Технология и характеристикики Оптоволоконного кабеля. FDDI
Характеристики линий и каналов связи
К основным характеристикам линий связи относятся:
- амплитудно-частотная характеристика;
- полоса пропускания;
- затухание;
- помехоустойчивость;
- перекрестные наводки на ближнем конце линии;
- пропускная способность;
- достоверность передачи данных;
- удельная стоимость.
Пропускная способность и достоверность - это характеристики как линии связи, так и способа передачи данных. Поэтому если способ передачи (протокол) уже определен, то известны и эти характеристики. Например, пропускная способность цифровой линии всегда известна, так как на ней определен протокол физического уровня, который задает битовую скорость передачи данных - 64 Кбит/с, 2 Мбит/с и т. п.
Для определения характеристик линии связи часто используют анализ ее реакций на некоторые эталонные воздействия. Такой подход позволяет достаточно просто и однотипно определять характеристики линий связи любой природы, не прибегая к сложным теоретическим исследованиям. Чаще всего в качестве эталонных сигналов для исследования реакций линий связи используются синусоидальные сигналы различных частот. Это связано с тем, что сигналы этого типа часто встречаются в технике и с их помощью можно представить любую функцию времени - как непрерывный процесс колебаний звука, так и прямоугольные импульсы, генерируемые компьютером.
Характеристики канала связи
Технология и характеристикики Оптоволоконного кабеля. FDDI
Оптоволоконный кабель обладает исключительными характеристиками по помехозащищенности и секретности передаваемой информации.
Внешние электромагнитные помехи не способны исказить световой сигнал, а сам сигнал не порождает внешних электромагнитных излучений. Подключение к этому типу кабеля для несанкционированного прослушивания сети практически невозможно, так как при этом нарушается целостность кабеля.
Стоимость оптоволоконного кабеля постоянно снижается и сейчас примерно равна стоимости тонкого коаксиального кабеля.
Типичная величина затухания сигнала в оптоволоконных кабелях на частотах, используемых в локальных сетях, составляет от 5 до 20 дБ/км, что примерно соответствует показателям электрических кабелей на низких частотах.
В случае оптоволоконного кабеля при росте частоты передаваемого сигнала затухание увеличивается очень незначительно, и на больших частотах (особенно свыше 200 МГц) его преимущества перед электрическим кабелем неоспоримы, у него просто нет конкурентов.
Характеристики FDDI:
высокая степень отказоустойчивости;
способность покрывать значительные территории, вплоть до территорий крупных городов;
высокая скорость обмена данными;
возможность поддержки синхронного мультимедийного трафика;
гибкий механизм распределения пропускной способности кольца между станциями;
возможность работы при коэффициенте загрузки кольца близком к единице;
возможность легкой трансляции трафика FDDI в трафики таких популярных протоколов как Ethernet и Token Ring за счет совместимости форматов адресов станций и использования общего подуровня LLC.
За основу стандарта FDDI был взят метод маркерного доступа, предусмотренный международным стандартом IEEE 802.5 Token-Ring. Небольшие отличия от этого стандарта определяются необходимостью обеспечить высокую скорость передачи информации на большие расстояния. Топология сети FDDI — это кольцо, причем применяется два разнонаправленных оптоволоконных кабеля, что позволяет в принципе использовать полнодуплексную передачу информации с удвоенной эффективной скоростью в 200 Мбит/с (при этом каждый из двух каналов работает на скорости 100 Мбит/с). Применяется и звездно-кольцевая топология с концентраторами, включенными в кольцо.
Основные технические характеристики сети FDDI следующие.
- Максимальное количество абонентов сети — 1000;
- Максимальная протяженность кольца сети — 20 км;
- Максимальное расстояние между абонентами сети — 2 км;
- Среда передачи — многомодовый оптоволоконный кабель (возможно применение электрической витой пары);
- Метод доступа — маркерный;
- Скорость передачи информации — 100 Мбит/с (200 Мбит/с для дуплексного режима передачи).
Для передачи данных в FDDI применяется код 4В/5В.
Он обеспечивает скорость передачи 100 Мбит/с при пропускной способности кабеля 125 миллионов сигналов в секунду.
Стандарт FDDI для достижения высокой гибкости сети предусматривает включение в кольцо абонентов двух типов.
- Attachment Stations подключаются к обоим (внутреннему и внешнему) кольцам сети. При этом реализуется возможность обмена со скоростью до 200 Мбит/с или же возможность резервирования кабеля сети (при повреждении основного кабеля используется резервный кабель). Аппаратура этого класса используется в самых критичных частях сети.
- Абоненты (станции) класса В (они же абоненты одинарного подключения, SAS — Single-Attachment Stations) подключаются только к одному (внешнему) кольцу сети. Естественно, они могут быть более простыми и дешевыми, чем адаптеры класса А, но не имеют их возможностей. В сеть они могут включаться только через концентратор или обходной коммутатор, отключающий их в случае аварии.
Кроме собственно абонентов (компьютеров, терминалов и т.д.), в сети используются связные концентраторы, включение которых позволяет собрать в одно место все точки подключения с целью контроля за работой сети, диагностики неисправностей и упрощения реконфигурации. При применении кабелей разных типов (например, оптоволоконного кабеля и витой пары) концентратор выполняет также функцию преобразования электрических сигналов в оптические и наоборот. Концентраторы также бывают двойного подключения (DAC — Dual-Attachment Concentrator) и одинарного подключения (SAC — Single-Attachment Concentrator).
