Порядок выбора конфигурации ethernet
Выбор конфигурации Fast Ethernet. Правила модели 1.
Точно так же, как и в случае Ethernet, для определения работоспособности сети Fast Ethernet стандарт IEEE 802.3 предлагает две модели, называемые Transmission System Model 1 и Transmission System Model 2. При этом первая модель основана на нескольких несложных правилах, а вторая использует систему точных расчетов. Первая модель исходит из того, что все компоненты сети (в частности, кабели) имеют наихудшие из возможных временные характеристики, поэтому она всегда дает результат со значительным запасом. Во второй модели можно использовать реальные временные характеристики кабелей, поэтому ее применение позволяет иногда преодолеть жесткие ограничения модели 1.
Правила модели 1
- В соответствии с первой моделью, при выборе конфигурации в любом случае надо руководствоваться следующими принципами:
- Сегменты, выполненные на электрических кабелях (витых парах) не должны быть длиннее 100 м. Это относится к кабелям всех возможных категорий – 3, 4 и 5, к сегментам 100BASE-T4 и 100BASE-TX.
- Сегменты, выполненные на оптоволоконных кабелях, не должны быть длиннее 412м.
- Если используются адаптеры с внешними (выносными) трансиверами, то трансиверные кабели (МП) не должны быть длиннее 50 см.
Модель 1 выделяет три возможных конфигурации сети Fast Ethernet:
Соединение двух абонентов (узлов) сети напрямую, без репитера или концентратора (рис. 10.4). Абонентами при этом могут выступать не только компьютеры, но и сетевой принтер, порт коммутатора, моста или маршрутизатора. Это соединение называется соединением DTE-DTE или двухточечным.
Рис. 10.4. Двухточечное соединение без концентратора
Соединение двух абонентов сети с помощью одного репитер-ного концентратора класса I или класса II (рис. 10.5).
Рис. 10.5. Соединение с одним концентратором
Соединение двух абонентов сети с помощью двух репитер-ных концентраторов класса II (рис. 10.6). При этом предполагается, что для связи концентраторов всегда используется электрический кабель длиной не более 5 м. Концентраторы класса II имеют меньшую задержку, поэтому их может быть два. Использование трех концентраторов не допускается в соответствии с моделью 1 ни в коем случае.
Рис. 10.6. Соединение с двумя концентраторами
В случае первой конфигурации правила модели 1 предельно простые: электрический кабель не должен быть длиннее 100 м, полудуплексный оптоволоконный не должен быть длиннее 412м, полнодуплексный оптоволоконный – 2000 м (при этом задержка сигнала в кабеле уже не имеет значения, так как метод CSMA/CD не работает).
Соблюдение многочисленных ограничений, установленных для различных стандартов физического уровня сетей Ethernet, гарантирует корректную работу сети.
Правило “4-х хабов” для сетей на основе витой пары и оптоволокна не только дают гарантии работоспособности сети, но и оставляют большой “запас прочности” сети.
Для сетей, состоящих из смешанных кабельных систем, необходимо проводить дополнительные расчеты.
Чтобы сеть Ethernet, состоящая из сегментов различной физической природы, работала корректно, необходимо выполнение четырех основных условий:
• количество компьютеров в сети не более 1024;
• максимальная длина каждого физического сегмента не более величины, определенной в соответствующем стандарте физического уровня;
• время двойного оборота сигнала между двумя самыми удаленными друг от друга компьютерами сети не более 575 битовых интервала;
• сокращение межкадрового интервала при прохождении последовательности кадров через все повторители должно быть не больше, чем 49 битовых интервала.
Соблюдение этих требований обеспечивает корректность работы сети даже в случаях, когда нарушаются простые правила конфигурирования, определяющие максимальное количество повторителей и общую длину сети в 2500 м.
Расчет времени двойного оборота сигнала
Модель, применяемая для оценки конфигурации Ethernet, основана на подсчете временных характеристик данной конфигурации. В ней применяется две системы расчетов: одна предполагает вычисление двойного (кругового) времени прохождения сигнала по сети, а другая – проверку допустимости получаемого (межкадрового) временного интервала. При этом расчеты в обеих системах расчетов ведутся для наихудшего случая.
Примечание. Задержки даны в битовых интервалах.
