kryl_vych_seti

E[Dсб ] = k λ−1.

2 0

При k = 1 (одиночные пакеты) E[Dсб] = 0.

Окончательное среднее время задержки группы пакетов в системе

E[Dгр] = E[D] + E[Dсб].

Время переключения при циклическом обслуживании может быть определено по формуле

= τn + ω/fт + Tм,

где τn – время прохождения сигнала между двумя станциями, обслуживаемыми последовательно одна за другой; ω – длина регистра для распознавания адреса; fт – тактовая частота; Tм – время передачи маркера.

Пусть 15 станций равномерно распределены по среде передачи длиной L = 1 км (τ = 5×10–6 с); ω = 8; fT = 106 Гц; скорость передачи fd = 1 Мбит/с; длина маркера Lм = 24 бит; а длина пакета Lp = 100 бит. Тогда

Tp =	Lp	=	100 бит	=10–4 с.
	fd
		106 бит/с

Отношение /Tp = 32,3×10–6/(100×10–6) = 0,3.

На рис. 1.23 и рис. 1.24 приведены зависимости среднего времени задержки пакетов E[D], нормализованного относительно Tp, при симметричной загрузке системы для пуассоновских потоков пакетов. Рис. 1.23 показывает зависимость E[D]/Tp от суммарной загрузки потока пакетов Nλ0Tp при различном числе N абонентов при k = 5 и отношении /Tp = 0,3.

На рис. 1.24 показаны зависимости E[D]/Tp от Nλ0Tp для различных размеров групп пакетов k при N = 25 и отношении /Tp = 0,3.

Как видно из рис. 1.24, при суммарной загрузке свыше 0,6 передача группы в 5 пакетов (k = 5) обеспечивает меньшую нормализованную задержку, чем передача одиночных пакетов (k = 1). Аналогично имеется область загрузки, когда группы в 10 пакетов (k = 10) предпочтительнее, чем передача одиночных пакетов.

41

E[D]/Tp N = 20

20				K = 5
				/Tp = 0,3
	N = 30
				N = 10
15
10
5				NλTp
0,2	0,4	0,6	0,8

Рис. 1.23. Зависимость нормализованной задержки от загрузки и числа станций при фиксированных значениях числа пакетов в группе и отношения /Tp

E[D]/Tp
20				N = 25
	k = 10
				Δ/Tp = 0,3
15
10
k = 5		k = 1
5
0				NλTp
0,2	0,4	0,6	0,8

Рис. 1.24. Зависимость нормализованной задержки от загрузки и числа пакетов в группе при фиксированных значениях числа станций и отношения /Tp

1.7. Станция ЛВС с маркерным способом доступа

Функциональная схема станции ЛВС с маркерным способом доступа изображена на рис. 1.25.

Протокол управления доступом реализуется с помощью программ- но-аппаратных средств. Большая часть протокола обычно реализуется путем применения программных средств. Но при высокой передачи информационных пакетов (10 Мбит/с и выше) по каналу связи необходимо

42

	ЛС		ЛС
	ДМК	ВОК	ФМК	ФОК
			TxC
RxC
	RxD		TxD
	Схема		Схема
	приема		выдачи
			СИ
ОЗУ			ОЗУ
	КПДП		ПР	КПДП
ПД

Порт в /в

ЦПЭ

ПЗУ

ОЗУ

Таймеры

УД

Блок прерывания

Формирование и сравнение КПК

Рис. 1.25. Функциональная схема станции ЛВС с маркерным способом доступа

уменьшить время обработки при доступе к среде передачи. В связи с этим некоторая часть протокола реализуется с помощью аппаратных средств, основу которых составляют регистры, таймеры и т. д. Чем выше скорость передачи в среде, тем больший удельный вес приобретают аппаратные средства при реализации протокола.

В состав станции входят следующие устройства.

Центральный процессорный элемент (ЦПЭ) предназначен для реализации программной части протокола доступа к среде и тестирования станции и кольца.

43

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) предназначено для хранения программ реализации протокола доступа к среде передачи и программ тестирования станции и кольца.

В системном ОЗУ хранятся рабочие константы программ и параметры, выдаваемые диспетчером станции. Значения этих констант могут изменяться с течением времени.

Контроллеры прерываний принимают сигналы прерываний, поступающие от других устройств станции, и формируют общий сигнал прерываний, поступающий в ЦПЭ.

Контроллеры прямого доступа в память управляют процессом приема пакетов из сети в ОЗУ ПР и процессом выдачи пакетов в сеть из ОЗУ ПД.

ОЗУ приема информации (ОЗУ ПР) служит для временного хранения пакетов, поступающих из сети.

ОЗУ выдачи пакетов предназначено для временного хранения пакетов, поступающих от абонента и предназначенных для выдачи в сеть связи.

Узел управления доступом к среде передачи (УД) обеспечивает дешифрацию управляющих команд, поступающих по общей шине из центрального процессора, и соответствующее переключение режимов работы станции.

