Технология 100VG-AnyLan

В июле 1993 года был организован новый комитет IEEE 802.12, призванный стандартизовать новую технологию l00Base VG. Данная технология представля­ла собой высокоскоростное расширение стандарта IEEE 802.3 (100BaseT или Ethernet на витой паре). В сентябре 1993 года было предложено объединить в новом стандарте поддержку сетей Ethernet и Token Ring. Новая технология по­лучила название l00VG-AnyLan. Технология призвана поддерживать как уже существующие сетевые приложения, так и вновь создаваемые. Стандарт l00VG-AnyLan ориентирован как на витую пару, так и на оптоволоконные кабели, до­пускающие значительную удаленность абонентов. Ввиду того что технология l00VG-AnyLan была призвана заменить собой технологии Ethernet и Token Ring, она поддерживает топологии, характерные для этих сетей.

Для l00Base-T Ethernet используются кабели, содержащие четыре неэкрани­рованные витые пары. Одна пара служит для передачи данных, другая — для разрешения конфликтов; две оставшиеся пары не используются. При работе с экранированными кабелями, что характерно для сетей Token Ring, используют­ся две витые пары, но при вдвое большей частоте. При передаче по такому кабелю каждая пара используется в качестве фиксированного однонаправленно­го канала. По одной паре передаются входные данные, по другой — выходные. Стандартное удаление узлов, на котором гарантируются заявленные параметры передачи, — 100 м для пар категории 4 и 200 м для категории 5. Сети, постро­енные на неэкранированной витой паре, используют все четыре пары кабеля и могут функционировать как в полнодуплексном (для передачи сигналов управ­ления), так и в полудуплексном режиме, когда все четыре пары используются для передачи данных в одном направлении. В сетях на экранированной паре или оптоволокне реализованы два однонаправленных канала: один на прием, другой на передачу. Прием и передача данных могут осуществляться одновременно.

Основным устройством при построении сети l00VG-AnyLan является специ­альный концентратор. Все устройства сети, независимо от их назначения, при­соединяются к этим концентраторам. Выделяют два типа соединений: для связи «вверх» и для связи «вниз». Под связью «вверх» подразумевается соединение с концентратором более высокого уровня. Связь «вниз» — это соединение с ко­нечными узлами и концентраторами более низкого уровня (по одному порту на каждое устройство или концентратор).

Стандарт на технологию 100VG-AnyLan определяет канальный и физичес­кий уровни передачи данных. Канальный уровень разбит на два подуровня: логического контроля соединения (LLC — Logical Link Control) и контроля до­ступа к среде (MAC — Medium Access Control). На канальный уровень возлага­ется ответственность за обеспечение надежной передачи данных между двумя узлами сети. Получая пакет для передачи с более высокого сетевого уровня, канальный уровень присоединяет к этому пакету адреса получателя и отправи­теля, формирует из него набор кадров для передачи и обеспечивает выявление и исправление ошибок. Канальный уровень поддерживает форматы кадров Ethernet и Token Ring. Верхний подуровень канального уровня — логический контроль соединения — обеспечивает режимы передачи данных как с установле­нием, так и без установления соединения. Нижний подуровень канального уров­ня — контроль доступа к среде — при передаче окончательно формирует кадр передачи в соответствии с тем протоколом, который реализован в данном сег­менте (IEEE 802.3 или 802.5). При получении пакета этот подуровень проверяет адрес, контрольную сумму и наличие ошибок при передаче.

Выполняемые на этом подуровне задачи различаются для концентратора и конечного узла. На узле решаются следующие задачи:

q Присоединение специальных атрибутов к данным перед передачей их на физический уровень в соответствии со средой передачи;

q Проверка полученных кадров на наличие ошибок при передаче;

q Контроль доступа к физическому уровню при передаче данных;

q Обработка полученных с физического уровня кадров и отделение специ­альных атрибутов для данной передающей среды.

На концентраторе происходит:

q Получение запросов на передачу от конечных узлов;

q Интерпретация адреса отправителя;

q Пересылка пакетов на соответствующие порты для отправки.

Логически МАС-подуровень можно разделить на три основных компонента: протокол приоритета запросов, систему тестирования соединений и систему подготовки кадров передачи.

Протокол приоритетов запросов — Demand Priority Protocol (DPP) — опре­деляется стандартом 100VG-AnyLan как составная часть МАС-подуровня. DPP определяет порядок обработки запросов и установления соединений. Когда конечный узел готов передать пакет, он отправляет концентратору запрос обыч­ного или высокого приоритета. Если на узле нет данных для передачи, он отправляет сигнал «свободен». Концентраторы 100VG могут соединяться каска­дом, что обеспечивает максимальное расстояние между узлами в одном сегменте на неэкранированном кабеле до 2.5 км. При таком соединении концентраторов, когда узел обращается к концентратору нижнего уровня, последний транслирует запрос «наверх». Концентратор циклически опрашивает порты, выясняя их го­товность к передаче. Если к передаче готовы сразу несколько узлов, концентратор анализирует их запросы, опираясь на два показателя — приоритет запроса и фи­зический номер порта, к которому присоединен передающий узел. После того как обработаны все высокоприоритетные запросы, обрабатываются запросы с нормальным приоритетом в порядке, также определяемом физическим адресом порта. При опросе порта, к которому подключен концентратор нижнего уровня, инициируется опрос его портов, и только после этого возобновляется опрос пор­тов старшего концентратора. Таким образом, все конечные узлы опрашиваются последовательно, независимо от уровня концентратора, с которым они соедине­ны. Прежде чем передать данные на физический уровень, необходимо дополнить его служебными заголовком и окончанием, включающими в себя поля данных (если это необходимо), адреса абонентов и контрольные последовательности.

