Локальные сети 2 3 (стр. 21 из 21)
3.4.3. Технологии Gigabit Ethernet, Gigabit VG
Технологии Gigabit Ethernet и Gigabit VG предложены соответственно Gigabit Ethernet Alliance (IEEE 802.3z) и комитетом IEEE 802.12 в 1998 г.
Интерес к технологиям для локальных сетей с гигабитными скоростями повысился в связи с двумя обстоятельствами: во-первых, успехом сравнительно недорогих (по сравнению с FDDI) технологий Fast Ethernet и l00VG-AnyLAN, во-вторых, со слишком большими трудностями, испытываемыми технологией АТМ (асинхронной передачи данных) на пути к конечному пользователю.
За комитетом 802.12 стоит, естественно, компания Hewlett-Packard, сотрудница которой и возглавляет сегодня этот комитет. К энтузиастам перевода технологии VG на гигабитные скорости относятся также компании Compaq Computer, Texas Instrument и Motorola.
В Gigabit Ethernet Alliance входят наряду с другими компании Bay Networks, Cisco Systems и 3Соm.
Разрабатываемые предложения оставляют метод доступа в неизменном виде:
CSMA/CD для технологии Gigabit Ethernet и Demand Priority для Gigabit VG. В связи с ограничениями, накладываемыми методом CSMA/CD на длину кабеля, версия Gigabit Ethernet для разделяемой среды будет допускать длину связей до 25 м на витой паре.
Первый проект стандарта Gigabit Ethernet был принят в 1997 году, а его окончательное принятие – в конце 1998 года.
Для технологии Gigabit VG реализована скорость 500 Мбит/с для витой пары и 1
Гбит/с для оптоволокна. Предельные расстояния между узлами следующие: для витой пары – 100 м, для многомодового оптоволокна – 500 м и для одномодового оптоволокна – 2 км.
Стандарт Gigabit Ethernet, носящий название 1000Base-X, предполагает использование трех типов среды передачи:
• 1000Base-SX 850 нм лазер на многомодовом оптоволокне
(S от слова «short» – коротковолновый);
• 1000Base-LX 1.300 нм лазер на одномодовом и многомодовом оптоволокне (L от слова «long» – длинноволновый);
• 1000Base-CX короткий кабель на экранированной витой паре (С от слова «copper» – медь);
• 1000Base-T короткий кабель на неэкранированной витой паре UTP.
В табл. 3 стандарты описаны более подробно.
Таблица 3
Стандарты и приложения
| Интерфейс физического уровня | Тип кабеля | Максимальная протяженность (в скобках диаметр волокна) | Типичные приложения |
| 1000BaseSX | Многомодовый кабель с коротковолновым лазером (850 нм) | 220 м (62,5 мкм); 500 м (50 мкм) | Короткие магистрали |
| 1000BaseLX | Многомодовый и одномодовый кабель с длинноволновым лазером (1300 нм) | Многомодовый: 550 м (62,5 мкм); 550 м (50 мкм) Одномодовый: 5 км (9 мкм) | Короткие магистрали Территориальные магистрали |
| 1000BaseCX | Короткий медный кабель (STP/коаксиал) | 25 м | Межсоединение оборудования в монтажном шкафу |
| 1000BaseT | 4-парный неэкранированный Категории 5 | 100 м | Горизонтальные трассы |
В настоящее время появился стандарт и оборудование на 10 Гбит/с – Ethernet. Однако данная технология применяется только на магистральных линиях и поэтому в рамках данного пособия не рассматривается.
3.5. Технология FDDI
3.5.1. История создания стандарта FDDI
Технология Fiber Distributed Data Interface – первая технология локальных сетей, которая использовала в качестве среды передачи данных оптоволоконный кабель
[1, 2, 4].
Попытки применения света в качестве среды, несущей информацию, предпринимались давно – еще в 1880 году Александр Белл запатентовал устройство, которое передавало речь на расстояние до 200 м с помощью зеркала, вибрировавшего синхронно со звуковыми волнами и модулировавшего отраженный свет.
Работы по использованию света для передачи информации активизировались в 1960-е годы в связи с изобретением лазера, который мог обеспечить модуляцию света на очень высоких частотах, т. е. создать широкополосный канал для передачи большого количества информации с высокой скоростью. Примерно в то же время появились оптические волокна, которые могли передавать свет в кабельных системах, подобно тому, как медные провода передают электрические сигналы в традиционных кабелях. Однако потери света в этих волокнах были слишком велики, чтобы они могли быть использованы как альтернатива медным жилам. Недорогие оптические волокна, обеспечивающие низкие потери мощности светового сигнала и широкую полосу пропускания (до нескольких ГГц) появились только в 1970-е годы. В начале 1980-х годов началась промышленная установка и эксплуатация оптоволоконных каналов связи для территориальных телекоммуникационных систем.
