Синхронна передача

Коли кількість біт, переданих від передавача до приймача, перевищує деяке невелике число для синхронізації пристроїв, що обмінюються даними, потрібен обмін явною синхронізуючою інформацією. Для послідовної лінії зв'язку тільки з одним комунікаційним каналом така синхронізуюча інформація повинна бути добавлена у самі дані.

Така передача, коли узгодження в часі повинне підтримуватися протягом тривалих періодів (тобто часу передачі безлічі біт) і передавач надає синхронізуючу інформацію, як частину потоку даних, називається "синхронною". Щоб використовувати вузькосмугові сигнали для синхронізації, необхідно переконатися в тому, що в потоці даних часто зустрічаються переходи (від 1 до 0 і навпаки).

Симплекс (Simplex) - режим передачи данных, при котором передача ведется только в одном направлении по общему каналу связи. Передача в обратном направлении физически невозможна. Такой способ передачи данных используется для передачи сигнала по тв или радио. В этом случае используется один передатчик и много приемников, объединенных общим каналом связи.

При таком режиме конфликт передачи может возникнуть только если, к общему каналу связи будет подключенно более одного передатчика.

Полудуплекс (Half Duplex) - режим передачи данных, при котором передача между устройствами ведется по общему каналу связи в любом направлении, но с разделением по времени.

При таком режиме передачи данных каждое из устройств, подключенное к общему каналу связи должно быть способно попеременно принимать и передавать сигналы. При таком режиме передачи может возникнуть конфликт (коллизия), когда два и более устройства начнут одновременно передавать сигналы по общему каналу. При возникновении коллизии сигналы в канале связи перемешиваются, и другие устройства не способны воспринимать какой0либо из низ по отдельности. Поэтому дальнейшая передача теряет смысл и информация должна быть отправлена заново, что существенно снижает производительность. Такой вид связи исполльзуется в основном при обмене информации некоторого количества устройств по общему каналу связи.

Полный дуплекс (Full Duplex) - режим передачи данных, при котором передача данных может вестись одновременно в двух направлениях по разным подканалам связи.

Такой режим приемущественно используется для передачи между двумя устройствами, так как в этом случае не может возникнуть конфликтов передачи. Если же попытаться реализовать такой режим передачи между тремя устройствами и более, то при одновременной передачи информации какому-либо одному устройству другими произойдет конфликт. Таким образом, главное приемущество дуплекса (отсутствие коллизий) будет утеряно.

23. Структура стандартів ieee 802.X

У 1980 роки в інституті IEEE був організований комітет 802 по стандартизації локальних мереж, в результаті роботи якого було прийняте сімейство стандартів IEEE 802.X, які містять рекомендації з проектування нижніх рівнів локальних мереж. Пізніше результати роботи цього комітету лягли в основу комплексу міжнародних стандартів ISO 8802-1...5. Ці стандарти були створені на основі дуже розповсюджених фірмових стандартів мереж Ethernet, ArcNet і Token Ring.

Крім IEEE у роботі зі стандартизації протоколів локальних мереж брали участь і інші організації. Так, для мереж, що працюють на оптичному волокні, американським інститутом з стандартизації ANSI був розроблений стандарт FDDI, що забезпечує швидкість передачі даних 100 Мб/с. Роботи зі стандартизації протоколів ведуться також асоціацією ЕСМА, якою прийняті стандарти ЕСМА-80, 81, 82 для локальних мереж типу Ethernet і згодом стандарти ЕСМА-89, 90 по методу передачі маркера.

Стандарти сімейства IEEE 802.X охоплюють тільки два нижніх рівні семирівневої моделі OSI - фізичний і канальний. Це зв'язано з тим, що саме ці рівні найбільшою мірою відбивають специфіку локальних мереж. Старші ж рівні, починаючи з мережного, у значній мірі мають загальні риси як для локальних, так і для глобальних мереж.

Специфіка локальних мереж також знайшла своє відображення в поділі канального рівня на два підрівня, що часто називають також рівнями. Канальний рівень (Data Link Layer) поділяється в локальних мережах на два підрівня:

• логічної передачі даних (Logical Link Control, LLC);

• керування доступом до середовища (Media Access Control, MAC).