При первой системе расчетов используются такие понятия, как “начальный сегмент”, “промежуточный сегмент” и “конечный сегмент”. Отметим, что промежуточных сегментов может быть несколько, а начальный и конечный сегменты при разных расчетах могут меняться местами. Для расчетов используются величины задержек, представленные в таблице 1.
Расчет сводится к следующему:
1. в сети выделяется путь наибольшей длины;
3. если длина сегмента максимальна, то из таблицы для него берется величина задержки tm;
4. суммарная величина задержек всех сегментов выделенного пути не должна превышать 575 битовых интервалов;
5. затем необходимо проделать те же действия для обратного направления выбранного пути (то есть, считая конечный сегмент начальным, и наоборот);
6. если задержки в обоих случаях не превышают 575 битовых интервалов, то сеть работоспособна.
Если в выбранной вами конфигурации сети путь наибольшей длины не столь очевиден, то подобные расчеты необходимо произвести для всех путей, претендующих на наибольшую задержку сигнала. В любом случае двойное время прохождения в соответствии со стандартом недостаточно, чтобы сделать окончательный вывод о работоспособности сети.
Расчет сокращения межкадрового интервала
Чтобы признать конфигурацию сети корректной, нужно рассчитать также уменьшение межкадрового интервала репитерами, репитерными концентраторами и коммутаторами.
Эта величина не должна быть меньше, чем 49 битовых интервалов. Для вычислений здесь также используются понятия начального сегмента и промежуточного сегмента (конечный сегмент не вносит вклада в сокращение межкадрового интервала, так как пакет доходит по нему до принимающего компьютера без прохождения репитеров и репитерных концентраторов).
| Тип сегмента | Начальный сегмент | Промежуточный сегмент |
| 10BASE-T | 10,5 | 8 |
| 10BASE-F | 10,5 | 8 |
Для расчета сокращения межкадрового интервала можно воспользоваться значениями максимальных величин уменьшения межкадрового интервала при прохождении репитеров (репитерных концентраторов) и коммутаторов различных физических сред приведенными в таблице 2.
Вычисления здесь очень простые. Суммируя величины сокращений межкадрового интервала для наибольшего пути в выбранной конфигурации и сравнивая сумму с предельной величиной в 49 битовых интервалов, мы можем сделать вывод о работоспособности сети. Такие же вычисления проводятся и для обратного направления по этому же пути.
Порядок выполнения работы
1. Ознакомьтесь с теоретической частью расчетно – графической работы.
2. В соответствии с заданным вариантом спроектируйте локальную вычислительную сеть организации (ПРИЛОЖЕНИЕ А).
3. Подготовьте спецификацию на оборудование и материалы спроектированной локальной вычислительной сети организации (ПРИЛОЖЕНИЕ Б).
Выбор конфигурации Fast Ethernet. Правила модели 1.
Точно так же, как и в случае Ethernet, для определения работоспособности сети Fast Ethernet стандарт IEEE 802.3 предлагает две модели, называемые Transmission System Model 1 и Transmission System Model 2. При этом первая модель основана на нескольких несложных правилах, а вторая использует систему точных расчетов. Первая модель исходит из того, что все компоненты сети (в частности, кабели) имеют наихудшие из возможных временные характеристики, поэтому она всегда дает результат со значительным запасом. Во второй модели можно использовать реальные временные характеристики кабелей, поэтому ее применение позволяет иногда преодолеть жесткие ограничения модели 1.
Правила модели 1
- В соответствии с первой моделью, при выборе конфигурации в любом случае надо руководствоваться следующими принципами:
- Сегменты, выполненные на электрических кабелях (витых парах) не должны быть длиннее 100 м. Это относится к кабелям всех возможных категорий – 3, 4 и 5, к сегментам 100BASE-T4 и 100BASE-TX.
- Сегменты, выполненные на оптоволоконных кабелях, не должны быть длиннее 412м.
- Если используются адаптеры с внешними (выносными) трансиверами, то трансиверные кабели (МП) не должны быть длиннее 50 см.
Модель 1 выделяет три возможных конфигурации сети Fast Ethernet:
Соединение двух абонентов (узлов) сети напрямую, без репитера или концентратора (рис. 10.4). Абонентами при этом могут выступать не только компьютеры, но и сетевой принтер, порт коммутатора, моста или маршрутизатора. Это соединение называется соединением DTE-DTE или двухточечным.
