Hybridní Ethernet (1)
Total Page：16
File Type：pdf, Size：1020Kb
Hybridní Ethernet (1) • Jedná se o kombinaci dříve uvedených typů sítě Ethernet • Tuto kombinaci lze provést pomocí: – hybridního adaptéru (BNC/řada N): mezi tenkým a silným koaxiálním kabelem – repeateru: mezi tenkým a silným koaxiálním kabelem – hubu: mezi tenkým, silným koaxiálním kabelem a kroucenou dvojlinkou 2018-06-01 1 Hybridní Ethernet (2) RJ-45 BNC + T + BNC konektor # # # max. 100 (400) m Terminátor # # AUI konektor # # Hub N + T + N konektor nebo jehlový konektor Repeater min. 0,5 m max. 185 (300) m (300) 185 max. # # # m 500 max. Drop kabel Transceiver (MAU) (max 50 m) # # # # # min. 2,5 m 2018-06-01 2 10Broad36 (1) • Jako přenosové médium používá koaxiální kabel s char. impedancí Z0 = 75 W pracující v přeloženém pásmu • Činnost v přeloženém pásmu umožňuje, aby koaxiální kabel byl využíván i pro přenos jiných informací (např. video), než jsou data přenášená v síti • Jednotlivé stanice se ke koaxiálnímu kabelu připojují pomocí transceiveru a pomocného (drop) kabelu (max. 50 m) 2018-06-01 3 10Broad36 (2) • Maximální délka jednoho kabelu je 1800 m • Všechny sítě 10Broad36 jsou zakončeny pomocí tzv. head-end zařízení, které může být na konci jednoho kabelového segmentu nebo jako kořen více kabelových segmentů • Na druhém konci je síť ukončena termináto- rem • Tímto je možné zvětšit fyzický rozsah célé sítě až 3600 m (s drop kabely 3700 m) 2018-06-01 4 10Broad36 (3) • Síť 10Broad36 může být vybudována ve dvou konfiguracích: – s jedním koaxiálním kabelem: • datové přenosy jsou rozděleny do dvou kanálů, z nichž každý využívá jiné frekvenční pásmo • jeden kanál slouží pro vysílání a druhý pro příjem signálu • pro zakódování jednoho kanálu (pro jeden směr) je potřeba pásmo o šířce 18 MHz, pro oba směry je tedy nutné pásmo 36 MHz • jestliže je signál vyslán, šíří se až k head-end zaří- zení, které obsahuje převodník frekvence 2018-06-01 5 10Broad36 (4) • převodník frekvence mění nosnou frekvenci signálu, a následně jej posílá po stejném kabelu, kde je přijat ostatními uzly – se dvěma koaxiálními kabely: • každý uzel na síti je připojen ke dvěma kabelům • jeden kabel určený pro vysílání a druhý pro příjem • je-li signál vyslán do sítě, šíří se až k head-end zařízení, které jej bez jakékoliv změny nosné frek- vence posílá na druhém kabelu • Výhody 10Broad36: – možnost sdílení koaxiálního kabelu pro přenos různých informací (data, video apod.) 2018-06-01 6 10Broad36 (5) – možnost delšího segmentu než u 10Base2 a 10Base5 • 10Broad36 v konfiguraci s jedním kabelem Společný kabel Frekv. 1 Head-end Frekv. 2 # # # 2018-06-01 7 Ethernet - 10 Mb/s? (1) • Délka packetu v Ethernetu: – min. 72 bytů max. 1526 bytů • Délka datové části packetu: – min. 46 bytů max. 1500 bytů • Délka jednoho bitového intervalu: 10 Mb/s 1/107 s = 100 ns • Mezera mezi packety: 9,6 ms 2018-06-01 8 Ethernet - 10 Mb/s? (2) • Maximální počet packetů za sekundu: a) 1 / (9,6 . 10-6 + 1526 * 8 * 100 . 10-9) = 812 tj. 812 packetů za sekundu b) 1 / (9,6 . 10-6 + 72 * 8 * 100 . 