Електронний посібник

Лекція № 4

Тема: Пристрої перетворення сигналів та апаратура мереж

Мета: ознайомитися з видами пристроїв використовуваних у мережах

План

1 Компоненти мережі.

2 Мережеві архітектури.

  1. Ethernet.

  2. ARCnet.

  3. Token Ring.

  4. Local Talk, 100BaseVG, TCNS, Token Bus.

  5. ATM.

3 Модеми та факс-модеми.

Лекційний матеріал

Апаратура мереж - вузли та засоби їх з'єднання - визначається обраною мережевою архітектурою. У даному розділі наводяться відомості про найбільш популярних архітектурах локальних і глобальних мереж.

Компоненти мережі

Кабельний сегмент мережі - ланцюжок відрізків кабелів, електрично з'єднаних один з одним.

Логічний сегмент мережі, або просто сегмент - група вузлів мережі, що мають безпосередній доступ один до одного на рівні пакетів канального рівня. В інтелектуальних хабах Ethernet групи портів можуть об'єднуватися в логічні сегменти для ізоляції їх трафіку від інших сегментів з метою підвищення продуктивності і захисту.

Кабельна мережа - сукупність кабельних сегментів і вузлів, пов'язаних між собою повторювачами. Для архітектури Ethernet вузли, підключені до кабельних сегментів, сполученим повторювачами, а також вузли, з'єднані найпростішими хабами (багатопортовими повторювачами), належать до однієї кабельної мережі.

Інтермережа - сукупність кабельних мереж, пов'язаних між собою мостами або маршрутизаторами.

Мережа IPX - кабельна мережа в сукупності з прийнятим типом фрейму, що має власний IPX-номер (4-байтний ідентифікатор), унікальний в інтермережі. В одній кабельній мережі Ethernet може існувати дві різні мережі IPX з власними номерами, що розрізняються застосовуваним типом фрейму (802.2 і 802.3).

Кабельний центр - хаб (Hub) - пристрій фізичного підключення декількох сегментів або променів.

Інтелектуальний хаб (Intelligent Hub) має спеціальні засоби для діагностики та управління, що дозволяє оперативно одержувати відомості про активність і справності вузлів, відключати несправні вузли і т. д. Вартість істотно вище, ніж у звичайних.

Активний хаб (Active Hub) підсилює сигнали, потребує джерела живлення.

Peer Hub - хаб, виконаний у вигляді плати розширення PC, що використовує тільки джерело живлення PC. Поширений в мережах ARCnet.

Пасивний хаб (Passive Hub) тільки узгодить імпедансу ліній (у мережах ARCnet).

Standalone Hub - самостійний пристрій з власним джерелом живлення (звичайний варіант).

Концентратор - більш складний хаб, звичайно з можливістю з'єднання мереж різних архітектур.

Чіткої межі між хабами і концентраторами немає, і ті й інші можуть бути повторювачами, мостами або маршрутизаторами.

Повторювач (Repeater) - пристрій для з'єднання сегментів однієї мережі, що забезпечує проміжне підсилення та формування сигналів. Оперує на фізичному рівні моделі OSI. Дозволяє розширювати мережу по відстані і кількості підключених вузлів.

Міст (Bridge) - засіб передачі пакетів між мережами (локальними), оперує на двох нижніх рівнях моделі OSI, для протоколів мережного рівня прозорий. Здійснює фільтрацію пакетів, не випускаючи з мережі пакети для адресатів, які перебувають усередині мережі, а також переадресацію - передачу пакетів в іншу мережу згідно з таблицею маршрутизації або у всі інші мережі за відсутності адресата в таблиці. Таблиця маршрутизації зазвичай складається у процесі самонавчання за адресою джерела приходить пакета. Мости класифікуються за кількома ознаками:

- За рівнем протоколу:

MAC-Layer Bridges працюють на підрівні управління доступом до середовища, дозволяють пов'язувати мережі однаковою архітектури (з однаковими форматами пакетів).

LLC-Layer Bridges працюють на підрівні управління логічної зв'язком, дозволяють пов'язувати мережі з різними архітектурами (Ethernet - Token Ring - Arcnet).

- За алгоритмом трасування:

Transparent routing (прозорий) - міст сам визначає трасу для кожного пакета, запам'ятовуючи розташування всіх вузлів. Використовується в мережах Ethernet.

Source Routing - траса пакета вводиться в адресну частину самим джерелом пакета. Використовується в Tokeng Ring.

