Навчальна дисципліна	“ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНІ ТА ІНФОРМАЦІЙНІ МЕРЕЖІ”
Змістовий модуль № 4	ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ТЕОРІЇ ВЗАЄМОДІЇ ВІДКРИТИХ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ ТА ІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ.
Практичне заняття № 10	ВИЗНАЧЕННЯ КОНФІГУРАЦІЇ МЕРЕЖІ ETHERNET.

ПЛАН

Навчальні питання:

1. Визначення часу подвійного обертання сигналу (PDV) між двома найбільш віддаленими станціями мережі.

2. Визначення величини міжкадрового інтервалу (PVV) при проходженні послідовності кадрів через усі повторювачі.

3. Розрахунок маски підмережі.

Навчально-матеріальне забезпечення:

1. Персональні комп’ютери.

2. ЛОМ.

Навчальна література:

1. Воробієнко П.П., Нікітюк Л.А., Резніченко П.І. Телекомунікаційні та інформаційні мережі: Підруч. для ВНЗ. – К.: «Саммит-книга», 2010. – С. 220–222.

2. Олифер В.Г., Олифер H.A. Компьютерные сети. Принцип, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 4-е изд. – СПб.: «Питер», 2010. – С. 727–758.

Мета роботи: оцінити коректність конфігурації мережі Ethernet.

1. Загальні положення

1.1. Оцінка коректності конфігурації мережі Ethernet.

Критерії коректності конфігурації. Дотримання численних обмежень, установлених для різних стандартів фізичного рівня мереж Ethernet, гарантує коректну роботу мережі (істотно, при справному стані всіх елементів фізичного рівня). Основні характеристики та обмеження технології Ethernet приведені в табл.1, 2. Найбільше часто приходиться перевіряти обмеження, пов'язані з довжиною окремого сегмента кабелю, а також кількістю повторювачів і загальною довжиною мережі.

Табл. 1

Загальні обмеження для всіх стандартів Ethernet.

Характеристика	Значення
Номінальна пропускна здатність	10 Мбіт/с
Максимальне число станцій у мережі	1024
Максимальна відстань між вузлами в мережі	2500 м (в 10Base-FB -2750 м)
Максимальне число коаксіальних сегментів у мережі	5

Табл. 2

Параметри специфікацій фізичного рівня для стандарту Ethernet.

Параметр	10Base-5	10Base-2	10Вазе-Т	10Base- F
Кабель	Товстий коакс. кабель RG-8 або RG-11	Тонкий кокс. кабель RG-58	Неекранована віта пара категорій 3-5	ММ ОК
Макс. довжина сегмента, м	500	185	100	2000
Макс. відстань між вузлами мережі (при використанні повторювачів), м	2500	925	500	2500 (2740 для 10Base-FB)
Макс. число станцій у сегменті	100	30	1024	1024
Макс. число повторювачів між будь-якими станціями мережі	4	4	4	4 (5 для 10Base-FB)

Правила «5-4-3» для коаксіальних мереж і «4 хабів» для мереж на основі витій пари та оптоволокна не тільки дають гарантії працездатності мережі, але й залишають великий «запас міцності» мережі. Наприклад, якщо порахувати час подвійного обертання в мережі, що складається з 4 повторювачів 10Base-5 і 5 сегментів максимальний довжини 500 м, то виявиться, що воно складає 537 бітових інтервалів. А тому що час передачі кадру мінімальної довжини (разом із преамбулою), який складає 72 байт, дорівнює 575 бітовим інтервалам, то видно, що розроблювачі стандарту Ethernet залишили 38 бітових інтервалу як запас для забезпечення надійності. Проте в документах комітету IEEE 802.3 стверджується, що і 4 додаткових бітових інтервали створюють достатній запас надійності.

Комітет IEEE 802.3 наводить вихідні дані про затримки (табл. 3, 4), внесених повторювачами і різними середовищами передачі даних, для тих фахівців, що хочуть самостійно розраховувати максимальна кількість повторювачів і максимальну загальну довжину мережі, не задовольняючи тими значеннями, що приведені в правилах «5-4-3» і «4 хабів». Особливо такі розрахунки корисні для мереж, що складаються зі змішаних кабельних систем, наприклад, коаксиалу та ОВ, на які правила про кількість повторювачів не розраховані. При цьому максимальна довжина кожного окремого фізичного сегмента повинна строго відповідати стандарту, тобто 500 м для «товстого» коаксиала, 100 м для витій пари і т. ін.

Табл. 3

Дані для розрахунку значення PDV.

Тип, сегмента	База початкового сегмента, bt	База проміжного сегмента, bt	База кінцевого сегмента, bt	Затримка середовища на 1 м, bt	Макс. довжина сегмента, м
10Base-5	11,8	46,5	169,5	0,0866	500
10Base-2	11,8	46,5	169,5	0,1026	185
10Base-T	15,3	42,0	165,0	0,113	100
10Base-FB	-	24,0	-	0,1	2000
10Base-FL	12,3	33,5	156,5	0,1	2000

Табл. 4

Зменшення міжкадрового інтервалу повторювачами.