10-9) = 14880 tj. 14880 packetů za sekundu • Rychlost přenosu dat: a) 812 * 1500 * 8 = 9,744 Mb/s b) 14880 * 46 * 8 = 5,480 Mb/s c) 14880 * 1 * 8 = 0,119 Mb/s 2018-06-01 9 Další typy sítě Ethernet • 1Base5: – síť StarLAN vyvinutá firmou AT&T – používá kabel UTP a hvězdicovou topologii • 10BaseF: – síť využívající optický kabel: – je rozdělena do tří variant: • 10BaseFB: používaná pro centrální spoje mezi budovami (mohou být dlouhé až 2 km) • 10BaseFL: síť, která používá optická vlákna pro připojení uzlu k hubu (dlouhá max. 2 km) • 10BaseFP: síť používající optická vlákna pro připojení uzlu k hubu (dlouhá max. 500 m) 2018-06-01 10 Ethernet – výhody / nevýhody • Výhody: – vhodné pro sítě s menším zatížením – dobře známá a otestovaná technologie – nízké náklady – snadná instalace • Nevýhody: – nevhodné pro sítě s vysokým zatížením – v případě koaxiálních kabelů, přerušení sběrnice způsobí výpadek celé sítě 2018-06-01 11 Fast Ethernet (1) • Implementace Ethernetu, schopné přenoso- vých rychlostí až 100 Mb/s • Tyto implementace lze rozdělit do dvou zá- kladních skupin: – 100BaseT – 100BaseVG • Nezávisle na implementaci, Fast Ethernet pracuje s hvězdicovou fyzickou topologií (ke své činnosti využívá odpovídající hub) 2018-06-01 12 Fast Ethernet (2) • Doporučuje se, aby v jedné síti byl pouze jeden hub (maximálně 2 huby) • Je-li zapotřebí zapojit více hubů, doporučuje se použít k jejich vzájemnému propojení switch • Nedovoluje použít koaxiální kabel jako pře- nosové médium • Z důvodů vyšší přenosové rychlosti již není možné používat kódovací metodu Manches- ter 2018-06-01 13 Fast Ethernet (3) • Frekvence, se kterou by signál musel být generován a následně přenášen a snímán by byla 200 MHz • 200 MHz je však frekvence, která překra- čuje fyzikální možnosti kroucené dvojlinky 2018-06-01 14 100BaseT (1) • Standard (IEEE 802.3u) navržený a vyvinutý firmou Grand Junction • Jako přístupovou metodu používá CSMA/CD (podobně jako Ethernet) • Zahrnuje čtyři varianty: – 100BaseFX: • používá multividový (62.5/125) optický kabel • maximální vzdálenost dvou počítačů od sebe (součet délek jejich propojovacích kabelů) je 2 km 2018-06-01 15 100BaseT (2) – 100BaseTX: • používá kabely kategorie 5 (UTP i STP), vystačí se dvěma páry vodičů • používá stejné zapojení vodičů jako 10BaseT • maximální vzdálenost dvou počítačů od sebe je 205 m – 100BaseT4: • používá UTP kategorie 3, 4 a 5, vyžaduje 4 páry vodičů • maximální vzdálenost dvou počítačů od sebe je 205 m – 100BaseT2: • používá 2 páry UTP kategorie 3 • maximální vzdálenost dvou počítačů od sebe je 205 m 2018-06-01 16 100BaseT (3) • U variant 100BaseTX a 100BaseFX (společ- ně označované jako 100BaseX) se používá kódovací metoda nazývaná 4B5B: – každý byte je rozdělen na dvě čtveřice bitů (nibble) – každé z těchto čtveřic je jednoznačně přiřazen (pomocí předem definované tabulky) 5 bitový vzorek: • např.: Nibble Binární vyjádření 4B5B 0 0000 11110 1 0001 01001 2018-06-01 17 100BaseT (4) – pětibitové vzorky jsou voleny tak, aby po dalším překódování metodou NRZI nebo MLT-3 nedo- cházelo ke ztrátě synchronizace mezi uzlem který informace vysílá a uzlem, který je přijímá • Verze 100BaseFX k dalšímu zakódování používá metodu NRZI (Non-Return to Zero Invert to One): – bit 1: je kódován jako změna napěťové úrovně – bit 0: je kódován jako setrvalý stav 2018-06-01 18 100BaseT (5) – Příklad: • byte 01 (hexadecimálně) se pomocí 4B5B zakóduje jako 1111001001 • po zakódování pomocí NRZI dostáváme +U 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 t -U 2018-06-01 19 100BaseT (6) • Verze 100BaseTX k dalšímu zakódování používá metodu MLT-3 (Multiple Level Transition - 3 Levels): – pracuje podobně jako NRZI, s tím rozdílem, že využívá tři napěťové úrovně – bit 1: je kódován jako změna napěťové úrovně, a to tak, že je neustále dodržován následující cyklus -U 0 +U 0 -U – bit 0: je kódován jako setrvalý stav 2018-06-01 