Рис. 10.4. Двухточечное соединение без концентратора
Соединение двух абонентов сети с помощью одного репитер-ного концентратора класса I или класса II (рис. 10.5).
Рис. 10.5. Соединение с одним концентратором
Соединение двух абонентов сети с помощью двух репитер-ных концентраторов класса II (рис. 10.6). При этом предполагается, что для связи концентраторов всегда используется электрический кабель длиной не более 5 м. Концентраторы класса II имеют меньшую задержку, поэтому их может быть два. Использование трех концентраторов не допускается в соответствии с моделью 1 ни в коем случае.
Рис. 10.6. Соединение с двумя концентраторами
В случае первой конфигурации правила модели 1 предельно простые: электрический кабель не должен быть длиннее 100 м, полудуплексный оптоволоконный не должен быть длиннее 412м, полнодуплексный оптоволоконный – 2000 м (при этом задержка сигнала в кабеле уже не имеет значения, так как метод CSMA/CD не работает).
Файл "Выбор конфигурации Ethernet" внутри архива находится в папке "Методическое пособие для курсовой работы". Документ из архива "Методическое пособие для курсовой работы", который расположен в категории "книги и методические указания". Всё это находится в предмете "сетевые технологии" из седьмого семестра, которые можно найти в файловом архиве РТУ МИРЭА. Не смотря на прямую связь этого архива с РТУ МИРЭА, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "книги и методические указания", в предмете "сетевые технологии" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "Выбор конфигурации Ethernet"
Текст 2 страницы из документа "Выбор конфигурации Ethernet"
Вычисления здесь очень простые. Для них используется данные таблицы 2.
Таблица 2. Величины сокращения межпакетного интервала (IPG) для разных сегментов Ethernet
Начальный
Промежуточный
Для получения полной величины сокращения IPG надо просуммировать величины из таблицы для сегментов, входящих в путь максимальной длины, и сравнить сумму с предельной величиной 49 битовых интервалов. Если сумма меньше 49, можно сделать вывод о работоспособности сети. Для гарантии расчет производится в обоих направлениях выбранного пути.
Для примера стоит обратиться все к той же конфигурации, показанной на рис. 1. Максимальный путь здесь – между двумя нижними по рисунку компьютерами. Можно взять в качестве начального сегмента 10BASE2. Для него сокращение межпакетного интервала равно 16. Далее следуют промежуточные сегменты: 10BASE5 (величина сокращения равна 11) и два сегмента 10BASE-FL (каждый из них внесет свой вклад по 8 битовых интервалов). В результате суммарное сокращение межпакетного интервала составит:
16 + 11 + 8 + 8 = 43,
что меньше предельной величины 49. Следовательно, данная конфигурация и по этому показателю будет работоспособна.
Вычисления для обратного направления по этому же пути дадут тот же результат, так как начальный сегмент 10BASE-T даст ту же величину, что и начальный сегмент 10BASE2 (16 битовых интервалов). А все промежуточные сегменты останутся промежуточными.
Теперь можно попробовать с помощью второй модели расчетов оценить максимальный размер сети Ethernet. Теоретически возможный размер сети составляет 6,5 километров. Но это в предположении, что вся сеть выполнена на одном сегменте. Однако на практике это неосуществимо. Ведь предельная длина сегмента не превышает 2 километров (для 10BASE-FL). Присутствие репитеров или концентраторов в сети максимального размера обязательно, а они внесут свой вклад в задержку прохождения сигнала по сети.
Простейшая конфигурация сети из двух сегментов 10BASE-FL, соединенных концентратором (рис. 2).
Рис. 2. Сеть Ethernet максимально возможной длины
Из таблицы 1 видно, что при выборе максимальной длины обоих сегментов по 2000 метров (один из них будет начальным, а другой – конечным) суммарная двойная задержка распространения составит:
212,3 + 356,5 = 568,8,
что значительно больше допустимой величины 512. Таким образом, реальная длина сети будет даже меньше, чем 4 километра. Элементарный расчет показывает, что при двух одинаковых сегментах 10BASE-FL длина каждого из них не должна превышать 1716 метров. Двойная задержка распространения при этом будет вычисляться так (табл. 14.1):
12,3 + 1716 * 0,1+ 156,5 + 1716 * 0,1 = 512.