24.  Token Ring (маркерне кільце) - архітектура мереж з кільцевою логічною топологією і детермінованим методом доступу, заснованому на передачі маркера. Мережі Token Ring (стандарт 802.5), так само як і мережі Ethernet, характеризує колективне середовище передачі даних, яка в даному випадку складається з відрізків кабелю, що з'єднують усі станції мережі в кільце. Кільце розглядається як загальний ресурс, і для доступу до нього потрібно не випадковий алгоритм, як в мережах Ethernet, а детермінований, заснований на передачі станціям права на використання кільця у визначеному порядку. Це право передається за допомогою кадру спеціального формату, званого маркером, або токенів, (token). Це тип мережі, в якій всі комп'ютери схематично об'єднані в кільце. По кільцю від комп'ютера до комп'ютера (станції мережі) передається спеціальний блок даних, званий маркером (англ. token). Коли якій-небудь станції потрібна передача даних, маркер нею модифікується і більше не розпізнається іншими станціями, як спецблок, поки не дійде до адресата. Адресат приймає дані і запускає новий маркер по кільцю. На випадок втрати маркера або передавання даних, у яких немає адресату, в мережі присутня машина із спеціальними повноваженнями, що вміє видаляти безадресні дані і запускати новий маркер.

25. Технологія FDDI

Технологія FDDI (Fiber Distributed Data Interface) - оптоволоконний інтерфейс розподілених даних - це перша технологія локальних мереж, в якій середовищем передачі даних є волоконно-оптичний кабель. Роботи із створення технологій і пристроїв для використання волоконно-оптичних каналів в локальних мережах почалися в 80-і роки, незабаром після початку промислової експлуатації подібних каналів в територіальних мережах. Проблемна група Х3Т9.5 інституту ANSI розробила в період з 1986 по 1988 рр. початкові версії стандарту FDDI, який забезпечує передачу кадрів із швидкістю 100 Мбіт/с по подвійному волоконно-оптичному кільцю завдовжки до 100 км.

Основні характеристики технології

Технологія FDDI багато в чому грунтується на технології Token Ring, розвиваючи і удосконалюючи її основні ідеї. Розробники технології FDDI ставили перед собою як найбільш пріоритетні наступні цілі:

 підвищити бітову швидкість передачі даних 100 Мбіт/с;

 підвищити відмовостійкість мережі за рахунок стандартних процедур відновлення її після відмов різного роду - пошкодження кабелю, некоректної роботи вузла, концентратора, виникнення високого рівня перешкод на лінії і т. п.;

 максимально ефективно використовувати потенційну пропускну спроможність мережі як для асинхронного, так і для синхронного (чутливого до затримок) трафіків.

26. Ethernet (езернет, від лат. aether — етер) — базова технологія локальних обчислювальних (комп'ютерних) мереж з комутацією пакетів, що використовує протокол CSMA/CD (множинний доступ з контролем несучої та виявленням колізій). Цей протокол дозволяє в кожний момент часу лише один сеанс передачі в логічному сегменті мережі. При появі двох і більше сеансів передачі одночасно виникає колізія, яка фіксується станцією, що ініціює передачу. Станція аварійно зупиняє процес і очікує закінчення поточного сеансу передачі, а потім знову намагається повторити передачу.

Ethernet-мережі функціонують на швидкостях 10Мбіт/с, Fast Ethernet — на швидкостях 100Мбіт/с, Gigabit Ethernet — на швидкостях 1000Мбіт/с, 10 Gigabit Ethernet — на швидкостях 10Гбіт/с. В кінці листопада 2006 року було прийняте рішення про початок розробок наступної версії стандарту з досягненням швидкості 100Гбіт/с (100 Gigabit Ethernet). Основні стандарти Ethernet^[1]

CSMA/CD — технология (IEEE 802.3) множественного доступа к общей передающей среде в локальной компьютерной сети с контролем коллизий. CSMA/CD относится к децентрализованным случайным (точнее, квазислучайным) методам. Он используется как в обычных сетях типа Ethernet, так и в высокоскоростных сетях (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet).

Так же называют сетевой протокол, в котором используется схема CSMA/CD. Протокол CSMA/CD работает на канальном уровне в модели OSI.

Характеристики и области применения этих популярных на практике сетей связаны именно с особенностями используемого метода доступа. CSMA/CD является модификацией «чистого» Carrier Sense Multiple Access (CSMA).

