Компьютерлік желі

 

 

7.2   Fast  Ethetnet   технологиясы

 

Ethetnet   технологиясын  қолдайтын  тораптық  жабдықтар  жасаушылар  (SynOptics,  3Com   және  т.б.  компаниялар)   жаңа  технология    стандартын   жасау  үшін    Fast  Ethernet   Alliance   бірлестігін  ұйымдастырған.    Жаңа  технологияға    Fast  Ethernet     деген  ат    беріледі.  1995  жылы   ІЕЕЕ  комитеті   Fast  Ethernet      технологиясын   ІЕЕЕ802.3u  стандартты   ретінде   қабылданды.

Fast  Ethernet   технологиясы   классикалық      Ethernet тораптарының  әрі  қарай     дамуы     болып  табылады.   Бұл  екі   технологияның    айырмашылығы    физикалық   деңгейде   Fast  Ethernet     технологиясының   физикалық   деңгейінің   күрделілігі   онда 3   түрлі    кәбілдік  жүйе    (талшық-оптика,  екі  немесе  төрт   жұптық   қос  есулі   өткізгіш)  қолданылуымен   байланысты.  Fast  Ethernet     технологиясының  негізгі    артықшылықтары:

• торап сегменттерінің өткізу қабілеттілігі 100 Мбит/с  дейін   көтерілген;
• CSMA/CD   қатынас   құру  әдісі   сақталған;
• «жұлдыз»   сызба-құрылымы    және  есулі   қоссым   мен   талшық-оптикалық кәбіл сияқты    деректер    тасымалдау  ортасы    сақталып  қалған.

Осы  аталған  ерекшеліктер   көп  таралған   10 Мбит/с   жылдамдықты    10Base-Т    торабынан    жоғары   жылдамдықты   тораптарға   көшуді      жеңілдетеді.

Fast Ethernet технологиясының  кадр пішімі  Ethernet  технологиясының    кадр  пішімі   сияқты.    Ethernet    технологиясының   МАС-кадрінің    пішімі,   оны  10 Мб/с  және  100 Мб/с   жылдамдықты    тораппен  тасымалданған  кездегі   уақыттық   параметрлері  10-сурет көрсетілген.

  Fast  Ethernet      технологиясының  кадр  тасымалдау   уақыты   10-Мегабиттік   Ethernet   технологиясымен    салыстырғанда  10  есе   кем:   десте  жіберу   - 100  нс   орнына   нс  орнына    10  нс,    ал  екі  десте  аралығы   (технологиялық    үзіліс) – 9,6  мкс  орнына   0,96  мкс.

  

Бастау

Қабыл-дауыш мекені

Тара-туыш  мекені

Түрі

Деректер

Бақылау   қосын-дысы

Бастау

  

 

 

 

 

10- сурет  МАС-кадрінің  және  оны  тасымалдау  уақыттары

 

 

Fast Ethernet технологиясының классикалық Ethernet      технологиясынан   айырмашылықтары    физикалық  деңгейде   (11-сурет).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Деректер  тысамалдау  ортасының  түріне  байланысты  әр  түрлі  ағытпа  (MDI – Medium  Deperndent  Interface)   қолданылады.  Fast Ethernet технологиясында  кәбілдік   жүйенің  үш  түрі  (талшық-оптика,   бесінші   категориялы  екі жұпты    есулі   қоссым  және  үшінші   категориялы     төрт   жұпты   есулі  қоссым)  пайдаланылады  және  Ethernet технологиясына   қарағанда  ондағы   өткізгіштер    саны  да,   шарттаңбалау    әдістері  де  өзгеше.  Сондықтан  Fast Ethernet технологиясының   физикалық    деңгейінің   құрылымы  күрделі.

Физикалық  деңгей  3  деңгейшеден тұрады:   үйлесімдіру   (reconciliation  sublayer),   ортадан   тәуелсіз    интерфейс   (МІІ- Media  Independent  Interface)  және    физикалық   деңгейдің   құрылғысы    (PHY – physical    layer  device).

Үйлесімдіру   деңгейшесі  МАС-деңгейшесінің  жұмысын   МИ  интерфейсімен   үйлесімдіру    қамтамасыз  етеді.