Тип сегмента	Передавальний сегмент, bt	Проміжний сегмент, bt
10Base-5 або 10Base-2	16	11
10Base-FB	-	2
10Base-FL	10,5	8
10Base-T	10,5	8

Щоб мережа Ethernet, яка складається із сегментів різної фізичної природи, працювала коректно, необхідне виконання 4-ох основних умов:

• кількість станцій у мережі – не більш 1024;

• максимальна довжина кожного фізичного сегмента – не більш величини, визначеної у відповідному стандарті фізичного рівня;

• час подвійного обертання сигналу (Path Delay Value, PDV) між 2-ма самими віддаленими друг від друга станціями мережі – не більш 575 бітових інтервалу;

• скорочення міжкадрового інтервалу (Path Variability Value, PVV) при проходженні послідовності кадрів через усі повторювачі – не більше, ніж 49 бітових інтервалу (тому що при відправленні кадрів кінцеві вузли забезпечують початкову міжкадрову відстань у 96 бітових інтервалу, то після проходження повторювача воно повинно бути не менше, ніж 96-49=47 бітових інтервалу).

Дотримання цих вимог забезпечує коректність роботи мережі навіть у випадках, коли порушуються прості правила конфігурування, що визначають максимальну кількість повторювачів і загальну довжину мережі в 2500 м.

Методика розрахунку часу подвійного обертання та зменшення міжкадрового інтервалу. Для спрощення розрахунків звичайно використовуються довідкові дані IEEE, що містять значення затримок поширення сигналів у повторювачах, прийомопередавачів і різних фізичних середовищах (табл. 3). Бітовий інтервал позначений як bt.

Комітет 802.3 намагався максимально спростити виконання розрахунків, тому дані, приведені в таблиці, включають відразу кілька етапів проходження сигналу. Наприклад, затримки, внесені повторювачем, складаються з затримки вхідного трансиверу, затримки блоку повторення і затримки вихідного трансиверу. Проте в таблиці всі ці затримки представлені однією величиною, названою базою сегмента.

Рис. 1. Приклад мережі Ethernet, що складає із сегментів різних фізичних стандартів.

Щоб не потрібно було два рази складати затримки, внесені кабелем, у таблиці даються подвоєні величини затримок для кожного типу кабелю. У таблиці використовуються також такі поняття, як лівий сегмент, правий сегмент і проміжний сегмент. Пояснимо ці терміни на прикладі мережі, приведеної на рис. 1. Лівим сегментом називається сегмент, у якому починається шлях сигналу від виходу передавача кінцевого вузла. На рис. 1 це сегмент 1. Потім сигнал проходить через проміжні сегменти 2-5 і доходить до приймача найбільш вилученого вузла найбільш вилученого сегмента 6, що називається правим. Саме тут у гіршому випадку відбувається зіткнення кадрів і виникає колізія. З кожним сегментом зв'язана постійна затримка, названа базою, що залежить тільки від типу сегмента і від положення сегмента на шляху сигналу (лівий, проміжний чи правий). База правого сегмента, у якому виникає колізія, набагато перевищує базу лівого і проміжного сегментів. Крім цього, з кожним сегментом зв'язана затримка поширення сигналу уздовж кабелю сегмента, що залежить від довжини сегмента й обчислюється шляхом множення часу поширення сигналу по одному метрі кабелю (у бітових інтервалах) на довжину кабелю в метрах. Розрахунок PDV полягає в обчисленні затримок, внесених кожним відрізком кабелю (приведена в таблиці затримка сигналу на 1 м кабелю збільшується на довжину сегмента), а потім підсумовуванні цих затримок з базами лівого, проміжних і правого сегментів. Загальне значення PDV не повинне перевищувати 575. Тому що лівий і правий сегменти мають різні величини базової затримки, то у випадку різних типів сегментів на віддалених краях мережі необхідно виконати розрахунки двічі: один раз прийняти в якості лівого сегменту - сегмент одного типу, а в другий - сегмент іншого типу. Результатом можна вважати максимальне значення PDV. Щоб визнати конфігурацію мережі коректною, потрібно розрахувати також зменшення міжкадрового інтервалу повторювачами, тобто величину PVV. Для розрахунку PVV також можна скористатися значеннями максимальних величин зменшення міжкадрового інтервалу при проходженні повторювачів різних фізичних середовищ, рекомендованими IEEE і приведеними в табл. 1.

Приклад розрахунку конфігурації мережі. У прикладі крайні сегменти мережі належать до одного типу – стандарту 10Base-T, тому подвійний розрахунок не потрібно. Приведена на рис. 1. мережа відповідно до правила «4 хабів» не є коректною – у мережі між вузлами сегментів 1 і 6 маються 5 хабів, хоча не всі сегменти є сегментами 10Base-FB. Крім того, загальна довжина мережі дорівнює 2800 м, що порушує правило 2500 м. Розрахуємо значення PDV (Path Delay Value, PDV):

Лівий сегмент 1:	15,3 (база)+100-0,113=26,6	Проміжний сегмент 4:	24 +500-0,1=74,0.
Проміжний сегмент 2:	33,5 +1000-0,1=133,5	Проміжний сегмент 5:	24 +600-0,1=84,0
Проміжний сегмент 3:	24 +500-0,1=74,0	Правий сегмент 6:	165 +100-0,113=176,3

Сума всіх складових дає значення PDV, рівне 568,4. Тому що значення PDV менше максимально припустимої величини 575, то ця мережа проходить за критерієм часу подвійного обертання сигналу незважаючи на те, що її загальна довжина перевищує 2500 м, а кількість повторювачів більше 4.

Розрахуємо значення PVV (Path Variability Value, PVV). Лівий сегмент 1 10Base-T: скорочення в 10,5 bt. Проміжний сегмент 2 10Base-FL: 8. Проміжний сегмент 3 10Base-FB: 2. Проміжний сегмент 4 10Base-FB: 2. Проміжний сегмент 5 10Base-FB: 2. Сума цих величин дає значення PVV, рівне 24,5, що менше граничного значення в 49 бітових інтервалу. У результаті мережа відповідає стандартам Ethernet по всіх параметрах.