27. Існує декілька форматів Ethernet-кадру.

• Первинний Version I (більше не застосовується).

• Ethernet Version 2 або Ethernet-кадр II, ще званий DIX (абревіатура перших букв фірм-розробників DEC, Intel, Xerox) — найпоширена і використовується до сьогодні. Часто використовується безпосередньо протоколом інтернет.

• Novell — внутрішня модифікація IEEE 802.3 без LLC (Logical link control).

• Кадр IEEE 802.2 LLC.

• Кадр IEEE 802.2 LLC/SNAP.

• Деякі мережеві карти Ethernet, що випускались компанією Hewlett-Packard використовували при роботі кадр формату IEEE 802.12, відповідно стандарту 100VG-AnyLAN.

Як доповнення Ethernet-кадр може містити тег IEEE 802.1Q для ідентифікації VLAN, до якої він адресований, і IEEE 802.1p для вказання пріоритету.

Різні типи кадру мають різний формат і значення MTU.

28-31. Исторически первые сети технологии Ethernet были созданы на коаксиальном кабеле диаметром 0.5 дюйма. В дальнейшем были определены и другие спецификации физического уровня для стандарта Ethernet, позволяющие использовать различные среды передачи данных в качестве общей шины. Метод доступа CSMA/CD и все временные параметры Ethernet остаются одними и теми же для любой спецификации физической среды.

Физические спецификации технологии Ethernet на сегодняшний день включают следующие среды передачи данных:

10Base-5 - коаксиальный кабель диаметром 0.5 дюйма, называемый "толстым" коаксиалом. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента - 500 метров (без повторителей).

10Base-2 - коаксиальный кабель диаметром 0.25 дюйма, называемый "тонким" коаксиалом. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента - 185 метров (без повторителей).

10Base-T - кабель на основе неэкранированной витой пары (Unshielded Twisted Pair, UTP). Образует звездообразную топологию с концентратором. Расстояние между концентратором и конечным узлом - не более 100 м.

10Base-F - оптоволоконный кабель. Топология аналогична стандарту на витой паре. Имеется несколько вариантов этой спецификации - FOIRL, 10Base-FL, 10Base-FB.

Число 10 обозначает битовую скорость передачи данных этих стандартов - 10 Мб/с, а слово Base - метод передачи на одной базовой частоте 10 МГц (в отличие от стандартов, использующих несколько несущих частот, которые называются broadband - широкополосными).

32. Чітке розпізнавання конфліктів (колізій) всіма станціями мережі є необхідною умовою коректної роботи мережі Ethernet. 

 Колізія - накладання двох та більше кадрів від станцій, що намагаються передати кадр в один і той же момент часу.

Для нормального функціонування мережі передавальна станція повинна встигати виявити колізію, яку викликав переданий її кадр, ще до того, як вона закінчить передачу цього кадру. Очевидно, що виконання цієї умови залежить, з одного боку, від довжини мінімального кадру і пропускної спроможності мережі, а з іншого боку, від довжини кабельної системи мережі і швидкості розповсюдження сигналу в кабелі (для різних типів кабелю ця швидкість декілька відрізняється).

У стандарті Ethernet прийняте, що мінімальна довжина поля даних кадру складає 46 байт, що разом із службовими полями дає мінімальну довжину кадру 72 байт або 576 бит. Звідси може бути визначене обмеження на максимальну відстань між станціями.

Отже, в 10-мегабитном Ethernet час передачі кадру мінімальної довжини рівний 575 бітових інтервалів, отже, час подвійного обороту повинен бути менше 57,5 мкс. Відстань, яку сигнал може пройти за цей час, залежить від типу кабелю і для товстого коаксіального кабелю рівні приблизно 13 280 м. Враховуючи, що за цей час сигнал повинен пройти по лінії зв'язку двічі, відстань між двома вузлами не повинна бути більше 6 635 м. У стандарті величина цієї відстані вибрана істотно менше, з урахуванням інших, строгіших обмежень. Довжина сегменту товстого коаксіального кабелю з урахуванням загасання, що вноситься ним, вибрана 500 м.