FDDI определяет четыре типа портов абонентов (станций).
- Порт А определен только для устройств двойного подключения, его вход подключается к первичному кольцу, а выход — к вторичному;
- Порт В определен только для устройств двойного подключения, его вход подключается к вторичному кольцу, а выход — к первичному;
- Порт М (Master) определен для концентраторов и соединяет два концентратора между собой или концентратор с абонентом;
- Порт S (Slave) определен только для устройств одинарного подключения и используется для соединения двух абонентов или абонента и концентратора;
Стандарт FDDI предусматривает также возможность реконфигурации сети с целью сохранения ее работоспособности в случае повреждения кабеля. В показанном на рисунке случае поврежденный участок кабеля исключается из кольца, но целостность сети при этом не нарушается вследствие перехода на одно кольцо вместо двух (то есть абоненты класса А начинают работать как абоненты класса В).
В отличие от метода доступа, предлагаемого стандартом IEEE 802.5, в FDDI применяется так называемая множественная передача маркера. Если в случае сети Token-Ring новый (свободный) маркер передается абонентом только после возвращения к нему его пакета, то в FDDI новый маркер передается абонентом сразу же после окончания передачи им пакета. Последовательность действий здесь следующая.
- Абонент, желающий передавать, ждет маркера, который идет за каждым пакетом;
- Когда маркер пришел, абонент удаляет его из сети и передает свой пакет;
- Сразу после передачи пакета абонент посылает новый маркер;
Одновременно каждый абонент ведет свой отсчет времени, сравнивая реальное время обращения маркера (TRT) с заранее установленным контрольным временем его прибытия (РТТ). Если маркер возвращается раньше, чем установлено РТТ, то делается вывод, что сеть загружена мало, и, следовательно, абонент может спокойно передавать всю свою информацию. Если же маркер возвращается позже, чем установлено РТТ, то сеть загружена сильно, и абонент может передавать только самую необходимую информацию. При этом величины контрольного времени РТТ могут устанавливаться различными для разных абонентов. Такой механизм позволяет абонентам гибко реагировать на загрузку сети и автоматически поддерживать ее на оптимальном уровне.
Стандарт FDDI в отличие от стандарта IEEE 802.5 не предусматривает возможности установки приоритетов пакетов и резервирования. Вместо этого все абоненты разделяются на две группы: асинхронные и синхронные. Асинхронные абоненты — это те, для которых время доступа к сети не слишком критично. Синхронные — это те, для которых время доступа должно быть жестко ограничено. В стандарте предусмотрен специальный алгоритм, обслуживающий эти типы абонентов.
- Маркерный и маркерно-временной методы доступа FDDI.
Маркерно-временной метод доступа
Маркерно-временной метод доступа определяет, что продолжительность времени удержания маркера зависит от продолжительности промежуточного времени между двумя последними моментами получения свободного маркера, т.е. времени обращения маркера (TD).
 |
В процессе инициализации кольца рабочая станция определяет согласованное время обращения маркера (TD). Протокол гарантирует то, что среднее время обращения за длительный период работы не должно превышать значение TD, а максимальное время не должно быть больше, чем 2TD. Поэтому станции, которые предъявляют жесткие требования к сети, при инициализации выдвигают требования, чтобы предельно-допустимое значение задержки было равным TD. В результате даже при получении свободного маркера и наличии данных для передачи в случае задержки маркера он пропускается дольше с целью получения приемлемого значение времени оборота.
7. 100VG – AnyLAN
Сеть 100VG-AnyLAN предусматривает сохранение кадров Ethernet и Token Ring и совмещение простого и быстрого Ethernet с жёстким управлением и определённостью стандарта Token Ring с ориентацией на поддержку работы приложений мультимедиа.
Сеть строится по топологии звезда, на основе концентратора подключаются пользователи. Строится 3 уровня каскадирования.
Существует несколько видов управляющих сигналов:
Простой – указывает на то, что цикл кругового опроса завершился и отсутствуют не обслуженные пакеты или запросы.
Запрос – указывает на то, что терминальный узел запрашивает у концентратора разрешение на передачу пакета обычного либо высокоприоритетного.
Входящий пакет данных – указывает терминальному узлу на то, что ему можно будет доставить пакет данных.
Молчание – указывает на то, что терминальный узел готов принять данные.
Круговое приоритетное обслуживание – предназначено для концентраторов более низкого уровня и информирует их о том, что они не должны обслуживать запросы с обычным приоритетом, т.к. концентратор верхнего уровня обслуживает запросы с высокими приоритетом
SWitch-технология
Традиционный подход к построению локальных сетей предполагает разнообразного активного оборудования с созданием единой (общей) среды передачи данных и единого домена коллизии.
Технология коммутации сегментов Ethernet была предложена фирмой Kalpana в 1990 году. Эта технология основана на отказе от использования разделяемых линий связи на возможностях switch одновременно передавать пакеты между всеми его парами портов.
Кроме этого, поводом к созданию технологии коммутации послужили ограничения:
3)максимальная длина сегмента – низкая надежность разделяемой среды передачи данных;
1)максимальное число узлов в сети;
2)ограничения методов доступа.
Различают два способа коммутации
ü Коммутация на лету;
ü Коммутация с полной буферизацией.
– прием первых байт кадра
– поиск в таблице адресов номера порта, куда необходимо передать кадр
– коммутация
– прием оставшихся данных
– передача байт кадра выходным портом
Техническая реализация коммутаторов