Схема синхронизации (СИ) предназначена для выработки серий импульсов синхронизации и обеспечения возможности внешней синхронизации от принимаемой информации (сигнал RxC) в случае приема данных станцией (сигнал RxD) или ретрансляции (при использовании кольцевой топологии).

Схема приема обеспечивает выполнение следующих функций; преобразование последовательного кода в параллельный; cравнение

адресов в принимаемом пакете (адреса получателя и собственного адреса станции) и распределение информации, поступающей на вход станции между ее узлами и схемами (см. рис. 1.25); ретрансляцию поступающей информации к другим станциям; сравнение битов резервирования приоритета принимаемого (ретранслируемого) пакета и максимального приоритета пакета, находящегося среди пакетов, сформированных для отправки (в случае использования кольцевой топологии); формирование служебной информации: признака распознавания адреса А, признака копирования кадра С, признака наличия ошибки Е и т. д.

44

Схема выдачи предназначена для выдачи ретранслируемых пакетов или собственных пакетов (сигнал Tx D), для сопряжения скорости обмена буферной памяти со скоростью передачи в физической среде и преобразования параллельного кода в последовательный.

Cхема формирования и сравнения контрольной последовательности кадров (ФКПК) предназначена для формирования контрольной последовательности кадра (КПК) для выдаваемого кадра и сравнения остатка при приеме кадра с эталоном для контроля правильности приема.

Схема дешифрации манчестерского кода (ДМК) обеспечивает выделение информационных разрядов "данные" (сигнал RxD) и синхронизации (сигнал R xC) из манчестерского кода принимаемого кадра для синхронизации станции от внешних принимаемых кадров.

Схема формирования манчестерского кода (ФМК) обеспечивает перевод машинного последовательного кода в манчестерский код при передаче кадров cеть. При этом смешиваются разряды данных (сигнал Tx D) и синхронизации (сигнал TxC).

Схема выделения ограничителей кода (ВОК) распознает начальный и конечный ограничители кадра (в том числе и по разрядам ''не данные", содержащимся в этих ограничителях). При этом начальный ограничитель открывает схему приема для приема кадра данных, а конечный ограничитель закрывает схему приема. При этом следует иметь в виду, что при использовании кольцевой топологии необходимо также принять байт состояния кадра, который следует позади конечного ограничителя.

Порт ввода–вывода станции обеспечивает сопряжение станции с абонентом, который данная станция обслуживает.

Станция строится на базе микропроцессорных комплектов и микросхем различных серий. Обычно системное ОЗУ и ПЗУ имеют объем 2 Кбайт.

Объем буферных накопителей, т. е. объем ОЗУ для приема пакетов из сети (ОЗУ ПР) и объем ОЗУ для выдачи пакетов в сеть связи (ОЗУ ПД), выбирается из условия обеспечения заданной допустимой вероятности потери пакета из-за переполнения и определяется по формуле [3]

N = ln Pпот −ln(1−ρ− Pпот ) , ln ρ

где N – емкость буферного накопителя (в числе пакетов); ρ – загрузка системы.

45

Вероятность потери пакета из-за переполнения буферных накопителей

P = 1−ρ+ ρN .

1−ρN 1

Допустимое значение вероятности потери пакетов в реальных сетях, как правило, не превышает значения 10–5–10–6.

46

2.ВЫСОКОСКОРОСТНЫЕ ЛОКАЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ

2.1.Виды высокоскоростных ЛВС

Внастоящее время особое внимание уделяется switch-технологии для построения высокоскоростных ЛВС. Под switch-технологией понимается коммутация пакетов данных с созданием коммутируемых виртуальных каналов (КВК).

К высокоскоростным ЛВС относятся следующие сети.

1. FDDI/CDDI (Fiber Distributed Data Interface / Copper DDI). Здесь используется два кольцевых канала: один кольцевой канал является рабочим, второй – резервным . Скорость передачи данных 100 Мбит/с . Область применения – авиация и приборостроение . Используется также для построения региональных сетей (длиной до 200 км) и для подключения мощных рабочих станций .

2. Fast Ethernet 100 Base-T использует один канал с ограниченной пропускной способностью. Cкорость передачи 100 Mбит/с. Сеть служит для подключения серверов.

3. Switched Ethernet / Switched Token Ring использует КВК с гарантированной пропускной способностью для соединений. Скорость передачи для Swiched Ethernet 10 Mбит/с на станцию и 16 Mбит/с на станцию для подключения рабочих мест, серверов, магистралей ЛВС.

4. Gigabit Ethernet со скоростью передачи 1000 Мбит/с. Данная сеть является альтернативой локальной АТМ-сети.

5. Сети АТМ (Asynchronous Transfer Mode – асинхронный режим передачи), основанные на использовании КВК с предоставлением пропускной способности каналов при необходимости. Скорость передачи 25, 155, 622 Мбит/с. Сеть используется для подключения серверов ЛВС, магистралей, региональных сетей, территориальных сетей.