 

Физикалық  деңгейдің  құрылғысы  (PHY)  кәбілдің  белгілі  бір   түрі  арқылы    тасымалдауға    арналып  МАС – деңгейшесінің   келіп  түскен  деректерді  шарттаңбалау  (қодалау),  кәбіл   арқылы   тасымалданатын   деректерді   уақыт  үйлесімдіру,   қабылдауыш  түйінде    деректерді  қабылдау   және   кері   шарттаңбалау    үшін   керек.  Оның  құрамына   физикалық  қодалау    деңгейшесі  (PSC,  Physical   Medium  Attechment),    физикалық    ортаның   тәуелділік  деңгейшесі    (PMD,   Physical   Medium   Dependent)  және  тасымалдау   жылдамдығы   жайында  автокелісім  деңгейшесі  (Auto-negotiation)   кіреді.

Автокелісім    деңгейшесі    бір  байланыс    арнасы   арқылы   байланысқан екі  құрылғыға  автоматтық  түрде    (адамның   қатынасуынсыз)   осы  құрылғылардың  екеуінің   де   қолдай   алатын   ең  жоғары    жылдамдықты     жұмыс  әлпін   таңдап  алуына  мүмкіндік  береді.

 

МІІ  интерфейсі   МАС-деңгейшесі  мен  PHY-деңгейшесі  арасында  деректер  алмастырудың,  пайдаланылатын    физикалық    ортадан  тәуелсіз,   тәсілін   қолдайды.   Бұл  интерфейс  атқаратын   міндеті  бойынша   классикалық  Ethernet   технологиясының   AUI  интерфейсіне   ұқсайды.  Тек  AUI  интерфейсі   сигналды   физикалық   шарттаңбалау  деңгейшесі  мен  ортаға    физикалық     қосылу-жалғасу    деңгейшесінің   аралығында  (Ethernet   технологиясында  кәбілдің  түріне  тәуелсіз  физикалық  шарттаңбалаудың  бір-ақ  әдісі,   атап  айтса   манчестерлік    кода,   қолданылады),   ал  МІІ  интерфейсі  МАС-деңгейшесі  мен  сигналды    шарттаңбалау  деңгейшелірінің    (Fast Ethernet технологиясында  бұндай    деңгейше   үшеу  - FX.PHY , TX.PHY  және T4.PHY)  аралығында  орналасады.

МІІ   интерфейсін    жүзеге  асырудың  екі  варианты  бар:   ішкі  және  сыртқы.  Ішкі  вариант    кезінде   МАС-деңгейшесі  мен   үйлесімдіруді    жүзеге  асыратын    шағынсұлба  (БИМАС – басқару  интерфейсі  бар  МАС – деңгейше  бөлігі)  трансивердің   шағынсұлбасымен  МІІ  интерфейсі    арқылы  байласады.   Аталған  шағынсұлбалар  бір   құрылманың   (мысалы,   тораптық  бейімдеуіштің  тақшасы   немесе  бағдарғылауыштың    жекебөлігі)  ішінде  ораласады.   Трансивердің   шағынсұлбасы   PHY құрылғысының   барлық  қызметтерін  атқарады. 

Сыртқы   вариант   кезінде  трансивер  бөлек   құрылғы  ретінде   сыртта  орналасады  және  МАС-деңгейшесінің   шағынсұлбасымен   (ұзындығы  1 метрден  аспайтын)  МІІ ағытпасының   түйіспелер  саны  40-қа  тең.

МІІ интерфейсі   PHY  мен  МАС-деңгейшесін   байланыстырудан  басқа PHY  құрылғыларын    көппорттық  қайталауыш-шоғырлауыштағы   сигналдарды   қайталауға  арналған  шағынсұлбамен  де  байланыстыра  алады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13 - сурет

 

МІІ  интерфейсі   PHY  мен  МАС  арасында  қатарластыра   деректер  тасымалдау  үшін  өлшемі   4  битке  (ақпарға)  тең    деректер  бөлшегін   пайдаланады.  МАС – деңгейшесінен  PHY   құрылғыларына  деректер  тасымалданатын арна  4-биттік  құрсымнан  тұрады  және  МАС-деңгейшесінде қалыптастырылған «Жіберу» сигналымен  уақытүйлесімдіріледі.       Осыған  ұқсас,   PHY    құрылғыларынан    МАС-деңгейшесіне     деректер  тасымалданатын   арна  да  4-биттік   құрсымнан  тұрады,    бірақ  PHY  құрылғыларында    қалыптастырылған    «Қабылдау»    сигналымен  уақытүйлесімдіріледі.