И общая длина сети при этом составит 3432 метра, что значительно меньше теоретически возможной длины в 6500 метров.
Следует отметить, что сегменты в конфигурации на рис. 2 могут быть и разной длины, но их общая длина не должна превышать 3432 метров. При этом стоит еще учитывать, что в расчет не включены задержки трансиверных кабелей. Если используются внешние трансиверы, то необходимо еще уменьшить длину оптоволоконных кабелей.
Теперь можно попробовать оценить максимально возможный размер сети при использовании только электрического кабеля, например, наиболее популярной сейчас витой пары.
Допустим, имеется конфигурация из пяти сегментов 10BASE-T предельно допустимой длины (100 метров), соединенных между собой четырьмя концентраторами. Задержка начального сегмента составит (из табл. 14.1) 26,6 битовых интервалов. Задержка конечного сегмента будет равна 176,3 битовых интервалов. Задержка трех промежуточных сегментов будет 53,3 битовых интервала на каждый сегмент.
Итого суммарная задержка равняется:
26,6 + 176,3 + 3 * 53,3 = 362,8,
что меньше предельной величины 512.
Можно добавить еще два 100-метровых промежуточных сегмента, которые дадут еще 106,6, увеличив количество сегментов до 7, а число концентраторов до 6. И еще останется запас в 42,6 битовых интервалов. Получается, что всего сегментов может быть даже 8 при семи концентраторах, а общая длина всех кабелей может достигать 705,3 метра. Это значительно превышает ограничения модели 1.
Можно подсчитать величину сокращения межпакетного интервала при такой конфигурации.
Один начальный сегмент даст 16 битовых интервалов (см. табл. 2). Шесть промежуточных сегментов дадут 77 битовых интервалов. В сумме получится 93 битовых интервала, что значительно превышает разрешенные 49 битовых интервалов. Поэтому в данном случае предельная длина сети будет ограничена всего лишь пятью сегментами, которые сократят межпакетный интервал на величину 16 + 11 * 3 = 49 битовых интервалов.
В результате сеть максимального размера на витой паре будет состоять из пяти сегментов по 100 метров (рис. 3), что совпадает с требованиями модели 1. Полная длина сети в этом случае равна 500 метрам. Предельная длина сети на одном сегменте 10BASE5 составляет те же самые 500 метров, но там не требуется применения концентраторов.
Рис. 3. Сеть Ethernet максимального размера на витой паре
Интересно, что пути максимальной длины для расчета круговой задержки и для расчета IPG могут быть различными. Вполне возможна ситуация, когда максимальную задержку прохождения дает один путь в сети, а максимальное сокращение IPG дает другой путь. Например, если один путь состоит из пяти коротких сегментов (электрических и оптоволоконных) и четырех концентраторов, а другой путь имеет всего два оптоволоконных сегмента, но зато с суммарной длиной, близкой к максимально возможной, то первый даст максимальное сокращение IPG, а второй – максимальную задержку прохождения сигнала.
Значит, в идеале необходимо рассчитывать как круговую задержку, так и сокращение IPG для каждого из возможных путей в данной топологии сети. А условие работоспособности сети будет состоять в том, что задержки всех путей должны быть меньше 512 битовых интервалов, а величины сокращения IPG для всех путей должны быть меньше 49 битовых интервалов. Правда, неоднозначность пути максимальной длины надо учитывать только в том случае, когда в сети присутствует больше четырех концентраторов, так как четыре концентратора (пять сегментов) в принципе не могут уменьшить IPG больше, чем на 49 битовых интервалов при выборе любых возможных сегментов (см. табл. 2).
Таким образом, для оценки работоспособности той или иной конфигурации можно использовать обе модели (модель 1 и модель 2), хотя для сложных топологий и предельно длинных сегментов предпочтительнее вторая (числовая) модель, позволяющая количественно оценить временные характеристики сети. В случае же более простых топологий вполне достаточно проверить выполнение элементарных правил первой модели, что не требует никаких расчетов.
Если расчеты показывают, что сеть неработоспособна, то для преодоления этих ограничений предлагаются следующие методы:
Уменьшение длины кабелей с целью снижения задержки прохождения сигнала по сети (если возможно).
Уменьшение количества концентраторов для снижения задержек и сокращения IPG (если возможно).