33. В соответствии со стандартом 802.3u на технологию FastEthernet определены 3 различные спецификации физического уровня: -100Base-TX (UTP cat.5 или STP Type 1A-две пары); -100Base-T4 (четыре пары UTP cat.3 или cat.4); -100Base-FX (многомодовое оптоволокно 62.5/125 мкм-два волокна).

Коаксиальный кабель, давший начало Ethernet в число разрешенных сред передачи не попал. Это объясняется тем. что на небольших расстояниях витая пара 5-ой категории позволяет передавать данные с той же скоростью, что и коаксиал, но сеть получается дешевле и удобнее в эксплуатации. На больших расстояниях оптоволокно обладает гораздо лучшими характеристиками, нежели коаксиал, а стоимость сети получается ненамного выше, особенно учитывая высокие затраты на эксплуатацию коаксиальных кабельных систем. Отказ от коаксиального кабеля привел к тому, что сети Fast Ethernet всегда имеют иерархическую древовидную структуру, построенную на концентраторах или коммутаторах. Максимальный диаметр сети сократился примерно до 200 метров, что связано с уменьшением времени передачи кадра минимальной длины в 10 раз (см. Метод доступа CSMA/CD). Однако это ограничение не препятствует построению крупных сетей Fast Ethernet, т.к. при работе в полнодуплексном режиме ограничений на максимальную длину сети нет - остаются лишь ограничения на длину сегментов между оборудованием.

34. Технологія Fast Ethernet, як і всі не коаксіальні варіанти Ethernet, розрахована на використання концентраторів-повторювачів для утворення зв'язків у мережі. Правила коректної побудови сегментів мереж Fast Ethernet включають:

• обмеження на максимальні довжини сегментів, що з'єднують DTE з DTE;

• обмеження на максимальні довжини сегментів, що з'єднують DTE з портом повторювача;

• обмеження на максимальний діаметр мережі;

•  обмеження на максимальне число повторювачів і максимальну довжину сегмента, що з'єднує повторювачі.

35. Структуро́вана ка́бельна систе́ма (СКС) — ієрархічна кабельна система, що включає в себе всі необхідні пасивні компоненти для створення середовища передачі інформації: телекомунікаційні кабелі, з'єднувальні патч-корди, пасивне комутаційне обладнання.

Структурована кабельна система представляє свого роду "конструктор", за допомогою якого проектувальник мережі будує потрібну йому конфігурацію зі стандартних кабелів, з'єднаних стандартними роз'ємами й комутирують на стандартних кросових панелях. При необхідності конфігурацію зв'язків можна легко змінити - додати комп'ютер, сегмент, комутатор, вилучити непотрібне обладнання, а також поміняти з'єднання між комп'ютерами й концентраторами.

При побудові структурованої кабельної системи мається на увазі, що кожне робоче місце на підприємстві повинне бути оснащене розетками для підключення телефону й комп'ютера, навіть якщо в цей момент цього не потрібно. Тобто гарна структурована кабельна система будується надлишковою. У майбутньому це може заощадити кошти, тому що зміни в підключенні нових пристроїв можна робити за рахунок перекомутації вже прокладених кабелів.

Структурована кабельна система планується й будується ієрархічно, з головною магістраллю й численними відгалуженнями від неї

Використання структурованої кабельної системи замість хаотично прокладених кабелів дає підприємству багато переваг.

• Універсальність. Структурована кабельна система при продуманій організації може стати єдиним середовищем для передачі комп'ютерних даних у локальній обчислювальній мережі, організації локальної телефонної мережі, передачі відеоінформації й навіть передачі сигналів від датчиків пожежної безпеки або охоронних систем. Це дозволяє автоматизувати багато процесів контролю, моніторингу й керування господарськими службами й системами життєзабезпечення підприємства.

• Збільшення терміну служби. Строк морального старіння добре структурованої кабельної системи може становити 10-15 років.

Мал. 4.2. Структура кабельних підсистем

• Зменшення вартості додавання нових користувачів і зміни їх місць розташування. 

• Можливість легкого розширення мережі. 

• Забезпечення більш ефективного обслуговування. . Концентратори діагностують і локалізують несправну ділянку.

• Надійність. Структурована кабельна система має підвищену надійність, оскільки виробник такої системи гарантує не тільки якість її окремих компонентів, але і їхню сумісність.

36.