснова на размена на низа пакети со хаб или прекинувач порта.
100Base-TX околина
Медиумот за пренос 100Base-TX користи два изопачени пара, при што еден пар се користи за пренос на податоци, а другиот за примање. Бидејќи спецификацијата ANSI TP - PMD содржи и заштитени и незаштитени кабли со изопачени парови, спецификацијата 100Base-TX вклучува поддршка и за незаштитени и за заштитени кабли со изопачени парови, типови 1 и 7.
MDI (средно зависен интерфејс) конектор
Интерфејсот за поврзување 100Base-TX, во зависност од околината, може да биде еден од двата вида. За незаштитени кабли со изопачени парови, MDI конекторот мора да биде конектор со осум пински RJ 45 мора да биде Користете го IBM Type 1 STP конекторот, кој е заштитен DB9 конектор. Овој конектор обично се користи во мрежите Token Ring.
Категорија 5(д) UTP кабел
Медиумскиот интерфејс UTP 100Base-TX користи два пара жици. За да се минимизира прекршувањето и можното изобличување на сигналот, преостанатите четири жици не треба да се користат за пренесување сигнали. Сигналите за пренос и примање за секој пар се поларизирани, при што едната жица го пренесува позитивниот (+) сигнал, а другата жица го пренесува негативниот (-) сигнал. Кодирањето на бојата на жиците на кабелот и броевите на пиновите на конекторот за мрежата 100Base-TX се дадени во табелата. 1. Иако слојот 100Base-TX PHY беше развиен по усвојувањето на стандардот ANSI TP-PMD, броевите на пиновите на конекторот RJ 45 беа променети за да одговараат на жиците што веќе се користат во стандардот 10Base-T. Стандардот ANSI TP-PMD користи пинови 7 и 9 за примање податоци, додека стандардите 100Base-TX и 10Base-T користат пинови 3 и 6 за оваа намена Овој распоред овозможува користење на 100Base-TX адаптери наместо 10 Base адаптери. Т и поврзете ги на истите кабли од категорија 5 без да ги менувате жиците. Во RJ 45 конекторот, употребените парови жици се поврзани со пиновите 1, 2 и 3, 6. За правилна врскажиците треба да бидат водени од нив кодирани во боја.
Табела 1. Доделување на пиновите на конекторотMDIкабелUTP100Base-TX
Јазлите комуницираат едни со други со размена на рамки. Во Fast Ethernet, рамката е основна единица за комуникација преку мрежа - секоја информација пренесена помеѓу јазлите се става во полето за податоци на една или повеќе рамки. Препраќањето рамки од еден до друг јазол е можно само ако постои начин единствено да се идентификуваат сите мрежни јазли. Затоа, секој јазол на LAN има адреса наречена нејзина MAC адреса. Оваа адреса е единствена: нема два јазли локална мрежане може да ја има истата MAC адреса. Згора на тоа, во ниту еден од LAN технологии(со исклучок на ARCNet) ниту еден јазол во светот не може да има иста MAC адреса. Секоја рамка содржи најмалку три главни информации: адреса на примачот, адреса на испраќачот и податоци. Некои рамки имаат други полиња, но само трите наведени се задолжителни. Слика 4 ја прикажува структурата на рамката за брз етернет.
Слика 4. Структура на рамкатаБрзоЕтернет
- адресата на примачот- се означува адресата на јазолот што ги прима податоците;
- адреса на испраќачот- се означува адресата на јазолот што ги испратил податоците;
- должина/тип(L/T - Должина/Тип) - содржи информации за видот на пренесените податоци;
- проверка на рамката(PCS - Frame Check Sequence) - дизајнирана да ја провери исправноста на рамката добиена од јазолот што прима.
Минималната големина на рамката е 64 октети или 512 бита (термини октетИ бајт -синоними). Максималната големина на рамката е 1518 октети или 12144 бита.