- По відношенню до сервера::

внутрішній міст (Internal Bridge) - частина програмного забезпечення сервера, що забезпечує пересилку пакетів між сегментами, підключеними до різних мережевих адаптерів.

зовнішній міст (External, Stand-alone Bridge) - окремий пристрій.

- По відстані між сполучаються мережами:

локальний міст (local Bridge) з'єднує поруч розташовані локальні мережі.

віддалений міст (Remote Bridge) з'єднує географічно рознесені локальні мережі через засоби телекомунікації (виділені або комутовані телефонні лінії і т. д.). Телекомунікація є вузьким місцем моста, для підвищення продуктивності можливе паралельне використання декількох каналів зв'язку.

Маршрутизатор (Router) - засіб забезпечення зв'язку між вузлами різних мереж, оперує на мережному рівні моделі OSI, використовує мережеві (логічні) адреси. Мережі можуть знаходитися на значній відстані, і шлях, по якому передається пакет, може проходити через кілька маршрутизаторів. Мережеву адресу інтерпретується як ієрархічне опис місця розташування вузла. Маршрутизатори підтримують протоколи мережного рівня: IP, IPX, X.25, IDP. Мультипротокольні маршрутизатори (більш складні і дорогі) підтримують декілька протоколів одночасно для гетерогенних мереж. Brouter (Bridging router) - комбінація моста і маршрутизатора, оперує як на мережевому, так і на канальному рівні.

Основні характеристики маршрутизатора:

тип: одно-або багатопротокольний, LAN або WAN, Brouter;

підтримувані протоколи;

пропускна здатність;

типи підключаються мереж;

підтримувані інтерфейси (LAN і WAN);

кількість портів;

можливість управління та моніторингу мережі.

Шлюз (Gateway) - засіб з'єднання суттєво різнорідних мереж, що оперує на верхніх (5-7) рівнях моделі OSI. На відміну від повторювачів, мостів та маршрутизаторів, прозорих для користувача, присутність шлюзу помітно. Шлюз виконує перетворення форматів та розмірів пакетів, перетворення протоколів, перетворення даних, мультиплексування. Зазвичай реалізується на основі комп'ютера з великим об'ємом пам'яті. Приклади шлюзів:

- Fax: забезпечує доступ до віддаленого факсу, перетворюючи дані в факс-формат;

- E-mail: забезпечує поштовий зв'язок між локальними мережами. Шлюз зазвичай пов'язує MHS, специфічний для мережевої операційної системи з поштовим сервісом з X.400;

- Internet: забезпечує доступ до глобальної мережі Internet;

- Mainframe: підключає локальну мережу до великих машин. Виділення одного комп'ютера під шлюз дозволяє будь-якій станції емулювати термінал (3270) без установки додаткових інтерфейсних карт.

Вузол мережі (Node) - комп'ютер з мережевим інтерфейсом (виступає в ролі робочої станції, сервера або в обох ролях), принтер або інший поділюване пристрій з мережевим інтерфейсом.

Фізична топологія мережі - розташування вузлів і з'єднань: шина (Bus), кільце (Ring), зірка (Star), сітка (Mesh), дерево (Tree) і т. д.

Логічна топологія визначає потоки даних.

У логічній шині інформація одночасно доступна для всіх вузлів, підключених до одного сегмента. Реальне зчитування виробляє тільки той вузол, якому адресується даний пакет. Реалізується на фізичній топології шини, зірки, дерева або сітки. Метод доступу - імовірнісний (Probabilistic), заснований на прослуховуванні сигналу в шині.

У логічному кільці інформація передається послідовно від вузла до вузла. Кожен вузол приймає пакети тільки від попереднього і посилає лише подальшому вузлу по кільцю. Вузол транслює всі пакети й обробляє ті, які адресовані йому. Реалізується на фізичній топології кільця або зірки з внутрішнім кільцем в концентраторе. Метод доступу - детермінований (Deterministic), що базується на мережевому адресу вузла.


Мережеві архітектури


Мережева архітектура відповідає реалізації фізичного та канального рівня моделі OSI і визначає кабельну систему, кодування сигналів, швидкість передачі, формат мережевих кадрів (фреймів), топологію і метод доступу. Кожній архітектурі відповідають свої компоненти - кабелі, роз'єми, інтерфейсні карти, кабельні центри і т. д.

Перше покоління архітектур забезпечувало низькі та середні швидкості передачі: LocalTalk - 230 кбіт / с, ARCnet - 2.5 Мбіт / с, Ethernet - 10 Мбіт / с і Token Ring - 16 Мбіт / с. Початково вони були орієнтовані на електричні кабелі (Copper-based).