МІІ  интерфейсінде  PHY  және  МАС    арасында   басқарушы   ақпарат     алмастыру    үшін  екі  өткізгіштік   құрсым    көзделген.    МАС-деңгейшесі    бұл  құрсымды    PHY  құрылғыларына    өзінің  жұмыс   істеу  әлпісі     жайында    мәлімет  жіберу    үшін  пайдаланады,  ал  PHY   құрылғылары    осы  құрсым   арқылы   порт  мәртебесі  мен  арна   жайында  сұратым   жібере  алады.

Автокелісім  қызметі   (Auto-negotiation) бір   байланыс  арнасы  арқылы  байланысқан   екі  құрылғыға  автоматтық  түрде  оның  қолдай   алатын  ең  жоғары  жылдамдықты    жұмыс  әлпін  таңдап  алуына    мүмкіндік  береді.

Есулі   қоссымдарға  арналған  PHY  ТХ  және  PHY  Т4  құрылғыларын    қолдайтын    бірнеше  жұмыс  әлпілері  бар:

-  10 Base-T   (2  жұп,  3 – санатты  UTP);

-  10 Base –T  full-duplex   (2  жұп,  3 – санатты UTP);

- 100 Base –TX   (2  жұп,  5 – санатты  UTP   немесе    IA  типті    STP);

- 100 Base –TX   full-duplex   (2  жұп,  5 – санатты  UTP   немесе    IA  типті    STP);

- 100 Base –T4  (4  жұп,  3 – санатты UTP).

PHY  FZ   және PHY  TX    айқындамаларын    қолдайтын  түйіндер  толық  дуплекстік  әлпінде   (full-duplex   mode)   жұмыс  істей   алады.  Бұл  режимде  CSMA/CD    қатынас   құру  әдісі   қолданылмайды  және   қақтығыс   деген  ұғым жоқ  (әрбір   түйін  Тх  и Rx арналары   арқылы  деректер  кадрын  бір    уақытта    жібере  және   қабылдай   алады).  Тек  тораптық  бейімдеуішті    коммутатормен  немесе  комутаторларды   бір-бірімен   байланыстырған   кезде  ғана    толық  дуплекстік    әлпіні    жүзеге    асыруға    болады.  Толық    дуплекстік  әлпі  кезінде   100Base –TX   стандарттары  түйіндер  арасында   деректер    алмастыруды  200 Мбит/с  жылдамдықпен   жүргізуді   қамтамасыз  етеді.

100Base –T  стандарты  бойынша  жоғарыда   аталған  кәбілдік    жүйлерді   қолдау  үшін   100Base –TX,   100Base –T4   және  100Base –FX   деп  аталатын   3  айқындама  көзделген.

 

7.3  Gigabit  Ethetnet

 

100 мегабиттік  арна   арқылы  қосылған   серверлер,  көп  жағдайда,  100 Мбит/с  жылдамдықпен  істейтін  (FDDI   Fast  Ethernet  сияқты)  тораптардың  магистралдарын  толтырып  жіберетін  болды.  Сондықтан,  бұдан  да  жоғары   жылдамдықпен  істейтін  Ethernet     стандарты  қажет  болды.

Gigabit  Ethetnet  технологиясы    Ethetnet  тобының  жылдамдықтар  деңгейіне  жаңа  (1000 Мбит/с)   қатар  қосты.  Бұл  жаңалық  тиімді    түрде  ірі   жергілікті  тораптарды  құруға   мүмкіндік   берді:   тораптың  төменгі  деңгейіндегі    қуатты   серверлер  мен   магистралдар  100 Мбит/с   жылдамдықпен  істейді,  ал    Gigabit  Ethetnet    болса,  жоғары  өткізу   қабілеттікті    қамтамасыз  ете    отырып,  оларды   біріктірілді.

Gigabit  Ethetnet   физикалық  деңгейінің  бірінші  варианты  ретінде  Fiber  Channel  технологиясының  деңгейі  қабылданған  Fiber  Channel технологиясы  жергілікті   тораптарда,  негізінде,  жоғары  жылдамдықты  шеткері   құрылғыларды   қуатты  компьютерлерге  қосу  үшін  қолданылады.  Бұл   технологияда   деректер   8В/10В   шарттаңбасының   (кодасының)  көмегімен  талшық-оптикалық  кәбілде  гигабитке  жақын   жылдамдықпен   тасымалданады.