Адресирање на рамка
Секој јазол на Fast Ethernet мрежа има единствен број, кој се нарекува MAC адреса или адреса на домаќинот. Овој број се состои од 48 бита (6 бајти), се доделува на мрежниот интерфејс за време на производството на уредот и се програмира за време на процесот на иницијализација. Затоа, мрежните интерфејси на сите LAN мрежи, со исклучок на ARCNet, кој користи 8-битни адреси доделени од мрежниот администратор, имаат вградена единствена MAC адреса, различна од сите други MAC адреси на Земјата и доделена од производителот во договор со IEEE.
За да го олесни процесот на управување со мрежните интерфејси, IEEE предложи да се подели 48-битното поле за адреса на четири дела, како што е прикажано на слика 5. Првите два бита од адресата (битови 0 и 1) се знаменца од типот на адреса. Вредноста на знаменцата одредува како се толкува адресниот дел (битови 2 - 47).
Слика 5. Формат на MAC адреса
Се повикува битот I/G Поле за избор на индивидуална/групна адресаи покажува за каков тип на адреса (индивидуална или групна) станува збор. Уникаст адресата е доделена на само еден интерфејс (или јазол) на мрежата. Адресите со I/G бит поставен на 0 се MAC адресиили адреси на јазли.Ако I/O битот е поставен на 1, тогаш адресата припаѓа на групата и обично се повикува адреса на повеќе точки(мултикаст адреса) или функционална адреса(функционална адреса). Групната адреса може да се додели на еден или повеќе LAN мрежни интерфејси. Рамките испратени до мултикаст адреса се примаат или копираат од сите LAN мрежни интерфејси што ја имаат. Multicast адресите овозможуваат праќање рамка до подмножество јазли на локална мрежа. Ако I/O битот е поставен на 1, тогаш битовите од 46 до 0 се третираат како мултикаст адреса наместо како полиња U/L, OUI и OUA на обична адреса. Се нарекува U/L битот универзално/локално контролно знамеи одредува како адресата била доделена на мрежниот интерфејс. Ако и I/O и U/L битовите се поставени на 0, тогаш адресата е единствениот 48-битен идентификатор опишан претходно.
OUI (организациски единствен идентификатор - организациски единствен идентификатор). IEEE доделува еден или повеќе OUI на секој производител на мрежен адаптер и интерфејс. Секој производител е одговорен за правилното доделување на OUA (организациски единствена адреса - организациска единствена адреса),што мора да го има секој уред создаден од него.
Кога е поставен U/L битот, адресата е локално контролирана. Ова значи дека не е поставено од производителот на мрежниот интерфејс. Секоја организација може да создаде своја MAC адреса за мрежен интерфејс со поставување на битот U/L на 1 и битовите од 2 до 47 на одредена избрана вредност. Мрежен интерфејс, откако ја доби рамката, прво ја декодира адресата на примачот. Кога битот за влез/излез во адресата е поставен, слојот MAC ќе ја прими рамката само ако одредишната адреса е во список што го одржува домаќинот. Оваа техника овозможува еден јазол да испрати рамка до многу јазли.
Се вика специјална адреса за повеќе точки адреса на емитување.Во 48-битна IEEE адреса за емитување, сите битови се поставени на 1. Ако рамката се пренесува со адреса за емитување одредиште, тогаш сите јазли на мрежата ќе ја примат и обработуваат.
Должина/тип на поле
Полето L/T (должина/тип) се користи за две различни цели:
- да се одреди должината на полето за податоци за рамката, со исклучок на какво било полнење со празни места;
- за означување на типот на податоци во полето за податоци.
Вредноста на полето L/T, која е помеѓу 0 и 1500, е должината на полето за податоци за рамката; повисока вредност го означува типот на протоколот.