В 1980-е годы начались также работы по созданию стандартных технологий и устройств для использования оптоволоконных каналов в локальных сетях. Работы по обобщению опыта и разработке первого оптоволоконного стандарта для локальных сетей были сосредоточены в Американском Национальном Институте по Стандартизации – ANSI, в рамках созданного для этой цели комитета Х3Т9.5. Начальные версии различных составляющих частей стандарта FDDI были разработаны комитетом Х3Т9.5 в 1986 – 1988 годах, и тогда же появилось первое оборудование – сетевые адаптеры, концентраторы, мосты и маршрутизаторы, поддерживающие этот стандарт.
В настоящее время большинство сетевых технологий поддерживают оптоволоконные кабели в качестве одного из вариантов физического уровня. Однако FDDI остается наиболее отработанной высокоскоростной технологией, стандарты на которую прошли проверку временем и устоялись, так что оборудование различных производителей показывает хорошую степень совместимости.
3.5.2. Основы технологии
Технология FDDI во многом основывается на технологии Token Ring, развивая и совершенствуя ее основные идеи. Разработчики технологии FDDI ставили перед собой следующие наиболее приоритетные цели:
• повысить битовую скорость передачи данных до 100 Мбит/с;
• повысить отказоустойчивость сети за счет стандартных процедур восстановления ее после отказов различного рода – повреждения кабеля, некорректной работы узла, концентратора, возникновения высокого уровня помех на линии и т. п.;
• максимально эффективно использовать потенциальную пропускную способность сети как для асинхронного, так и для синхронного трафиков. Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети. Использование двух колец – это основной способ повышения отказоустойчивости в сети FDDI, и узлы, которые хотят им воспользоваться, должны быть подключены к обоим кольцам. В нормальном режиме работы сети данные проходят через все узлы и все участки кабеля первичного (Primary) кольца, поэтому этот режим назван режимом Thru – «сквозным» или «транзитным». Вторичное кольцо (Secondary) в этом режиме не используется.
 |
В случае какого-либо вида отказа, когда часть первичного кольца не может передавать данные (например, обрыв кабеля или отказ узла), первичное кольцо объединяется со вторичным (рис.25), образуя вновь единое кольцо. Этот режим работы сети называется Wrap, т. е. «свертывание» или «сворачивание» колец. Операция свертывания производится силами концентраторов и/или сетевых aдaптeрoв FDDI. Для упрощения этой процедуры данные по первичному кольцу всегда передаются против часовой стрелки, а по вторичному – по часовой. В стандартах FDDI отводится много внимания различным процедурам, которые позволяют определить наличие отказа в сети, а затем произвести необходимую реконфигурацию. Сеть FDDI может полностью восстанавливать свою работоспособность в случае единичных отказов ее элементов. При множественных отказах сеть распадается на несколько не связанных сетей.
Кольца в сетях FDDI рассматриваются как общая разделяемая среда передачи данных, поэтому для нее определен специальный метод доступа – алгоритм раннего освобождения маркера.
В сетях FDDI отсутствует механизм приоритетов кадров.
Формат кадра FDDI близок к формату кадра Token Ring, основные отличия заключаются в отсутствии полей приоритетов.
Обрыв кольца
Рис.25. Реконфигурация колец FDDI при отказе
В качестве среды передачи данных сетей FDDI используется оптоволокно и реже неэкранированная витая пара категории 5.
В табл. 4 представлены результаты сравнения технологии FDDI с технологиями Ethernet и Token Ring [1 – 4].
Таблица 4
Сравнение технологий
| Характеристика | Технология | ||
| FDDI | Ethernet | Token Ring | |
| Битовая скорость | 100 Мб/с | 10 Мб/с | 4; 16 Мб/с |
| Топология | Двойное кольцо | Шина/звезда | Звезда/кольцо |
| Метод доступа | Алгоритм раннего освобождения маркера | CSMA/CD | Маркерное кольцо; алгоритм раннего освобождения маркера |
| Среда передачи данных | Многомодовое оптоволокно, неэкранированная витая пара | Толстый коаксиал, тонкий коаксиал, витая пара, оптоволокно | Экранированная и неэкранированная витая пара, оптоволокно |
Окончание табл. 4
| Характеристика | Технология | ||
| FDDI | Ethernet | Token Ring | |
| Максимальная длина сети | 200 км (100 км на кольцо) | 2500 м | 1000м |
| Максимальное расстояние между узлами | 2 км | 2500м | 100м |
| Максимальное количество узлов | 500 (1000 соединений) | 1024 | 260 для экранированной |
| Характеристика | Технология | ||
| FDDI | Ethernet | Token Ring | |
| витой пары, 72 для неэкранированной витой пары |