Друге покоління - FDDI (100 Мбіт / с), ATM (155 Мбіт / с і вище), Fast Ethernet (100 Мбіт / с) в основному орієнтовано на оптоволоконний кабель (Fiber-based).

У локальних і широкомасштабних мережах застосовуються різні мережеві технології, вибір яких залежить від багатьох факторів. Вирішальними факторами є наступні:

Найбільш поширеними рішеннями для локальних мереж є архітектури Ethernet і Token Ring, нерідко ще використовується ARCnet, для Macintosh характерне використання Apple Talk і Ether Talk.

Для широкомасштабних мереж високоефективним, але поки що дуже дорогим рішенням є застосування FDDI, ATM, ISDN, BISDN.

Для віддалених комунікацій застосовуються протоколи PPP, SLIP, що забезпечують зв'язок по телефонних каналах через модеми, а також мережі з протоколом X.25.


Ethernet

Ethernet - архітектура мереж з розділяється середовищем і широкомовної передачею (всі вузли отримують пакет одночасно) і методом доступу CSMA / CD. Стандарт визначений документом IEEE802.3. Фізична топологія - шина для коаксіалу, зірка - для витої пари, двухточечное з'єднання - для оптоволокна. Існують наступні 10 Мбіт / с стандарти Ethernet.

10Base5 - Thick (товстий) Ethernet. Синоніми: ThickNet, Yellow (жовтий кабель), Standard Ethernet. Класичний варіант, введений в 60-х роках, використовує товстий коаксіальний кабель RG-8 або RG-11 з посрібленою центральної житлової та подвійний екранної опліткою. Кабель має хвильовий опір 50 Ом і мале затухання. Для підключення кожного вузла на кабель встановлюється трансивер, від якого до адаптера йде кабель-спуск довжиною до 50 м. Товстий кабель складний в монтажі, його аксесуари тепер досить дорогі (комплект, що складається з трансивера зі спуском, коштує близько $ 150). Основна перевага - висока перешкодозахищеність і напруга ізоляції трансівера. Застосовується для прокладання базових сегментів (Backbone).

10Base2 - Thin (тонкий) Ethernet. Синоніми: ThinNet, CheaperNet (дешева мережа). Популярний варіант, використовує тонкий коаксіальний кабель RG-58, що має хвильовий опір 50 Ом, середнє згасання і перешкодозахищеність. Широко застосовується для підключення станцій і прокладання базової мережі між хабами. Поки найдешевший варіант мережі.

10BaseT - Twisted-pair Ethernet - на неекранованої кручений парі 3-5 категорії;

Топологія - зірка, в центрі якої знаходиться хаб, що забезпечує ряд переваг у порівнянні з шиною: до кожного вузла підходить тільки один гнучкий кабель.

Пошкодження одного променевого кабелю призводить до відмови з'єднання тільки одного вузла.

несанкціоноване "прослуховування" пакетів у мережі утруднено.

Є перспективною альтернативою тонкому Ethernet у багатьох випадках.

10BaseF - кілька варіантів мережі на оптоволоконному кабелі. Зазвичай використовується як двоточкова зв'язок на великі відстані. Середовище передачі - дві нитки одномодового або багатомодового оптоволокна. Оптоволоконна апаратура при основному своєму недоліку - високою ціною - має ряд переваг:

Конструктивно оптичний трансивер - FOIRL, FIRL (Fiber-Optic Inter-Repeater Link) - являє собою пристрій трохи більше сірникової коробки, що підключається безпосередньо до DIX-роз'єму AUI-адаптера. Кінцеві відрізки волоконного кабелю заводяться в спеціальні оптичні роз'єми, з'єднуючи вихід передавача Tx на одному кінці з входом приймача Rx на іншому кінці. Деякі моделі хабів вже мають порти з оптичними роз'ємами.

Можливі наступні 100 Мбіт / с версії Ethernet: 100BaseTX, 100BaseT4, 100BaseFX. Середовище передачі для 100BaseTX (найбільш поширений Fast Ethernet) - дві неекрановані виті пари (UTP) категорій 3, 4 або 5; для 100BaseT4 - чотири пари UTP категорії 5 або екрановані виті пари STP (Shielded Twisted Pair); для 100BaseFX - оптоволоконний кабель. Незважаючи на високу ціну, апаратура на 100 Мбіт / с знаходить все більш широке застосування там, де 10 Мбіт / с є вже вузьким місцем.


1Base5 - StarLAN Ethernet - старий варіант на кручений парі і 10Broad36 - мережа на широкосмуговому 75-омном коаксіальному кабелі - згадаємо тільки для історичної довідки.