2.2.Высокоскоростные ЛВС Gigabit Ethernet

Архитектура Gigabit Ethernet отличается от предыдущей архитектуры сети Ethernet . На рис. 2.1 приведены уровни программной структу-

47

ры и их соответствие уровням эталонной модели взаимодействия открытых систем (ЭМВОС).

	Модель МОС
		Gigabit Ethernet
	Прикладной
	Представительный		LLC
	Сеансовый		MAC
	Транспортный		Уровень
		согласования
	Сетевой
			Интерфейс
	Канальный		GMMI
			PCS
	Физический
			PMA
			PMD
			MDI

Рис. 2.1. Уровни программного обеспечения Gigabit Ethernet и их соответствие уровням модели МОС

На рис. 2.1 приняты следующие обозначения:

LLC – Logical Link Control – управление логическим звеном ; MAC – Medium Access Control – управление доступом к среде;

GMII – Gigabit Media Independent Interface – гигабит-интерфейс, не зависящий от среды;

PCS – Physical Code Sublayer – подуровень физического кодирования; PMA – Physical Medium Attechment – подуровень физического под-

ключения;

PMD – Physical Medium Dependent – подуровень, зависящий от физической среды;

MDI – Medium Dependent Interface – интерфейс, зависящий от среды. GMMI – интерфейс связывает MAC-уровень и физический уровень и обеспечивает их взаимодействие. Он поддерживает скорости 10, 100,

1000 Мбит/с и обеспечивает полудуплексный и дуплексный режимы передачи. Этот интерфейс имеет сигналы синхронизации, наличия несущей (в состоянии ON) и отсутствия несущей (в состоянии OFF).

48

Трансиверный модуль, объединяющий три подуровня физического уровня, может подключаться к коммутатору Gigabit Ethernet посредством GMII-интерфейса.

Подуровень физического кодирования PCS использует блочное избыточное кодирование 8В/10В в сетях 100 BASE-X. При этом 8 бит передаваемой информации преобразуются на основании специальной таблицы в 10-битовые символы.

При использовании интерфейса 1000 BASE-T данный подуровень осуществляет помехоустойчивое кодирование перед передачей по неэкранированной витой паре (Unshielded Twisted Pair – UTP) категории 5 на расстояние до 100 м. При этом используется линейный код TX/T2.

Подуровень физического подключения PMA использует интерфейсы, включающие одномодовое (SMF–Single Mode Fiber), многомодовое (MMF -Multiple Mode Fiber) волокно и неэкранированную витую пару категории 5. Подуровень PMA преобразует параллельный поток символов от PCS в последовательный и осуществляет обратное преобразование от входящего последовательного потока от PMD .

Подуровень PMD определяет оптические/электрические характеристики физических сигналов для разных сред. Этот подуровень определяет четыре типа физических интерфейсов среды, изображенных на рис. 2.2.

1000 BASE-X разделяется на три физических интерфейса. Интерфейс 1000 BASE-LX использует в качестве источников свето-

вых излучений лазеры c длиной волны 1270–1355 нм, мощность излучения передатчика от 13,5 до 3 дБм при отношении ON/OFF (сигнал/нет сигнала) не менее 9 дБ.

Интерфейс 1000 BASE-SX использует лазеры с длиной волны 770–860 нм, мощность излучения передатчика от 10 до 0 дБм . Отношение ON/OFF не менее 9 дБ .

Интерфейс 1000 BASE-CX использует экранированную витую пару (Shielded Twisted Pair – STP) на расстояние лишь 25 м.

В табл. 2.1 приведены типы кабелей, полосы пропускания и максимальные расстояния для указанных типов интерфейсов . Интерфейс 1000 BASE-T стандарта 802.3 ав использует UTP категории 5 и выше длиной до 100 м. При этом используются четыре пары проводов со скоростью передачи 250 Мбит/с по каждой паре.

49

	Gigabit	Ethernet
			Стандарт
Стандарт
IEEE 802.5			IEEE 802.3ab

1000 Base-X

1000 Base-LX

1000 Base-SX

1000 Base-CX

1000 Base-T

Лазер 1300 нм

Лазер 850 нм

STP кат. 5

UTP кат. 5

MMF, SMF

MMF

до 25 м

до 100 м

Рис. 2.2. Интерфейсы среды передачи

Таблица 2.1

Характеристикифизическихинтерфейсов

Полоса

Максимальное

Стандарт

Тип волокна

пропускания,

расстояние, м

МГц/м

1000 Base-LX

Одномодовое (9 мкм)

–

5000

Многомодовое (50 мкм)

500

550

Многомодовое (62,5 мкм)

320

400

1000 Base-SX

Многомодовое (50 мкм)

400

500

Многомодовое (62,5 мкм)

200

275

1000 Base-CX

Экранированная витая

–

25

пара STP 150 ом

В интерфейсе MDI используются порты RJ-45 для стандарта 1000 BASE-CX или 1000 BASE-T и Duplex SC для cтандарта 1000 BASE-LX или 1000 BASE-SX.

Уровень MAC стандарта Gigabit Ethernet использует тот же самый протокол CSMA/CD, что и Ethernet и Fast Ethernet.

50