Стандарт IEEE 802.12 поддерживает три типа форматов кадров передачи данных: IEEE 802.3 (Ethernet), IEEE 802.5 (Token Ring) и специальный формат кадров тестирования соединений IEEE 802.3. Стандарт запрещает использова­ние различных форматов кадров в рамках одного сегмента сети. Каждый сегмент может поддерживать только один логический стандарт. Порядок передачи дан­ных для форматов Ethernet и Token Ring одинаков (первым передается байт старшего разряда, последним — младшего). Различается лишь порядок битов в байтах: в формате Ethernet первыми передаются младшие биты, а в Token Ring — старшие.

Кадр Ethernet (IEEE 802.3) должен содержать следующие поля: DA — адрес получателя пакета (6 байт); SA — адрес отправителя (6 байт); L — указатель длины данных (2 байта); данные пользователя и заполнители; FCS — контроль­ная последовательность. Длина поля данных не может быть менее 46 байт. Если данные не заполняют это пространство, к ним дописывается специальный запол­нитель. Блок данных не может быть длиннее 1500 байт. Поле адреса кроме 45 бит адреса несет в себе два бита управления. Первый бит определяет тип адреса — групповой или индивидуальный, а второй бит задает его глобальность или локальность. Если это адрес отправителя, первый бит всегда указывает на индивидуальный адрес (равен 0).

Кадр Token Ring (IEEE 802.5) содержит большее число полей. К ним отно­сятся: АС — поле контроля доступа (1 байт, не используется); FC — поле конт­роля кадра (1 байт, не используется); DA — адрес получателя (6 байт); SA — адрес отправителя (6 байт); RI — информационное поле маршрутизатора (0-30 байт); поле информации; FCS — контрольная последовательность (4 бай­та). Формат адреса получателя аналогичен формату адреса, используемому в стандарте Ethernet, а в адресе отправителя вместо адреса устанавливается бит, определяющий наличие информационного поля маршрутизатора. Оно содержит данные для управления сетью и логического контроля соединений, а также данные пользователя и может включать произвольное количество байт при условии, что их общее число (в этом поле и поле маршрутизатора) не превышает 4502.

Кадр тестирования соединений стандарта IEEE 802.12 напоминает обычный кадр Ethernet с некоторыми модификациями. Поле данных тестового пакета со­стоит из 596 нулевых байт.

Физический уровень организует передачу битов данных от одного узла к другому. В стандарте l00VG-AnyLan определены два подуровня физического уровня: не зависящий от физической среды и зависящий от нее. На подуровне, не зависящем от передающей среды, происходит подготовка данных, получен­ных с более верхних уровней. Кадрам приписывают заголовки и окончания, а затем они и отправляются на подуровень, зависящий от среды передачи.

При передаче данных в сетях, построенных на витой паре, кадр должен быть отправлен ближайшему концентратору, который и передаст его получателю. Процесс передачи происходит в несколько этапов.

1. После получения сигнала «свободен» от своего концентратора, узел посы­лает ему сигнал нормального приоритета. Получив этот сигнал, концент­ратор перестает передавать сигнал «свободен» этому порту. При этом происходит освобождение линии связи для передачи.

2. Концентратор оповещает всех потенциальных получателей пакета о том, что им может быть передан пакет. Все возможные получатели освобожда­ют линии связи и позволяют концентратору передавать данные по всем четырем каналам. Отправитель при обнаружении освободившихся линий начинает подготовку данных к отправке и после этого передает их на фи­зический уровень.

3. На физическом уровне пакет поступает на концентратор.

4. Концентратор получает пакет и идентифицирует адрес получателя.

5. Пакет отправляется получателю. Одновременно концентратор начина­ет посылать сигнал «свободен» всем незадействованным в процессе узлам.

В сетях на оптоволокне или экранированной паре передача данных происхо­дит аналогично. Небольшие отличия определяются наличием постоянно дейст­вующих в обе стороны каналов. Узел, например, может получать пакет и одновременно отправлять запрос на обслуживание.

Способность технологии l00VG-AnyLan обеспечивать доступ к сетевым ресурсам согласно приоритету запросов делает ее привлекательной для сетевых приложений, требующих гарантированного времени реакции сети, в частности для мультимедиа-приложений и передачи видеоинформации. В силу ряда при­чин данная технология не получила ожидаемого распространения. Однако сете­вые устройства с ее поддержкой продолжают предлагаться на рынке.

Дата добавления: 2015-07-13