Выбор кабеля с наименьшей задержкой. Кабели различных марок имеют разные задержки, то есть разные скорости распространения сигнала (см. табл. 2.3). Различия могут достигать 10%. Все данные в табл. 1 приведены для усредненного случая.
Разбиение сети на две части или более с помощью коммутатора – более радикальный метод. Коммутатор снижает требования к сети во столько раз, на сколько сегментов (зон конфликта) он разбивает сеть. Для каждой новой части сети требуется произвести расчет работоспособности еще раз. Сегмент, который присоединяет коммутатор, также входит в зону конфликта, и его надо учитывать при расчетах.
Переход на другую локальную сеть (самый радикальный метод). Наиболее часто в таких случаях применяют сеть FDDI, которая позволяет строить максимальные по размеру сети. Правда, оборудование ее очень дорого, и для связи с сетью Ethernet нужны мосты.
Выбор конфигурации Fast Ethernet
Точно так же, как и в случае Ethernet, для определения работоспособности сети Fast Ethernet стандарт IEEE 802.3 предлагает две модели, называемые Transmission System Model 1 и Transmission System Model 2. Первая модель основана на нескольких несложных правилах. Она исходит из того, что все компоненты сети (в частности, кабели) имеют наихудшие из возможных временные характеристики, поэтому всегда дает результат со значительным запасом. Вторая модель использует систему точных расчетов с реальными временными характеристиками кабелей. В связи с этим ее применение позволяет иногда преодолеть жесткие ограничения модели 1.
Правила модели 1
В соответствии с первой моделью, при выборе конфигурации надо руководствоваться следующими принципами:
Сегменты, выполненные на электрических кабелях (витых парах) не должны быть длиннее 100 метров. Это относится к кабелям всех категорий – 3, 4 и 5, к сегментам 100BASE-T4 и 100BASE-TX.
Сегменты, выполненные на оптоволоконных кабелях, не должны быть длиннее 412 метров.
Если используются адаптеры с внешними (выносными) трансиверами, то трансиверные кабели (MII) не должны быть длиннее 50 сантиметров.
Модель 1 выделяет три возможные конфигурации сети Fast Ethernet:
Соединение двух абонентов (узлов) сети напрямую, без репитера или концентратора (рис. 4). Абонентами при этом могут выступать не только компьютеры, но и сетевой принтер, порт коммутатора, моста или маршрутизатора. Такое сопряжение называется соединением DTE—DTE или двухточечным.
Рис. 4. Двухточечное соединение компьютеров без концентратора
Соединение двух абонентов сети с помощью одного репитерного концентратора класса I или класса II (рис. 5).
Рис. 5. Соединение с одним концентратором
Соединение двух абонентов сети с помощью двух репитерных концентраторов класса II (рис. 6). При этом предполагается, что для связи концентраторов всегда используется электрический кабель длиной не более 5 метров. Концентраторы класса II имеют меньшую задержку, поэтому их может быть два. Использование трех концентраторов в соответствии с моделью 1 не допускается.
Рис. 6. Соединение с двумя концентраторами
В случае выбора первой конфигурации (двухточечной) правила модели 1 предельно просты: электрический кабель не должен быть длиннее 100 метров, полудуплексный оптоволоконный – более 412 метров, полнодуплексный оптоволоконный – 2000 метров (при этом задержка сигнала в кабеле не имеет значения, так как метод CSMA/CD не работает).
В случае применения второй конфигурации (с одним концентратором) надо ограничивать длину кабелей A и B сети в соответствии с таблицей 3.
В случае выбора третьей конфигурации сети (с двумя концентраторами) надо ограничивать длину кабелей A и B в соответствии с таблицей 4. При этом по умолчанию предполагается, что кабель С имеет длину 5 метров.
В обеих конфигурациях с концентраторами при использовании одновременно электрического и оптоволоконного кабелей можно за счет уменьшения длины электрического кабеля увеличить длину оптоволоконного. Причем уменьшению длины электрического кабеля на 1 метр соответствует увеличение длины оптоволоконного кабеля на 1,19 метра. Например, уменьшив кабель TX на 10 метров, можно увеличить кабель FX на 11,9 метра, и его предельная длина составит при двух концентраторах 128,1 метра. Немного увеличится и предельный размер сети (в нашем примере на 1,9 метра).
Таблица 3. Максимальная длина кабелей в конфигурации с одним концентратором
Читайте также: