Спецификации физической среды Ethernet

Стандарт 10Base-5

Коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом, диаметр центрального медного провода 2,17 мм, внешний диаметр около 10 мм. Кабели марок RG-8, RG-11.

Сегмент кабеля должен иметь на конце терминаторы сопротивлением 50 Ом, поглощающие распространяющиеся по кабелю сигналы.

Станция подключается к кабелю с помощью трансивера (transmitter + receiver = transceiver), который устанавливается на кабеле и питается от сетевого адаптера.

Трансивер соединяется с сетевым адаптером интерфейсным кабелем AUI (Attachment Unit Interface) длиной до 50 м, состоящим из четырех витых пар:

-прием и передача данных с кабеля на кабель;

-определение коллизий на кабеле;

-электрическая развязка между кабелем и остальой частью адаптера;

-защита кабеля от некорректной работы адаптера (контроль болтливости - jabber control)

Допускается подключение к одному сегменту не более 100 трансиверов, расстояние между которыми не должно быть меньше 2,5 м.

Повторитель (repeator) служить для объединения в одну сеть нескольких сегментов кабеля - принимает сигналы от одного сегмента кабеля и побитно синхронно повторяет из в другом сегменте, улучшая форму и мощность сигнала.

Стандарт разрешает использование в сети не более 4 повторителей. Это дает максимальную длину сети 2500 м. Только три сегмента из 5 могут быть нагруженными, между ними должны быть ненагруженные. Это правило 5-4-3 - 5 сегментов, 4 повторителя, 3 нагруженных сегмента. Каждый повторитель подключается к сегменту через трансивер, поэтому остается 99 трансиверов. То есть максимальное число конечных узлов составляет 99х3=297 узлов.

Достоинства 10BASE-5:

-хорошая защищенность кабеля от внешних возмущений;

-сравнительно большое расстояние между узлами;

-возможность простого перемещения рабочей станции в пределах длины кабеля AUI.

Недостатки 10BASE-5:

-высокая стоимость кабеля;

-сложность его прокладки из-за большой жесткости;

-потребность в специальном инструменте для заделки кабеля;

-останов работы всей сети при повреждении кабеля или плохом соединении;

-необходимость заранее предусмотреть подводку кабеля ко всем возможным местам установки компьютеров.

Стандарт 10Base-2

Коаксиальный кабель с диаметром центрального медного кабеля 0,89 мм и внешним диаметром около 5 мм. Волновое сопротивление кабеля 50 Ом. Марки RG-58/U, RG-58 A/U, RG-58 C/U.

Максимальная длина сегмента - 185 м. На концах терминаторы. Худшая помехозащищенность, механическая прочность и более узкая полоса пропускания.

Станции подключаются с кабелю с помощью высокочастотного BNC T-коннектора. Максимальное количество станций на одном сегменте - 30. Минимальное расстояние между станциями - 1 м.

Правило 5-4-3 выполняется. В этом случае максимальная длина сети 5х185=925 м.

Трансиверы объединены с адаптерами.

В обоих стандартах повреждение кабеля обнаруживается сразу, но для поиска отказавшего участка кабеля необходим специальный прибор.

Стандарт 10Base-T

В качестве среды используются две неэкранированные витые пары (Unshielded Twisted Pair, UTP) категории 3 (определяет полосу пропускания и величину перекрестных наводок NEXT). Такой кабель использовался для телефонных линий (Voice Grade).

Конечные узлы соединяются по топологии "точка-точка" со специальным устройством - многопортовым повторителем с помощью двух витых пар. Одна витая пара требуется для передачи данных от станции к повторителю (выход Тх сетевого адаптера), а другая - для передачи данных от повторителя к станции (выход Rx сетевого адаптера). Повторитель принимает сигналы от одного из конечных узлов и синхронно передает их на все свои порты кроме того, с которого поступили сигналы.

Многопортовые повторители в этом случае называются концентраторами (hub, concentrator). Концентратор осуществляет функции повторителя сигналов на всех отрезках витых пар, подключенных к его портам, так что образуется единая среда передачи данных. Повторитель обнаруживает коллизию в сегменте в случае одновременной передачи сигналов по нескольким своим Rx-входам и посылает jam-последовательность на все свои Тх-выходы.

