Структура кадру та порядок роботи

Типова мережа Ethernet передбачає приєднання 1024 робочих станцій, діаметр мережі близько 1000 м (з повторювачами). У ній застосовують манчестерське кодування (див. Розділ 4). Затримки передавання інформації для мережі Ethernet випадкові та залежать від загального навантаження. Якщо протягом перших десяти спроб передавання виникають колізії, то ці спроби відкладаються на випадковий період, який вибирається зі зростаючих інтервалів від 0-1 до ПЙ 023. Якщо у 16-й спробі кадр передати не вдалося, то станція відмовляється від передавання і повідомляє про це протокол вищого рівня. Структуру кадру мережі Ethernet показано на рис. 14.4.

На початку кадру є преамбула (див. Розділ 4). Адреси одержувача та відправника - це числа до 247; звичайно починають з 0, а групові адреси — зі. Поле типу специфікує протокол вищого рівня, якому призначений кадр. Поле даних містить пакет вищого рівня. Весь кадр захищено полем циклічної суми (CRC).

Мінімальна довжина кадру становить 64 байти, максимальна - 1518. Довжина кадру обмежена знизу тим, що тривалість передавання кадру у мережі, згідно з вимогами стандарту ІЕЕЕ-802.3 (для надійного виявлення колізій), не може бути меншою, ніж подвоєна тривалість поширення сигналу між двома найвіддаленішими станціями. Отже, мінімальна довжина кадру обмежує довжину (діаметр) мережі. Визначення максимальної довжини кадру випливає з потреби зменшити колізії, оскільки експериментально доведено, що в разі довжини кадру понад 1500 байт імовірність виникнення колізій різко збільшується.

На рис. 14.4 показано структуру кадру формату Ethernet II. Саме цей формат використовували у специфікації Ethernet фірм Xerox, DEC, Intel. У сучасних мережах, крім того, широко застосовують і формат Ethernet ІЕЕЕ-802.3, запропонований у специфікації ІЕЕЕ-802.3 (див.

9.3. Мережа Fast Ethernet

Характеристика, топологія мережі та її обмеження. Мережі Fast Ethernet мають топологію "розподілена зірка", для сполучення використовують скручену пару різних категорій та концентратори. Замість скрученої пари можна застосовувати й волоконно-оптичні кабелі. Коаксіальні кабелі специфікація не підтримує. Відстань між мережевим концентратором та робочою станцією не повинна перевищувати 100 м. Максимальна відстань між двома станціями в мережі -210м. Між двома станціями не може бути більше двох повторювачів. За допомогою стекових повторювачів, мостів, маршрутизаторів та комутаторів до мережі можна приєднати необмежену кількість сегментів Fast Ethernet (рис. 14.5).

Залежно від типу кабелю є кілька варіантів 1 OOBase-T Fast Ethernet. Наприклад, у мережі

I OOBase-TX передавання даних відбувається двома парами дротів скрученої пари п'ятої категорії, у мережі 100Base-T4 - чотирма парами дротів скручених пар третьої-п'ятої категорій, у мережі 100Base-FX - волоконно-оптичним кабелем.

Концентратори Fast Ethetnet. Центральним пристроєм мереж Fast Ethetnet є концентратор. Стандарт ]ЕЕЕ-802.3ц визначає два класи концентраторів -1 та II. Концентратори-повторювачі приймають сигнал на одному з портів та ретранслюють його на всі інші порти. Ця операція спричинює деяку затримку у поширенні сигналу. Параметр затримки визначений стандартом для кожного з класів.

Повторювачі класу І повністю декодують аналоговий сигнал, перетворюючи його у цифрову форму. Тому вони можуть мати порти різних форматів 100Base-T4, 100Base-TX, 100Base-FX. їх ще називають трансляційними повторювачами. Концентратори класу 11 просто ретранслюють аналоговий сигнал на всі вихідні порти, крім порту, з якого він надійшов. З цього випливає, що затримка сигналу в концентраторах класу II менша і концентратори класу

II можуть мати порти тільки одного типу.

; Два концентратори класу II сполучають через спеціальний uplink-порт (рис. 14.6), що розміщений на одному концентраторі (з інтерфейсом MDI-X), та звичайний порт, що є на другому (з інтерфейсом MDI). Довжина з'єднувального кабелю - до 5 м.

Один сегмент мережі може містити концентратори тільки одного типу. В сегменті може бути один концентратор класу І або два концентратори класу II.

Концентратори класу І можна сполучати у стекову структуру, однак не через uplink-порт, а за допомогою внутрішніх шин концентраторів. Повторювані класу II не утворюють стекових структур, оскільки мають більші обмеження щодо затримки кадрів. Якщо у стек додають новий концентратор, то приймають, що діаметр сегмента збільшується на 10 м. Як звичайно, максимальна кількість концентраторів у стеку не перевищує восьми.

Правила побудови мережі Fast Ethernet. Чим зумовлені обмеження щодо довжини сегмента та кількості концентраторів у ньому? Щоб відповісти на це питання, треба розглянути структуру затримок у сегменті.

Тривалість поширення сигналу на відстань 100 м скрученою парою становить 0.55 мкс та не залежить від швидкості передавання даних у мережі. Тривалість затримки у концентраторі - приблизно від 0.35 до 0.7 мкс залежно від класу концентратора. Мережева плата спричинює затримку в 0.25 мкс. Для коректної роботи мережі Ethernet треба, щоб подвоєна тривалість передавання сигналу від одного краю сегмента до іншого не перевищувала тривалості передавання кадру мінімальної довжини. Якщо ця умова не виконуватиметься, то тривалість колізії буде дорівнювати тривалості передавання кадру найменшої довжини, що у мережі 100Base-T становить 5.12 мкс.

На підставі наведеного аналізу структури затримок можна виділити такі коректні структури мереж:

один концентратор класу І. Максимальна відстань між станціями - 200 м;

два концентратори класу II, сполучені п'ятиметровим кабелем. Максимальна відстань між станціями - 205 м;

один концентратор класу І з портами для скрученої пари та волоконно-оптичних