3 Порядок виконання роботи

Для конфігурації, показаної на рис. 1 обчислити величину затримок та перевірити працезатність мережі.

Шлях найбільшої довжини - це шлях між комп'ютерами 5 і  В даному випадку це задоволено очевидно. Цей шлях включає п'ять сегментів (зліва направо): 10BASE2, 10BASE5, 10BASE-FL (два сегменти) і 10BASE-T. Проведемо розрахунок, вважаючи початковим сегментом 10BASE2, а кінцевим — 10BASE-T.

-       Початковий сегмент 10BASE2 має максимально допустиму довжину (185м), отже, для нього беремо з таблиці величину затримки 30,8.

-       Проміжний сегмент 10BASE-5 має максимально допустиму довжину (500м), тому для нього беремо з таблиці величину затримки 89,8.

-       Обидва проміжні сегменти 10BASE-FL мають довжину 500м, отже, затримка кожного з них обчислюватиметься за формулою:

o       500 • 0,100+33,5=83,5 bt.

-       Кінцевий сегмент 10BASE-T має максимально допустиму довжину (100 м), тому з таблиці беремо для нього величину затримки 176,3.

-       У шлях найбільшої довжини входять також шість AUI-кабелей: два з них (у сегменті 10BASE-5) показані на малюнку, а чотири (у двох сегментах 10BASE-FL) не показані, але в реальності цілком можуть бути присутніми. Вважатимемо, що сумарна довжина всіх цих кабелів рівна 200 м, тобто чотирьом максимальним довжинам. Тоді затримка на всіх AUI-кабелях буде рівна:

4 * 5,1 =20,4 bt.

 В результаті сумарна затримка для всіх п'яти сегментів складе:

30,8 + 89,8 + 83,5 + 83,5 + 176,3 + 20,4 = 484,3 bt

що менше, ніж гранично допустима величина 512, тобто мережа працездатна.

Проведемо тепер розрахунок сумарної затримки для того ж шляху, але у зворотному напрямі. При цьому початковим сегментом буде 10BASE-T, а кінцевим - 10BASE2. У кінцевій сумі зміняться тільки два доданків (проміжні сегменти залишаються проміжними). Для початкового сегменту 10BASE-T максимальної довжини затримка складе 26,6 bt, а для кінцевого сегменту 10BASE-2 максимальної довжини затримка складе 188,5 бітових інтервалів. Сумарна затримка дорівнюватиме

26,6 + 83,5 + 83,5 + 89,8 + 188,5 + 20,4 = 492,3 bt

що знову ж таки менше 512. Працездатність мережі підтверджена.

Проте розрахунку подвійного часу проходження сигналу, відповідно до стандарту, ще не достатньо, щоб зробити остаточний вивід про працездатність мережі.

Другий розрахунок, вживаний в моделі 2, перевіряє відповідність стандарту величини міжкадрового інтервалу (IPG). Ця величина спочатку не повинна бути менше, ніж 96 бітових інтервалів (9,6 мкс для мережі Ethernet), тобто тільки через 9,6 мкс після звільнення мережі абоненти можуть почати свою передачу. Проте при проходженні пакетів (кадрів) через репітери і концентратори міжкадровий інтервал може скорочуватися, унаслідок чого два пакети можуть врешті-решт сприйматися абонентами як один. Допустиме скорочення IPG визначене стандартом в 49 бітових інтервалів (4,9 мкс).

Таблиця 2 - Величини скорочення міжкадрового інтервалу (IPG)

Сегмент	Початковий (bt)	Проміжний (bt)
10BASE-5	16	11
10BASE-2	16	11
10BASE-T	16	11
10BASE-FL	11	8

Для обчислень тут так само, як і у попередньому випадку, використовуються поняття початкового сегменту і проміжного сегменту. Кінцевий сегмент не вносить внеску до скорочення міжкадрового інтервалу, оскільки пакет доходить по ньому до приймаючого комп'ютера без проходження репітерів і концентраторів.

Обчислення тут дуже прості. Для них використовуються дані таблиці 2.

Для отримання повної величини скорочення IPG треба підсумувати величини з таблиці для сегментів, що входять в шлях максимальної довжини, і порівняти суму з граничною величиною 49 бітових інтервалів. Якщо сума менше 49 bt, ми можемо зробити вивід про працездатність мережі. Для гарантії розрахунок проводиться в обох напрямах вибраного шляху.

Для прикладу звернемося все до тієї ж конфігурації, показаної на рис. 1. Максимальний шлях тут - між комп'ютером 5 і комп'ютером  Беремо як початковий сегмент 10BASE-2. Для нього скорочення міжкадрового інтервалу рівне 1 Далі слідують проміжні сегменти: 10BASE-5 (величина скорочення складе 11) і два сегменти 10BASE-FL (кожен з них внесе свій внесок по 8 бітових інтервалів). В результаті сумарне скорочення міжкадрового інтервалу складе:

16+11+8+8=43 bt

що менше граничної величини 49. Отже, дана конфігурація і по цьому показнику буде працездатна.