Switched Ethernet (комутуючих) - розвиток технології Ethernet, спрямоване на підвищення продуктивності мережі. У цьому випадку управління доступом до середовища практично переноситься з вузлів у центральне комутуючий пристрій, що забезпечує встановлення віртуальних виділених каналів між парами портів - джерелами й одержувачами пакетів. Від вузлів-передавачів коммутирующий хаб майже завжди готовий прийняти пакет або у свій буфер, або практично без затримки передати його в порт призначення (комутація "на льоту" - On-the-fly).


Повторювачі та хаби Ethernet


Повторювачі в мережах Ethernet на коаксіалі використовуються як засоби подолання обмежень довжини кабелю і кількості підключених вузлів (по електричних характеристиках). Класичний повторювач з внутрішніми термінаторами включається між кінцями сусідніх сегментів. Повторювач із зовнішніми термінаторами може підключаються до T-конекторів (або трансівери) в довільних місцях сегментів.

Хаби в архітектурі Ethernet є обов'язковими з'єднувальними елементами мережі на кручений парі і засобами розширення топологічних, функціональних і швидкісних можливостей для будь-яких середовищ передачі.

Для будь-якого різновиду Ethernet з шинної топологією існує обмеження, зване "правилом 5-4-3": не більше п'яти сегментів можуть з'єднуватися в одну мережу не більше ніж чотирма повторювачами, причому для підключення активних вузлів (станцій і серверів) можливе використання не більше трьох з цих сегментів. Багатопортовий повторювачі дозволяють істотно розширювати топологічні можливості в межах цих обмежень, а застосування хабів-мостів долає це обмеження, оскільки різні порти мосту відносяться до різних мереж (що має і власні мережеві адреси).

Деякі порти хабів можуть мати набір роз'ємів BNC, RJ-45, AUI, забезпечуючи вибір середовища передачі. До порту хаба можна підключати як окремий вузол, так і іншої хаб або сегмент коаксіалу. Хаби з набором різнотипних портів дозволяють поєднувати сегменти мереж з різними кабельними системами.


Адаптери Ethernet


Ethernet в даний час є найпоширенішою мережевою архітектурою. Сучасні міні-і супермінікомпьютери, а також великі ЕОМ (Maiframes), зазвичай мають вбудовані адаптери з AUI-роз'ємами. Ряд сучасних системних плат PC має вбудований адаптер з роз'ємом RJ-45. Кожен адаптер має свій унікальний 6-байтний фізичну адресу (MAC-Address), зашитий в одну з мікросхем. Області адрес поділені між фірмами-виробниками. Деякі адаптери та драйвери дозволяють змінювати адресу, при цьому відповідальність за його унікальність у мережі перекладається на адміністратора.

Мережеві адаптери або мережні інтерфейсні карти (Network Interface Card, NIC) для PC, що випускаються багатьма виробниками в широкому асортименті, розрізняються підтримуваними середовищами передачі, типом системної шини (ISA, EISA, MCA, PCI, рідше VLB), архітектурою і продуктивністю. Для блокнотних ПК існують адаптери Ethernet в стандарті PCMCIA (PC CARD). Випускаються також адаптери, що підключаються до стандартного LPT-порту PC ("Paraport"), їх головна перевага - відсутність потреб у системних ресурсах (порти, переривання і т. п.) і легкість підключення без розтину комп'ютерів - обертається і істотним недоліком - при обміні вони дуже сильно завантажують процесор.


ARCnet


ARCnet (Attached Resource Computer Network - комп'ютерна мережа з'єднаних ресурсів) - архітектура мереж з розділяється середовищем і широкомовної передачею. Метод доступу маркерний (Token passing), логічна топологія - шина, фізична - комбінація шини та зірки (дерево). Швидкість передачі 2.5 Мбіт / с.

Кабель коаксіальний RG-62 з хвильовим опором 93 Ом, можливе застосування кабелю з хвильовим опором 50-110 Ом і відповідними термінаторами. Кабельні петлі (кільця через хаби) є неприпустимим. Мало поширені варіанти - неекранована вита пара і швидкість 20-100 Мбіт / с.


Адаптери: високоімпедансний (Bus), нізкоімпедансние (Star) і перемикані, що використовуються в різних топологіях. Кожному адаптера в мережі при інсталяції призначають свій унікальний восьмібітних адресу, задається перемикачем в діапазоні 1-254. Споживані системні ресурси аналогічні адаптерам Ethernet.

Хаби: активні (з посиленням сигналу) від 4 до 64 портів, застосовуються у високо-і нізкоімпедансних мережах; пасивні чотирьохпортовий резистивні согласователі імпедансів застосовуються тільки для нізкоімпедансних мереж.

Термінатори: встановлюються на кінцях шинних сегментів і невикористовуваних портах пасивних хабів.

Високоімпедансний мережі. Максимальна довжина сегмента 305 м, вузли підключаються через BNC T-коннектори, відгалуження неприпустимі, мінімальна відстань між вузлами 1 м, допускається до 8 вузлів у сегменті. Використовуються тільки активні хаби. Сегменти повинні закінчуватися термінатором або активним хабом (адаптером).

Нізкоімпедансние мережі. Активний хаб може з'єднуватися кабелем з адаптером (610 м), активним хабом (610 м) або пасивним хабом (30 м). Пасивний хаб може стояти тільки між активними вузлами. На порти, які не пасивних хабів повинні, а активних - можуть встановлюватися термінатори.

Змішані мережі будуються за вищенаведеними правилами. Загальні обмеження: максимальне загасання в кабелі на частоті 5 МГц - 11 дБ, затримка поширення сигналів між вузлами до 30 мкс.

Основні переваги ARCnet перед Ethernet, які забезпечували його колишню популярність: низька вартість схем приєднання (у порівнянні з CSMA / CD), менша критичність до кабелю, більш гнучка топологія, легкість діагностики мережі при зіркоподібною топології, менш різка (порівняно з Ethernet) чутливість пропускної здатності до кількості та активності вузлів мережі.

Недоліки: малоефективне використання і без того низької пропускної здатності каналу через надмірність коду та адміністративних пакетів. Реальна продуктивність, навіть для невеликих мереж не перевищує 65% від максимальної, зі збільшенням числа вузлів падає. Однобайтное обмеження на адресу створює незручності при об'єднанні мереж. Помилкове завдання співпадаючих адрес локалізується виключно методом послідовного відключення вузлів. Малий розмір фрейму (252 байти даних в оригінальному варіанті і 508 байтів в розширеному) важко стикуємося з вищестоящими рівнями (Novell IPX передає пакет довжиною 576 байт).

В даний час апаратура ARCnet практично не випускається, але підтримується всіма продуктами Novell.



Token Ring


Token Ring (маркерне кільце) - архітектура мереж з кільцевою логічною топологією і детермінованим методом доступу із передачею маркера. Стандарт визначений документом IEEE802.5, але IBM - основний провідник цієї архітектури - використовує кілька відрізняється специфікацію.

Логічне кільце реалізується на фізичній зірці, в центрі якої знаходиться MAU (Multistation Access Unit) - хаб з портами підключення кожного вузла. Для приєднання кабелів використовуються спеціальні роз'єми, що забезпечують замикання кільця при відключенні вузла від мережі. При необхідності мережа може розширюватися за рахунок застосування додаткових хабів, пов'язаних в загальне кільце. Вимога безразривності кільця ускладнює кабельне господарство Token Ring, що використовує чотирипровідні екрановані і неекрановані виті пари і спеціальні комутаційні кошти.

Полегшений варіант розводки забезпечує підключення до 96 станцій до 12 восьміпортовим хабам з максимальним видаленням станції від хаба не більше 45 м. Довжина кабелю між хабами може досягати 45 м при їх сумарній довжині не більше 120 м.

Стаціонарна розводка забезпечує підключення до 260 станцій і 33 хабів з відстанню між пристроями до 100 м при загальній довжині кільця хабів до 200 м.

Оптоволоконний кабель збільшує довжину сегмента до 1 км.

Інформація по кільцю передається тільки в одному напрямку по ланцюжку від станції до станції, швидкість передачі 4 або 16 Мбіт / с. Адаптер вузла копіює у свій буфер тільки адресовані йому пакети.

Використання системних ресурсів PC і конфігурування адаптерів аналогічні Ethernet. Програмне забезпечення крім звичного для всіх мережевих адаптерів містить додаткові модулі-агенти як на сервері, так і на робочій станції.

Основна перевага Token Ring - свідомо обмежений час очікування обслуговування вузла (на відміну від Ethernet не зростаюче при посиленні трафіку), обумовлене детермінованим методом доступу і можливістю управління пріоритетом. Ця властивість дозволяє використовувати Token Ring в системах реального часу. Крім того, мережі Token Ring легко з'єднуються з мережами на великих машинах (IBM Mainframe).

Недоліками Token Ring є висока вартість обладнання та складність побудови великих мереж (WAN).



Local Talk, 100BaseVG, TCNS, Token Bus


Local Talk - мережева архітектура фірми Apple, штатна підсистема Macintosh. Середовище передачі - вита пара, швидкість 230.4 Кбіт / с, інтерфейс RS-422, метод доступу CSMA / CA.

100BaseVG - 100 Мбіт / с мережа на витій парі категорії 3 (Voice-Grade TP - вита пара для голосової телефонії). Розроблено фірмами Hewlett-Packard і AT & T Microelectronics як розвиток Ethernet, описується стандартом IEEE802.12. Використовує 4 пари проводів, передача в будь-яку сторону використовує всі пари одночасно (Quartet Signaling). Фізична топологія - зірка, метод доступу - Demand Priority, управління передачею покладено на центральні комутаційні пристрої, що забезпечує зумовлене час відгуку для критичних до часу завдань.

100VG-AnyLAN (100BaseVG-AnyLAN) - розширення 100BaseVG, введене фірмами Hewlett-Packard і IBM. Є певним гібридом Ethernet і Token Ring, підтримуючи їх формати кадрів (802.3 і 802.5). Крім пріоритетів доступу підтримує 2 рівні пріоритетів передачі, що дозволяє використовувати мережу для критичних до часу додатків (мультимедійних, відеоконференцій та ін.) Середовище передачі - неекранована вита пара 3, 4, 5 категорії. Адаптери AnyLAN сумісні зі звичайними адаптерами Token Ring і Ethernet.

TCNS (Thomas-Conrad Network System) - 100 Мбіт / с версія ARCnet фірми Thomas-Conrad. Середовище передачі - коаксіал, вита пара IBM Type 1 STP або UTP Level 5, оптоволокно; топологія - зірка. Вимагає спеціальних адаптерів, програмно сумісних зі звичайними драйверами ARCnet. Адаптери можуть застосовуватися для дзеркальних серверів в NetWare SFT III.

Token Bus - мережна архітектура, певна специфікацією IEEE802.4. Середовище передачі - коаксіал 75 Ом або оптоволокно, швидкість 1-20 Мбіт / с в залежності від середовища. Фізична топологія - шина, логічна - кільце, метод доступу - передача маркера. Підтримується система пріоритетів, що забезпечує заданий час відгуку для різних рівнів. Використовується в промисловості, на ній базуються різні типи протоколів промислової автоматики, наприклад MAP (Manufacturing Automation Protocol).

FDDI і CDDI

FDDI (Fiber Distributed Data Interface) - стандартизована специфікація ANSI X3T9.5 для мережевої архітектури високошвидкісної передачі даних оптоволоконними лініями. Швидкість передачі - 100 Мбіт / с. Топологія - кільце (подвійне), можлива гібридна: включення зіркоподібних або деревоподібних підмереж в головну мережу через концентратор. Метод доступу - маркерний з можливістю одночасного циркулювання безлічі кадрів в кільці. Максимальна кількість станцій у мережі - до 1000, відстань між станціями до 2 км при многомодовому і до 45 км при одномодовом кабелі (загасання сигналу між станціями до 11 дБ), довжина кільця до 100 км (може збільшуватися за рахунок застосування більш потужної апаратури). У деяких випадках вторинне кільце використовується для підвищення пропускної здатності потенційно до 200 Мбіт / с.

CDDI (Copper Distributed Data Interface), він же TPDDI - (Twisted Pair Distributed Data Interface) - суто електрична реалізація архітектури FDDI на витій парі. Істотно дешевше оптичної реалізації, довжина сегмента обмежена 100 м, застосовується в локальних кільцях. Офіційного жорсткого стандарту немає, коректна взаємодія апаратури різних виробників не гарантується.

Початкова специфікація FDDI-I забезпечує асинхронні комунікації з комутацією пакетів. Існуючий синхронний клас трафіку FDDI-I не гарантує підтримки тривалого рівномірного потоку даних, необхідного для голосового та відеопередачі. Для мультимедійних додатків реального часу можливість передачі постійного потоку введена в FDDI-II, офіційна назва якого HRC FDDI (Hybrid Ring Control - управління гібридним кільцем).

За замовчуванням мережа працює в базовому режимі, підтримуючи тільки комутацію пакетів. Гібридний режим - одночасне обслуговування асинхронних передач з комутацією пакетів і ізохронних передач з комутацією каналів - включається при необхідності.

У базовому режимі по кільцю циркулює маркер, що дає вузлам право на передачу. У гібридному режимі передача організується у вигляді циклів - пакетів, безперервно повторюються протягом сеансу. Кожен цикл тривалістю 125 мкс забезпечує передачу даних 128 каналів (по 96 байт на канал). Реально кожним встановленим каналу виділяється смуга пропускання, кратна 64 кбіт / с, в залежності від запитуваної швидкості, максимальна швидкість каналу 6.144 Мбіт / с.

Дуже висока вартість устаткування визначає коло застосувань FDDI:

базові мережі (Backbone), що об'єднують безліч мереж;

об'єднання великих і мінікомп'ютерів і периферії (Back-end network);

з'єднання потужних робочих станцій, що вимагають високошвидкісного обміну (Front-end network).

Кожен порт має трансивер, що містить передавач (лазерний або світлодіодний випромінювач) і фотодетектор. Виходи передавачів сусідніх вузлів з'єднуються зі входами приймачів роздільними оптичними кабелями, утворюючи замкнуте кільце. Кожному вузлу кільця при конфігуруванні призначається адреса і пріоритет.

Для підвищення надійності базова мережа має два кільця з протилежним напрямком передачі: первинне і вторинне. У нормальному режимі використовується тільки первинне. У випадку розриву зв'язку між двома станціями крайні станції замикають первинне кільце за допомогою вторинного.

Станції, або вузли, можуть бути одинарного (SAS) або подвійного (DAS) підключення. DAS (Dual-Attachment Station), вони ж станції класу A, мають два трансивера і можуть включатися безпосередньо в базову мережу, до первинного та вторинного кільцю. SAS (Single-Attachment Station), вони ж станції класу B, мають один трансивер і включаються тільки в первинне кільце. У базову мережу вони можуть включатися тільки через концентратор, або обхідний комутатор, що відключає їх у разі аварії.

Концентратори також можуть бути одинарного (SAC) або подвійного (DAC) підключення. У їх функції входить підтримка цілісності логічного кільця незалежно від стану ліній і вузлів, підключених до його портів. Надійність апаратури та електроживлення концентраторів визначає живучість кільця. DAC (Dual-Attachment Concentrator) може підключаться до будь-яких вузлів (SAS, DAS, SAC або DAC) і забезпечує включення станцій або груп (кластерів) станцій в логічне кільце. До SAC (Single-Attachment Concentrator) можуть підключатися SAS або SAC, сам він повинен підключатися до DAC, що є частиною кільця.

FDDI визначає чотири типи портів станцій:

порт A призначений тільки для пристроїв подвійного підключення (DAC і DAS), його вхід підключається до первинного кільця, вихід - до вторинного;

порт B призначений тільки для пристроїв подвійного підключення (DAC і DAS), його вхід підключається до вторинного кільцю, вихід - до первинного;

порт M (Master) призначений для концентраторів (DAC або SAC) і з'єднує два концентратори або концентратор зі станцією (DAS або SAS);

порт S (Slave) призначений тільки для пристроїв одинарного підключення і використовується для з'єднання двох станцій або станції і концентратора.

Адаптери FDDI для PC використовують системні шини ISA, EISA, MCA, PCI, рідше VLB; їх ціна може перевищувати ціну комп'ютера. Адаптер може мати один (порт S) або два (порти A і B) трансивера.

Менш дорогі адаптери з електричним інтерфейсом (TPDDI, CDDI) використовують неекрановану виту пару 5 категорії з роз'ємами RJ-45.

Для підключення PC, не вимагають повної пропускної здатності FDDI, частіше застосовуються концентратори, що мають вбудовані мости для переходу на широкодоступні мережеві архітектури (Ethernet, Token Ring).

Кабельне господарство FDDI дуже складне і специфічне. Рознімання та кабелі повинні вносити суворо регламентоване загасання. Специфічні елементи:

оптичні атенюатори, що доводять загасання до необхідної величини;

Bypass Switch, Dual Bypass Switch - обхідний комутатор, одиночний чи парний - додаткове активний пристрій, що включається між вузлом і кільцем, що забезпечує обхід вузла в разі його відключення чи відмови. Комутатор включає вузол в кільце тільки при наявності дозволяючого сигналу готовності, що надходить від вузла по додатковому електричному інтерфейсного кабелю;

Coupler - пристрій розгалуження або (і) об'єднання оптичних сигналів.



ATM


ATM (Asynchronous Transfer Mode) - технологія комутації пакетів, що формує ядро ​​Broadband ISDN (BISDN), що забезпечує передачу цифрових, голосових і мультимедійних даних по одним і тим самим лініях. Спочатку швидкість передачі була визначена 155 Мбіт / с, потім 662 Мбіт / с і планується до 2.488 Гбіт / с. ATM використовується як в локальних, так і в глобальних мережах, з успіхом застосовується для зв'язку локальних мереж, сильно віддалених одна від одної.

