Оптимальне управління діяльністю авіакопанії засобами гетерогенних комп’ютерних мереж (стр. 2 из 14)

У разі Fast Ethernet швидкість передачі зростає, а час трансляції кадру зменшується до 5,12 мкс. Для виявлення всіх колізій до кінця трансляції кадру необхідно або збільшувати довжину кадру, або зменшувати максимальну довжину сегменту. У Fast Ethernet був залишений такий же мінімальний розмір кадру, як і в Ethernet. При цьому сумісність була збережена, але діаметр колізійного домена значно зменшився. У разі Gigabit Ethernet швидкість передачі зростає вдесятеро. Відповідно, зменшується час передачі пакету аналогічної довжини. Якщо залишити мінімальний розмір кадру без змін, то максимальна довжина сегменту зменшиться до 20 метрів.

В цьому випадку устаткування не знаходить широкого застосування, як і трапилося із стандартом 1000Base-CX. Тому було ухвалено рішення збільшити час трансляції кадру 4096 ВТ. Це в 8 разів більше, ніж у разі Fast Ethernet. Проте мінімальний розмір кадру для сумісності з попередніми стандартами був залишений колишнім. Замість збільшення розміру кадру до нього було додано додаткове поле, назване «розширення носія» (carrier extension). Розширення носія не несе в собі службової інформації. Воно призначене для заповнення каналу і збільшення діаметру колізійного домена.

Якщо розмір кадру менше 512 байт, то поле розширення доповнює його до 512 байт. Якщо ж розмір кадру перевищує 512 байт, то поле розширення не додається. У такого рішення існує один крупний недолік: велика частина смуги пропускання каналу витрачається даремно, особливо при передачі великого числа коротких кадрів. Тому компанією Nbase Communications була запропонована технологія, названа «пакетна перевантаженість» (packet bursting). Сенс її в наступному. Якщо у станції є декілька коротких кадрів, то перший з них доповнюється полем розширення носія до 512 байт і відправляється. Подальші кадри посилаються услід з мінімальною міжкадровою відстанню 96 байт, яке заповнене символами розширення. В результаті ніяке інший пристрій не може уклинитися в чергу до закінчення передачі всіх наявних пакетів. Максимальний розмір подібної «черги» складає 1518 байт. Тому колізія може виникнути тільки на етапі передачі першого оригінального кадру, доповненого розширенням носія. Завдяки цьому збільшується продуктивність мережі, особливо при великих навантаженнях.

В даний час виробники випускають повний спектр устаткування Gigabit Ethernet: мережеві адаптери, комутатори, концентратори, конвертори. Через те, що стандарт для оптичного волокна був прийнятий на рік раніше, велика частина устаткування, що випускається сьогодні, має інтерфейси для оптичного волокна.

Основні труднощі при використанні Gigabit Ethernet пов'язані з виникненням диференціальної затримки сигналів в багатомодових волоконних кабелях. В результаті виникають порушення синхронізації сигналу, що обмежують максимальну відстань, на яку можуть передаватися дані по Gigabit Ethernet.

У Gigabit Ethernet з урахуванням кодування по схемі 8B/10B ми отримуємо швидкість передачі даних в 1 Гбіт/с.

Специфікація Gigabit Ethernet спочатку передбачала три середовища передачі:

1000BASE-LX одномодовий і багатомодовий оптичний кабель з довгохвильовим лазером 1300 нм, для довгих магістралей, для будівель і комплексів будівель. Максимальна протяжність багатомодового кабелю 550 м, з діаметром волокна 62,5 мкм, і 550 м з діаметром волокна 50 мкм. Для одномодового з максимальною протяжність 5 км., з діаметром волокна 9 мкм.

1000BASE-SX багатомодовий оптичний кабель з короткохвильовими лазерами (850 нм) для коротких недорогих магістралей, максимальна протяженность220 м, з діаметром волокна 62,5 мкм, і 500 м з діаметром волокна 50 мкм.

1000BASE-CX симетричний екранований короткий 150-омний мідний кабель для устаткування в апаратних і серверних. Максимальна протяжність 25 м.

1000BASE-T для чотирипарних кабелів з неекранованими витими парами Категорії 5. Ця група отримала найменування 803.2ab. Максимальна протяжність 100 м.

На відміну від 100Base-T, де для передачі даних задіяно тільки дві пари, тут використовуються всі чотири пари. Швидкість передачі по одній парі складає 125 Мбіт/с, що в сумі дає 500 Мбіт/с. Для досягнення швидкості 1 Гбіт/с була використана технологія «подвійний дуплекс» (dual duplex). Суть її полягає в наступному. Зазвичай для передачі інформації по одній парі використовується один з фронтів сигналу, що розповсюджується по цій лінії. Це означає, що передача інформації може йти тільки в одному напрямі, тобто одна пара може бути використана тільки для прийому або передачі інформації. Подвійний дуплекс має на увазі використання обох фронтів сигналу, тобто передача інформації по одній парі відбувається одночасно в двох напрямах. Таким чином, пропускна спроможність однієї пари зростає до 250 Мбіт/с. Проте при цьому починають позначатися перехідні перешкоди, викликані впливом трьох сусідніх пар в чотирипарному кабелі, кількості помилок, що приводять до значного зростання, в приймачі і передавачі. Для зменшення числа помилок була запропонована п'ятирівнева імпульсно-амплітудна схема кодування PAM-5.