Општо земено, полето L/T е историски остаток од стандардизацијата на Ethernet во IEEE, што доведе до голем број проблеми со компатибилноста на опремата објавена пред 1983 година. Сега Ethernet и Fast Ethernet никогаш не користат L/T полиња. Наведеното поле служи само за координација со софтверот што ги обработува рамките (односно со протоколите). Но, единствениот вистински стандардна наменаПолето L/T треба да се користи како поле за должина - спецификацијата 802.3 дури и не ја споменува нејзината можна употреба како поле за тип на податоци. Стандардот вели: „Рамите со вредност на полето за должина поголема од онаа наведена во клаузула 4.4.2 може да се игнорираат, да се отфрлат или да се користат приватно. Користењето на овие рамки е надвор од опсегот на овој стандард“.
За да го сумираме кажаното, забележуваме дека полето L/T е примарниот механизам со кој тип на рамка.Рамки Fast Ethernet и Ethernet во кои должината е одредена со вредноста на полето L/T (L/T вредност 802,3, рамки во кои типот на податоци е поставен според вредноста на истото поле (L/T вредност > 1500) се нарекуваат рамки Етернет- IIили ДИКС.
Поле со податоци
Во полето за податоцисодржи информации што еден јазол ги испраќа на друг. За разлика од другите полиња кои чуваат многу специфични информации, полето за податоци може да содржи речиси секоја информација, се додека нејзината големина е најмалку 46 и не повеќе од 1500 бајти. Протоколите одредуваат како се форматира и интерпретира содржината на полето за податоци.
Ако е неопходно да се испратат податоци помали од 46 бајти во должина, слојот LLC додава бајти со непозната вредност, т.н. незначителни податоци(податоци од подлогата). Како резултат на тоа, должината на полето станува 46 бајти.
Ако рамката е од типот 802.3, тогаш полето L/T ја означува количината на валидни податоци. На пример, ако се испрати порака од 12 бајти, тогаш полето L/T ја складира вредноста 12, а полето за податоци содржи 34 дополнителни незначителни бајти. Додавањето на непотпишани бајти го иницира слојот Fast Ethernet LLC и обично се имплементира во хардвер.
Објектите на ниво на MAC не ја поставуваат содржината на полето L/T - тоа го прави софтвер. Поставувањето на вредноста на ова поле речиси секогаш го прави двигателот на мрежниот интерфејс.
Контролна сума на рамката
Контролната сума на рамки (PCS - Frame Check Sequence) ви овозможува да се осигурате дека примените рамки не се оштетени. При формирање на пренесена рамка на ниво на MAC, посебен математичка формула CRC(Циклична проверка на вишок) дизајнирана да пресметува 32-битна вредност. Добиената вредност се става во полето FCS на рамката. Влезот на елементот MAC слој што го пресметува CRC е вредностите на сите бајти на рамката. Полето FCS е примарен и најважен механизам за откривање и корекција на грешки во Fast Ethernet. Почнувајќи од првиот бајт на адресата на примачот и завршувајќи со последниот бајт од полето за податоци.
Вредности на полињата DSAP и SSAP
DSAP/SSAP вредности | Опис |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Indiv LLC Подслој Mgt |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Груп ДОО Подслој Mgt |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Контрола на патеката SNA |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Резервирано (ДОД IP) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISO CLNS е 8473 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Алгоритмот за кодирање 8B6T конвертира осумбитен податочен октет (8B) во шест-битен троен знак (6T). Групите со 6T кодови се дизајнирани да се пренесуваат паралелно преку три изопачени пара кабли, така што ефективната брзина на пренос на податоци на секој изопачен пар е една третина од 100 Mbps, односно 33,33 Mbps. Брзината на тројниот симбол над секој изопачен пар е 6/8 од 33,3 Mbit/s, што одговара на фреквенција на часовникот 25 MHz. Ова е фреквенцијата на која работи тајмерот за MP интерфејс. За разлика од бинарните сигнали, кои имаат две нивоа, тројните сигнали, кои се пренесуваат на секој пар, можат да имаат три нивоа.
Табела за кодирање знаци
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
