Ограничения для сетей Fast Ethernet, построенных на концентраторах

Концентраторы (многопортовые повторители) Fast Ethernet, работающие на физическом уровне, делятся на два класса. Концентраторы (повторители) класса I полностью декодируют аналоговый сигнал и преобразуют его в цифровую форму, прежде чем передавать на другие порты. Они поддерживают все типы логического кодирования данных: как 4B/5B, так и 8B/6. Концентраторы класса II направляют поступивший на один из портов аналоговый сигнал непосредственно на все остальные порты без преобразования его в цифровой вид, а также поддерживают только какой-то один тип логического кодирования – либо 4B/5B, либо 8B/6T. Иными словами, концентраторы класса I позволяют выполнять трансляцию логичес-ких кодов со скоростью 100 Мб/с, а концентраторам класса II эта операция недоступна.

Вследствие этого концентраторы класса I могут иметь порты всех трех типов физического уровня: 100Base-TX, 100Base-FX и 100Base-T4. Концентраторы класса II имеют либо все порты 100Base-T4, либо порты 100Base-TX и 100Base-FX, так как последние используют один логический код 4B/5B.

В одном домене коллизий или, что то же самое, в одном логическом сегменте Fast Ethernet допускается наличие только одного концентратора класса I. Это связано с тем, что такой концентратор вносит большую задержку при распространении сигналов из-за необходимости трансляции различных систем сигнализации – 70 bt.

Концентраторы класса II вносят меньшую задержку при передаче сигналов: 46 bt для портов TX/FX и 33,5 bt для портов T4. Поэтому максимальное число концентраторов класса II в домене коллизий – два, причем они должны быть соединены между собой кабелем не длиннее 5 метров. Отметим, что один и тот же сегмент не может иметь концентраторы обоих типов.

Задержка в кабеле при 100 Мбит/с та же, что и при 10 Мбит/с, она составляет 0,55 мкс в одном направлении на отрезке 100 м в случае использования кабеля UTP. Концентраторы на 100 Мбит/с передают сигналы несколько быстрее, чем их 10-мегабитные аналоги, – задержка составляет от 0,35 до 0,7 мкс в зависимости от класса концентратора. Сетевой адаптер вносит задержку 0,25 мкс. Сложив все эти задержки и умножив на два, мы получаем задержку T_PDV распространения сигнала от одного конечного узла до другого, и обратно. Для Fast Ethernet должна быть меньше 512 bt при величине битового интервала, равного 10 нс. Таким образом, T_PDV должна быть меньше, чем 5,12 мкс – время передачи кадра минимального размера со скоростью 100 Мбит/с, в соответствии с формулой:

T_PDV = (τ_a + τ_c + τ_h) x 2 < 5,12 мкс,

где τ_a – задержка на СА, τ_c – задержка в кабеле, τ_h – задержка на концентраторе

Отсюда видно, что 100BaseT позволяет иметь два отрезка кабеля из витой пары длиной 100 м и один, максимум два, концентратора.

В табл. 6 приведены правила построения сети на основе концентраторов класса I.

Таблица 6. Параметры сетей на основе концентраторов класса 1

Тип кабелей	Максимальный диаметр сети, м	Максимальная длина физического сегмента, м
Только витая пара (ТХ)	200	100
Только оптоволокно (FX)	272	136
Несколько сегментов на витой паре и один на оптоволокне	260	100 (ТХ) 160 (FX)
Несколько сегментов на витой паре и несколько сегментов на оптоволокне	272	100 (ТХ) 136 (FX)

Небольшое количество концентраторов Fast Ethernet, которые можно использовать в одной разделяемой среде, не является серьезным препятствием при построении больших ЛВС, так как применение коммутаторов и маршрутизаторов делит сеть на несколько логических сегментов или доменов коллизий. Тогда каждый из логических сегментов может строиться на одном или двух концентраторах. Общая длина такой ЛВС не будет иметь в этом случае ограничений.

П рименение этих правил можно проиллюстрировать на типовой кон-фигурации ЛВС Fast Ethernet (Рис. 5).

Рис. 5. Пример построения сети Fast Ethernet с помощью концентраторов класса I

Таким образом, правило 4-х хабов превратилось для Fast Ethernet в правило одного или двух хабов, в зависимости от класса хаба.

При определении корректности конфигурации сети можно не руководствоваться правилами одного или двух хабов, а рассчитывать время двойного оборота сети, как это было показано выше для сети Ethernet 10 Мбит/с.

Как и для технологии Ethernet 10 Мбит/с, комитет 802.3 дает исходные данные для расчета времени двойного оборота сигнала. Однако при этом сама форма представления этих данных и методика расчета несколько изменились. Комитет предоставляет данные об удвоенных задержках, вносимых каждым элементом сети, не разделяя сегменты сети на левый, правый и промежуточный. Кроме того, задержки, вносимые сетевыми адаптерами, учитывают преамбулы кадров, поэтому время двойного оборота нужно сравнивать с величиной 512 битовых интервала (bt), т. е. со вре-менем передачи кадра минимальной длины без преамбулы.

Для повторителей класса I время двойного оборота можно рассчитать следующим образом.

Задержки, вносимые прохождением сигналов по кабелю, рассчитываются на основании данных табл. 7, в которой учитывается удвоенное прохождение сигнала по кабелю.

Таблица 7. Задержки, вносимые кабелем

Тип кабеля	Удвоенная задержка в bt на 1 м	Удвоенная задержка на кабеле максимальной длины
UTP Cat 3	1,14 bt	114 bt (100 м)
UTP Cat 4	1,14 bt	114 bt (100 м)
UTP Cat 5	1,112 bt	111,2 bt (100 м)
STP	1,112 bt	111,2 bt (100 м)
Оптоволокно	1,0 bt	412 bt (412 м)

Задержки, которые вносят два взаимодействующих через повторитель сетевых адаптера (или порта коммутатора), берутся из табл. 8.

Таблица 8. Задержки, вносимые сетевыми адаптерами

Тип сетевых адаптеров	Максимальная задержка при двойном обороте
Два адаптера TX/FX	100 bt
Два адаптера Т4	138 bt
Один адаптер TX/FX и один Т4	127 bt

Учитывая, что удвоенная задержка, вносимая повторителем класса I, равна 140 bt, можно рассчитать время двойного оборота для произвольной конфигурации сети, естественно, учитывая максимально возможные длины непрерывных сегментов кабелей, приведенные в табл. 3.10. Если получившееся значение меньше 512, значит, по критерию распознавания коллизий сеть является корректной. Комитет 802.3 рекомендует оставлять запас в 4 bt для устойчиво работающей сети, но разрешает выбирать эту величину из диапазона от 0 до 5 bt.

Рассчитаем для примера рекомендуемую в таблице конфигурацию сети, состоящую из одного концентратора и двух оптоволоконных сегментов длиной по 136 метров.

Каждый сегмент вносит задержку по 136 bt, пара сетевых адаптеров FX дает задержку в 100 bt, а сам концентратор вносит задержку в 140 bt. Сумма задержек равна 512 bt, что говорит о том, что сеть корректна, но запас принят равным 0