Стандарт определяет битовую скорость передачи 10 Мбит/с и максимальное расстояние отрезка витой пары между двумя непосредственно связанными узлами (станциями и концентраторами) не более 100 м при наличии витой пары не ниже 3 категории. Это определяется полосой пропускания витой пары - да длине 100 м она позволяет передавать данные со скоростью 10 Мбит/с при использовании манчестерского кода.

Концентраторы 10Base-T можно соединять друг с другом с помощью тех же портов, которые предназначены для подключения конечных узлов. При этом нужно следить за тем, чтобы передатчик и приемник одного порта были соединены соответственно с приемником и передатчиком другого порта.

В стандарте определяется максимальное число концентраторов между любыми двумя станциями сети - 4. Это правило носит название "правило 4-х хабов". При создании сети 10Base-T с большим количеством станций концентраторы можно соединять друг другом иерархически в древовидную структуру. Петлевидное соединение концентраторов в стандарте запрещено.

Общее количество станций в 10Base-T не должно превышать 1024. Этого количества можно достичь, расположив один концентратор в корне дерева, и нужное количество концентраторов на втором уровне. Между любыми двумя узлами сети будет ровно 3 концентратора.

Максимальный диаметр сети 5 х 100 = 500 м.

Главное преимущество 10Base-T по сравнению с коаксиальными сетями - наличие между конечными узлами сети активного устройства, которое может контролировать работу узлов и изолировать от сети некорректно работающие узлы. В стандарте определена процедура тестирования физической работоспособности двух отрезков витой пары, соединяющих трансивер конечного узла и порт повторителя - тест связности (link test). Она основана на передаче каждые 16 мс специальных импульсов J и K манчестерского кода. Если тест не проходит, то порт блокируется и узел отключается от сети.

Оптоволоконный Ethernet

В качестве среды передачи данных используется оптическое волокно - дешевое многомодовое оптическое волокно с полосой пропускания 500-800 МГц при длине кабеля 1 км. (по стандарту). Допустимо более дорогое одномодовое волокно с полосой пропускания несколько гигагерц, но со специальным типом трансивера.

Сеть на оптическом кабеле функционально состоит из тех же элементов, что и на витой паре.

Стандарт FOIRL (Fiber Optic Inter-Repeater Link) - первый стандарт комитета 802.3 для использования оптоволокна в сетях Ethernet. Длина связи между повторителями до 1 км при общей лине сети не более 2500 м. Максимальное число повтрителей между любыми двумя узлами сети - 4.

Стандарт 10Base-FL - незначительное улучшение предыдущего стандарта. За счет увеличения мощности передатчиков максимальное расстояние между узлом и концентратором - 2000 м. Максимальное число повторителей - 4, длина сети 2500 м.

Стандарт 10Base-FB - предназначен только для соединения повторителей. Между узлами сети можно установить до 5 повторителей 10Base-FB при максимальной длине одного сегмента 2000 м и длине сети 2740 м. Эти повторители постоянно обмениваются синхронизирующими сигналами и вносят меньшие задержки - синхронный Ethernet.

Концентраторы можно соединять только в древовидные структуры.

Домен коллизий

Домен коллизий (collision domain) - это часть сети Ethernet, все узлы которой распознают коллизию независимо от того, в какой части этой сети коллизия возникла.

Сеть, построенная на повторителях, всегда образует один домен коллизий. Домен коллизий соответствует одной разделяемой среде. Мосты, коммутаторы и маршрутизаторы делят сеть Ethernet на несколько доменов коллизий.

Общие характеристики стандартов Ethernet 10 Mбит/с

Номинальная пропускная способность	10 Мбит/с
Максимальное число станций в сети
Максимальное расстояние между узлами сети	2500 м (2750 м 10Base-FB)
Максимальное число коаксиальных сегментов

	10Base-5	10Base-2	10Base-T	10Fase-F
Кабель	Толстый коаксиальный кабель RG-8 или RG-11	Тонкий коаксиальный кабель RG-58	Неэкранированная витая пара категорий 3, 4, 5	Многомодовый волоконно-оптический кабель
Максимальная длина сегмента, м
Максимальное расстояние между узлами сети (при использовании повторителей), м				2500 (2740 для 10Base-FB)
Максимальное число станций в сегменте
Максимальное число повторителй между любыми станциями в сети				4 (5 для 10Base-FB)