  Gigabit  Ethetnet   технологиясының  Ethetnet   және  Fast  Ethernet    технологияларымен  ұқсастығы  (ортақ  жақтары):

• Ethernet  кадрларының  барлық  пішімдері  (форматтары)  сақталған;
• хаттаманың  CSMA/CD   қатынас  құру   әдісін   қолдайтын  жартылай   дуплекстік  және   коммутаторлармен  жұмыс  істейтін  толық   дуплекстік    түрлері   де  сақталған;
• Ethernet   және  Fast  Ethernet     технологияларында  қолданылатын    кәбілдердің  барлық    негізгі  (талшық-оптикалық,  бесінші  санатты  қос  есулі    өткізгіш, коаксиалды)  түрлері    пайдаланылады.

Осы аталған  қасиеттерді   Gigabit  Ethetnet   технологиясында   сақтап  қалу  үшін  оның  МАС  деңгейшесіне  де  (тек физикалық   деңгейіне  ғана  емес)  өзгерістер  енгізу   керек  болды.

Gigabit  Ethetnet   торабының   диаметрін  ұзарту   үшін  кадрдың ең  кіші  өлшемі  (бастауды  санамағанда)  64-тен  512 байтқа  (яғни   4096  битке)  дейін  үлкейтілген.  Бұл  бір   қайталауыш   қолданылған  кезде    тораптың   мүмкін  болатын    диаметрін  200  метрге    дейін   жеткізуге  мүмкіндік     береді.   Кадрдың  ұзындығын   керекті   мөлшерге   жеткізу  үшін  тораптық    бейімдеуіш  деректер   өрісін  448  байт   ұзындыққа   дейін  8В/10В   шарттаңбасында   қолданылмайтын  (яғни,   деректер  қодасымен  шатастырып  алмайтын)  символдармен  толтырады.

ІЕЕЕ802.3z стандарты  бойынша  қысқа   кадрлар  (мәселен,    түбіртектер)  тасымалдау  кезінде  ақырғы   түйіндерге  бірінен  соң  бірнеше  кадр  жіберу  рұқсат  етілген.  Бұл   жұмыс  әлпісі    монополдық  дестелік  режім  (Burst  Mode)   деп  аталады.   Осы   режім  кезінде  түйін  тасымалдау   ортасын  босатпай  тұрып  жалпы   ұзындығы   8192  байттан  (65536  биттен)  артпайтын  бірнеше  кадр    жібере  алады.

ІЕЕЕ802.3z стандартында  физикалық   ортаның  мынандай  түрлері   анықталған:

• бірмодолық  талшық-оптикалық  кәбіл;
• көпмодолық  талшық-оптикалық  62.5/125 кәбіл;
• көпмодульдық  талшық-оптикалық  50/125  кәбіл;
• толқындық  кедергісі  75  омдық  қос  коаксиал  кәбіл (Twinax).

ІЕЕЕ802.3z стандарты   көпмодолық талшық-оптика  үшін  1000Base-SX  және 1000Base-LX айқындамаларын анықтаған.  1000Base-SX   айқындамасында  толқынның  ұзындығы  850 нм   (S  әрпі  - Shorf  Wavilingth  сөзінен  алынған,  қысқа   толқын  дегенді  білдіреді),  ал  1000Base-LX   айқындамасында  - 1300 нм   (L әрпі – Long  Wavilingth,   ұзын  толқын.

  1000Base-SX   стандартында   көпмодолық  кәбіл,  қысқатолқынды  лазерлік   трансивер  қолданылады.  Сызба-қүрылымы   жұлдыз.  1000Base-SX   айқындамасы   бойынша  толық  дуплекстік  тасымалдау   кезінде   көпмодолық   талшық-оптикалық   62.5/125  кәбілі   қолданылатын  сегменттің  ең  үлкен  ұзындығы    200 м,  ал  50/125  кәбілі  кезінде  - 500 м.  Бұл  келтірілген   қашықтықтардың   мәні    өткізу   жолағы    160-500 МГц/км  аралығында  болатын    кәбілдерге   арналып   есептелген.  Қазіргі    пайдаланылып  жүрген  көпмодолық    кәбілдердің    өткізу    жолағы    600-1000 МГц/км   болғандықтан  сегменттің  ұзындығын  800  метрге  ұзартуға  болады.  Жартылай    дуплекстік   тасымалдау    кезінде    осы  кәбілдердің    сегментінің  ұзындығы  100  метрден   аспауы  керек.