20 100BaseT (7) – Příklad: • byte 01 (hexadecimálně) se pomocí 4B5B zakóduje jako 1111001001 • po zakódování pomocí MLT-3 dostáváme +U 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 t -U 2018-06-01 21 100BaseT (8) • Varianta 100BaseT4 používá kódování 8B6T: – každý byte je nahrazen vzorkem, který obsahuje 6 třístavových symbolů – toto kódování připraví signál kompletně k jeho vyslání a není nutné žádné další kódování typu NRZI popř. MLT-3 – např.: Byte Binární vyjádření 8B6T 0 00000000 + - 0 0 + - 1 00000001 0 + - + - 0 2018-06-01 22 100BaseT (9) • Přenášená data jsou pak dále na straně vysí- lače demultiplexována do tří párů kroucené dvojlinky • Na straně přijímače jsou pak přijímaná data zpět mutliplexována 3 páry TP Vysílač DeMux Mux Přijímač • Tato metoda bývá označována také jako T4 Multiplexing 2018-06-01 23 100BaseVG (1) • Standard (IEEE 802.12), který byl navržen firmami Hewlett-Packard a AT&T • Jako přístupovou metodu používá demand priority (žádost s prioritou): – řízení přístupu na síť je přesunuto z pracovní stanice na hub – uzel, který žádá o přenos, oznamuje tuto žádost hubu a také žádá normální nebo vysokou prioritu – poté co získá povolení, začne vysílat 2018-06-01 24 100BaseVG (2) – hub je odpovědný za přenos do cílového uzlu, tj. je odpovědný za poskytnutí přístupu k síti – je možné zajistit, aby informace byly přenášeny pouze cílovému uzlu – odpadá zde zkoušení zda-li síť je nečinná a dete- kování kolizí, které jsou charakteristické pro CSMA/CD a způsobují snížení propustnosti sítě při jejím větším zatížení • Jako přenosové médium může používat: – UTP kategorie 3 se 4 páry a max. délkou 600 m – optický kabel: maximální délka je 5 km 2018-06-01 25 100BaseVG (3) • Používá kódovací metodu 5B6B a následené kódování pomocí NRZI • Huby je možné kaskádovitě řadit maximálně do třech úrovní • Standard 100BaseVG byl později rozšířen 100BaseVG/AnyLAN, který podporuje rovněž síťovou architekturu Token Ring 2018-06-01 26 Gigabit Ethernet • Implementace Ethernetu, schopné přenoso- vých rychlostí až 1000 Mb/s (1 Gb/s) • Jsou standardizovány v dokumentech IEEE 802.3z a IEEE 802.3ab • Přístupovou metodou je CSMA/CD • Rozděluje se do dvou variant: – 1000BaseX – 1000BaseT 2018-06-01 27 1000BaseX (1) • Používá kódování 8B/10B, které každému bytu (8 bitům) přiřazuje 10 bitový vzorek • Toto kódování rovněž zajišťuje, že při ko- munikaci nedojde ke ztrátě synchronizace mezi vysílajícím a přijímajícím uzlem • Zahrnuje tři druhy Gigabit Ethernetu: – 1000BaseLX: • využívá optický kabel (multi mode i single mode) jako přenosové médium • používá laser s dlouhou vlnovou délkou (1270 nm - 1335 nm) 2018-06-01 28 1000BaseX (2) • maximální délka optického kabelu je: – 550 m: pro multi mode – 5000 m: pro single mode – 1000BaseSX: • jako přenosové médium využívá optický kabel (multi mode) • používá laser s krátkou vlnovou délkou (770 nm - 860 nm) • maximální délka optického kabelu je 550 m – 1000BaseCX: • používá stíněný twinaxiální kabel jehož maximální délka může být 25 m 2018-06-01 29 1000BaseX (3) Twinaxiální kabel (copper jumper, short haul copper) 2018-06-01 30 1000BaseT • Realizace Gigabit Ethernetu pomocí krou- cené dvojlinky Category 5 nebo lepší (Category 5e, Category 6, Category 6a, Category 7 nebo Category 7a) • Využívá všech čtyřech párů tak, že na každém páru posílá data rychlostí 250 Mb/s • Pro kódování na fyzické úrovni využívá metodu nazývanou PAM5 (Five Level Pulse Amplitude Modulation) 2018-06-01 31.