Лінії зв'язку - оптичні, локальні або довгі. Довгі лінії можуть бути виділеними (орендованими) або комутованими.

Забезпечення паралельної передачі. Кожен вузол може мати виділене з'єднання з будь-яким іншим вузлом.

Робота завжди на максимальній швидкості.

Використання пакетів фіксованої довжини - осередків (Cell) по 53 байти.

Корекція помилок і маршрутизація на апаратному рівні (частково завдяки фіксованому розміру осередків).

Одночасна передача даних, відеоінформації та голосу. Фіксований розмір осередків забезпечує рівномірність голосового потоку.

Легкість балансування завантаження: комутовані пакетів дозволяє при необхідності підвищення пропускної здатності встановити безліч віртуальних ланцюгів між передавачем і приймачем.

Інтерфейс користувача UNI (User Network Interface) визначено ATM-форумом і допускає різні типи фізичного інтерфейсу:

SONET (OC-3, STS-3 або STM-1 в термінології CCITT), 155.52 Мбіт / с;

DS3, 44.736 Мбіт / с;

100 Мбіт / с з кодуванням 4B/5B;

155 Мбіт / с з кодуванням 8B/10B.

Всі ці інтерфейси використовують оптоволокно, розробляються варіанти стандартів на кручений парі (UTP-3).

Для різних видів інформації (голос, відеоінформація і дані), який передається за допомогою ATM, визначені такі класи сервісів:

Для кожного класу сервісу визначаються протокольні блоки даних, PDU (Protocol Data Unit), які є блоками даних для осередків. Кожен PDU містить 48 октетів (груп по 8 біт), використовуваних для заголовка, кінцевика і власне даних (Payload в термінології ATM).

Перші 5 октетів чарунки складають заголовок ATM. У нього входять 4 біта загального управління потоком, 8 біт ідентифікатора віртуального шляху, VPI (Virtual Path Identifier), 16 біт ідентифікатора віртуального каналу, VCI (Virtual Channel Identifier), 3 біти покажчика типу даних (Payload Type), 1 біт CLP (Cell Loss Priority) і 8 біт HEC (Header Error Control). Біт CLP визначає можливість відкидання даної чарунки у випадку напруженого рівня трафіку.

У ATM розрізняють 3 плану (групи діяльності):

план керування, на якому встановлюються і обслуговуються виклики і з'єднання;

план користувачів, на якому відбувається звичайний обмін даними;

план менеджменту, який координує всі три плани і керуючий ресурсами.

Потоки даних від різних типів сервісів (голос, відеоінформація, дані і чарунки від ATM-станцій) обробляються сервісами відповідних класів і "розфасовуються" в 48-октетние PDU, які полягають в осередку і мультиплексируются в потік чарунок для передачі. Осередки містять ідентифікатори віртуальних каналів і шляхів, які використовуються для досягнення адресата призначення. ATM-комутатор використовує інформацію ідентифікаторів для направлення осередків у відповідний порт. Потік осередків кодується і передається через фізичне середовище передачі ATM-мережі. На приймальному боці виробляються зворотні перетворення і потоки даних передаються на вихід відповідними сервісами.

В даний час технологія ATM є прогресивною і швидко розвивається, апаратура розробляється і випускається велика чисельність виробників, ведуться роботи із забезпечення її сумісності. У найближчі роки очікується різке здешевлення цієї поки ще дуже дорогої техніки.

Модеми та факс-модеми

Модем (модулятор-демодулятор) служить для передачі інформації на великі відстані, недоступні локальним мережам.

Модеми забезпечують телекомунікації (обмін даними) по виділених та комутованих телефонних лініях.

Факс-модеми дозволяють передавати і приймати факсимільні зображення, сумісні зі звичайними факс-машинами.

Голосові модеми (Voice Modem) перетворять звукове повідомлення у файл даних, аудіосигнал стискається за методом ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation). Повідомлення може передаватися по електронній пошті або в діалозі реального часу (InterPhone??) І відтворюватися голосовим модемом через внутрішній динамік (телефонну трубку) або через мультимедійні засоби (Sound Blaster).

Синхронні модеми вимагають дві виділені пари проводів для синхронізації і даних. Протоколи синхронного обміну:

BSC - Binary Synchronous Communications;

SDLC - Synchronous Data Link Control;