Широко використовуване чотирьохрівневе кодування обробляє біти, що поступають, парами. Тобто існує чотири різні комбінації: 11, 00, 10, 01. Передавач кожній парі біт може зіставити свій рівень напруги передаваного сигналу. Це дозволяє зменшити частоту модуляції з 250 до 125 Мгц. Додавання п'ятого рівня дозволяє створити надмірність коди, унаслідок чого стає можливою корекція помилок на прийомі. Це дозволяє збільшити співвідношення сигнал/шум і зменшити вплив перехідних перешкод.

Окрім перехідних перешкод із-за дуплексної передачі по чотирьох парах починають позначатися ще два параметри, не визначені раніше ні в одній специфікації. Це приведене перехідне загасання на дальньому кінці (Equal Level Far End Crosstalk – ELFEXT) і поворотні втрати (return loss). ELFEXT оцінює інтенсивність перехресних перешкод на протилежному кінці лінії з урахуванням загасання. Ця нормована величина, не залежна від довжини лінії, підлягає вимірюванню з двох сторін. Поворотні втрати характеризують відхилення хвилевого опору лінії від номіналу і є відношенням вхідного сигналу до відбитого сигналу.

1.1.3 Технологія FDDI

Одній з найбільш популярних мереж, що використовують оптичне волокно, (не рахуючи fast ethernet) є FDDI. FDDI (fiber distributed data interface, ISO 9314–1, rfc-1512–1390, -1329, -1285) стандарт американського інституту стандартів (ansi), прийнятий без зміни ISO. Протокол розрахований на фізичну швидкість передачі інформації 100 Мбіт/с і призначений для мереж з сумарною довжиною до 100 км (40 км. для мультимодових волокон) при відстані між вузлами 2 км. або більш. Частота помилок в мережі не перевищує 10–9. У FDDI використовується схема подвійного кільцевого лічильника (Рис. 1.1.3.1; буквами а, b, c, d і e позначені станції-концентратори). Кільцева схема єдине можливе рішення для оптичного волокна (не рахуючи схеми крапка-крапка). Для доступу до мережі використовується спеціальний маркер (розвиток протоколу IEEE 802.5 – Token Ring). Мережі FDDI не мають собі рівних при побудові опорних магістралей (backbone) локальних мереж, дозволяючи реалізувати принципово нові можливості – видалену обробку зображень і інтерактивну графіку. Зазвичай пристрої (DAS – dual attached station) підключаються до обох кілець одночасно. Пакети по цих кільцях рухаються в протилежних напрямах. У нормі тільки одне кільце активне (первинне), але при виникненні збою (відмова в одному з вузлів) активізується і друге кільце, що помітно підвищує надійність системи, дозволяючи обійти несправну ділянку (схема з'єднань усередині станцій-концентраторів на Рис. 1.1 є сильно спрощеною). Передбачена можливість підключення станцій і лише до одного кільця (SAS – single attached station), що помітно дешевше. До одного кільця можна підключити до 500 das і 1000 sas. Сервер і клієнт мають різні типи інтерфейсів.

Топологія зв'язків в FDDI влаштована таким чином, що відмова в будь-якому з вузлів із-за виходу з ладу устаткування або відключення живлення не приведе до розриву кільця, потік кадрів автоматично піде в обхід пошкодженої ділянки.

Рис. 1.1. Схема зв'язків в подвійному кільці FDDI

FDDI дозволяє працювати з кадрами розміром 4500 октетів, за вирахуванням місця, займаного преамбулою, залишається 4470 октетів для передачі даних. RFC-1188 резервує 256 октетів для заголовків, залишаючи для даних 4096 октетів. Маршрутизатор, що підтримує протокол FDDI має бути здатний приймати такі довгі пакети. Посилатися ж повинні дейтограми не довше 576 октетів, якщо не ясно, чи зможе адресат приймати довгі кадри.

Послуги інформаційного каналу (data link service) реалізуються через протокол IEEE 802.2 logical link control (LLC). В результаті ми маємо наступний стек протоколів (Рис. 1.2):

IP/ARP

802.2 llc

FDDI MAC

FDDI PHY

FDDI PMD

Рис. 1.2. Схема протокольних підрівнів для FDDI

Рівень MAC (media access control) визначає доступ до мережевого середовища, включаючи формат кадрів, адресацію, алгоритм обчислення crc і механізм виправлення помилок. Рівень PHY (physical layer protocol) задає процедуру кодування / декодування, синхронізацію, формування кадрів і ін. Як базова використовується кодування 4b/5b (перетворення 4-бітової коди в 5-бітовий), а в каналі – NRZI. Рівень PMD (physical layer medium) визначає характеристики транспортного середовища, включаючи оптичні канали, рівні живлення, регламентує частоту помилок, задає вимоги до оптичних компонентів і роз'ємів. Блок схема інтерфейсу між рівнями MAC і PHY показана на Рис. 1.3.

Рис. 1.3. Схема фізичного інтерфейсу FDDI