Стандарт 10Base-T

Стандарт прийнятий в 1991 році, як доповнення до існуючого набору стандартів Ethernet, і має позначення 802.31.

Мережі 10Base-T використовують як середовище дві неекрановані виті пари (Unshielded Twisted Pair, UTP). Багатопарний кабель на основі неекранованої витої пари категорії 3 (категорія визначає смугу пропускання кабелю, величину перехресних наведень NEXT і деякі інші параметри його якості) телефонних компанії вже досить давно використовували для підключення телефонних апаратів усередині будівель. Цей кабель носить також назву Voice Grade, що говорить про те, що він призначений для передачі голосу.

Ідея пристосувати цей популярний вид кабелю для побудови локальних мереж виявилася дуже плідною, оскільки багато будівель вже були оснащені потрібною кабельною системою. Залишалося розробити спосіб підключення мережевих адаптерів і іншого комунікаційного устаткування до витої пари так, щоб зміни в мережевих адаптерах і програмному забезпеченні мережевих операційних систем були б мінімальними в порівнянні з мережами Ethernet на коаксіалі. Це вдалося, тому перехід на виту пару вимагає тільки заміни трансивера мережевого адаптера або порту маршрутизатора, а метод доступу і всі протоколи канального рівня залишилися тими ж, що і в мережах Ethernet на коаксіалі.

Кінцеві вузли з’єднуються по топології «точка-точка» із спеціальним пристроєм - багатопортовим повторювачем за допомогою двох витих пар. Одна вита пара потрібна для передачі даних від станції до повторювача (вихід Тх мережевого адаптера), а інша - для передачі даних від повторювача до станції (вхід RX мережевого адаптера). На рис. 3.10 показаний приклад трьохпортового повторювача. Повторювач приймає сигнали від одного з кінцевих вузлів і синхронно передає їх на всі свої решта портів, крім того, з якого поступили сигнали.

Багатопортові повторювачі в даному випадку звичайно називаються концентраторами (англомовні терміни - hub або concentrator). Концентратор здійснює функції повторювача сигналів на всіх відрізках витих пар, підключених до його портів, так що утворюється єдине середовище передачі даних - логічний моноканал (логічна загальна шина). Повторювач виявляє колізію в сегменті у разі одночасної передачі сигналів по декількох своїм Rх-входам і посилає jam-послідовність на всі свої Тх-виходи. Стандарт визначає бітову швидкість передачі даних 10 Мбіт/с і максимальна відстань відрізка витої пари між двома безпосередньо зв'язаними вузлами (станціями і концентраторами) не більше 100 м за наявності витої пари якості не нижче за категорію 3. Ця відстань визначається смугою пропускання витої пари - на довжині 100 м вона дозволяє передавати дані 10 Мбіт/с при використанні манчестерського коду.

Рис. 3.10. Мережа стандарту 10Base-T: Тх - передавач; Rx - приймач

Концентратори 10Base-T можна сполучати один з одним за допомогою тих же портів, які призначені для підключення кінцевих вузлів. При цьому потрібно поклопотатися про те, щоб передавач і приймач одного порту були сполучені відповідно з приймачем і передавачем іншого порту.

Рис. 3.11. Ієрархічне з'єднання концентраторів Ethernet

Для забезпечення синхронізації станцій при реалізації процедур доступу CSMA/CD і надійного розпізнавання станціями колізій в стандарті визначено максимально число концентраторів між будь-якими двома станціями мережі, а саме 4. Це правило носить назву «Правила 4-х хабів» і воно замінює «правило 5-4-3», вживане до коаксіальних мереж. При створенні мережі 10Base-T з великим числом станцій концентратори можна сполучати один з одним ієрархічним способом, утворюючи деревовидну структуру (рис. 3.11).

Петлевидне з'єднання концентраторів в стандарті 10Base-T заборонене, оскільки воно приводить до некоректної роботи мережі. Ця вимога означає, що в мережі 10Base-T не дозволяється створювати паралельні канали зв'язку між критично важливими концентраторами для резервування зв'язків на випадок відмови порту, концентратора або кабелю. Резервування зв'язків можливо тільки за рахунок перекладу одного з паралельних зв'язків в неактивний (заблокований) стан.

Загальна кількість станцій в мережі 10Base-T не повинна перевищувати загальної межі в 1024, і для даного типа фізичного рівня цю кількість дійсно можна досягти. Для цього досить створити дворівневу ієрархію концентраторів, розташувавши на нижньому рівні достатню кількість концентраторів із загальною кількістю портів 1024 (рис. 3.12). Кінцеві вузли потрібно підключити до портів концентраторів нижнього рівня. Правило 4-х хабів при цьому виконується - між будь-якими кінцевими вузлами буде рівно 3 концентратори.

Рис. 3.12. Схема з максимальною кількістю станцій

Максимальна довжина мережі в 2500 м тут розуміється як максимальна відстань між будь-якими двома кінцевими вузлами мережі (часто застосовується також термін «максимальний діаметр мережі»). Очевидно, що якщо між будь-якими двома вузлами мережі не повинне бути більше 4-х повторювачів, то максимальний діаметр мережі 10Base-T складає 5x100 = 500 м.

Мережі, побудовані на основі стандарту 10Base-T, володіють в порівнянні з коаксіальними варіантами Ethernet багатьма перевагами. Ці переваги пов’язані з розділенням загального фізичного кабелю на окремі кабельні відрізки, підключені до центрального комунікаційного пристрою. І хоча логічно ці відрізки як і раніше утворюють спільне середовище, їх фізичне розділення дозволяє контролювати їх стан і відключати у разі обриву, короткого замикання або несправності мережевого адаптера на індивідуальній основі. Ця обставина істотно полегшує експлуатацію великих мереж Ethernet, оскільки концентратор звичайно автоматично виконує такі функції, повідомляючи при цьому адміністратора мережі про виниклу проблему

У стандарті 10Base-T визначена процедура тестування фізичної працездатності двох відрізків витої пари, що сполучають трансивер кінцевого вузла і порт повторювача. Ця процедура називається тестом зв’язності (link test), і вона заснована на передачі кожні 16 мс спеціальних імпульсів J і К манчестерського коду між передавачем і приймачем кожної витої пари. Якщо тест не проходить, то порт блокується і відключає проблемний вузол від мережі. Оскільки коди J і К є забороненими при передачі кадрів, то тестові послідовності не впливають на роботу алгоритму доступу до середовища.

Поява між кінцевими вузлами активного пристрою, який може контролювати роботу вузлів і ізолювати від мережі вузли, що некоректно працюють, є головною перевагою технології 10Base-T в порівнянні з складними в експлуатації коаксіальними мережами. Завдяки концентраторам мережа Ethernet набула деяких рис відмовостійкої системи.

Дата добавления: 2015-05-26