Обчислення для зворотного напряму по цьому ж шляху дадуть в даному випадку той же результат, оскільки початковий сегмент 10BASE-T дасть ту ж величину, що і початковий сегмент 10BASE-2 (16 бітових інтервалів), а всі проміжні сегменти знову ж таки залишаться проміжними.

Спробуємо тепер за допомогою другої моделі розрахунків оцінити, який може бути максимальний розмір мережі Ethernet.

Теоретично можливий розмір мережі складає 6,5 км. - в припущенні, що вся мережа виконана на одному сегменті. Проте в реальності це неможливо, адже гранична довжина сегменту не перевищує 2 км. (для 10BASE-FL). Тому присутність репітерів або концентраторів в мережі максимального розміру обов'язково, а вони внесуть свій внесок до затримки проходження сигналу по мережі.

Візьмемо просту конфігурацію мережі з двох сегментів 10BASE-FL, сполучених концентратором (рис. 2).

Рисунок 2 - Мережа Ethernet максимально можливої довжини

З таблиці 1 видно, що при виборі максимальної довжини обох сегментів по 2000 метрів (один з них буде початковим, а інший - кінцевим) сумарна подвійна затримка розповсюдження складе:

212,3+356,5=568,8 bt

що значно більше допустимої величини 512. Тобто реальна довжина мережі буде навіть менша, ніж 4 км. Елементарний розрахунок показує, що при двох однакових сегментах 10BASE-FL довжина кожного з них не повинна перевищувати 1716 м. Подвійна затримка розповсюдження при цьому обчислюватиметься так (табл. 1.7):

12,3 + 1716 • 0,1+ 156,5 + 1716 • 0,1 = 512 bt.

І загальна довжина мережі при цьому складатиме 3432 м, що значно менше теоретично можливої довжини в 6500 м. Відзначимо, що сегменти в конфігурації на мал. 1.2 можуть бути і різної довжини, але їх загальна довжина не повинна перевищувати все тих же 3432 м. При цьому варто ще враховувати, що ми не включали в розрахунок затримки трансиверных кабелів. Якщо використовуються зовнішні трансивери, то необхідно ще зменшити довжину оптоволоконних кабелів.

Спробуємо тепер оцінити максимально можливий розмір мережі при використанні тільки електричного кабелю, наприклад, найбільш популярної зараз витої пари.

Допустимо, ми маємо конфігурацію з п'яти сегментів 10BASE-T гранично допустимої довжини (100м), сполучених між собою чотирма концентраторами. Затримка початкового сегменту складе (з табл. 1) 26,6 бітових інтервалів. Затримка кінцевого сегменту буде рівна 176,3 бітових інтервалів. Затримка трьох проміжних сегментів буде 53,3 бітових інтервалу на кожен сегмент. Разом сумарна затримка дорівнює:

26,6+176,3+3 • 53,3=362,8 bt

 що менше граничної величини 512.

Ми можемо додати ще два проміжні 100-метрові сегменти, які дадуть ще 106,6, збільшивши кількість сегментів до 7, а кількість концентраторів до  І ще залишиться запас в 42,6 бітових інтервалів. Всього отримуємо, що сегментів може бути навіть 8 при семи концентраторах, а загальна довжина всіх кабелів може досягати 705,3 м. Це значно перевищує обмеження модели1.

Але підрахуємо, яка величина скорочення міжкадрового інтервалу виходить при такій конфігурації. Один початковий сегмент дасть 16 бітових інтервалів (див. табл. 1.9). Шість проміжних сегментів дадуть 77 бітових інтервалів. У сумі вийде 93 бітових інтервалу, що значно перевищує дозволені 49 бітових інтервалів. Тому в даному випадку гранична довжина мережі буде обмежена п'ятьма сегментами, які скоротять міжкадровий інтервал на величину 16+11 • 3=49 бітових інтервалів.

В результаті мережа максимального розміру на витій парі складатиметься з п'яти сегментів по 100м (рис.3), що співпадає з вимогами моделі 1. Повна довжина мережі складе 500м.

Рисунок 3 - Мережа Ethernet максимального розміру на витій парі

Цікаво, що шляхи максимальної довжини для розрахунку кругової затримки і для розрахунку IPG можуть бути різними. Цілком можлива ситуація, коли максимальну затримку проходження дає один шлях в мережі, а максимальне скорочення IPG дає інший шлях. Наприклад, якщо один шлях складається з п'яти коротких сегментів (електричних і оптоволоконних) і чотирьох концентраторів, а інший шлях має всього два оптоволоконні сегменти, та зате з сумарною довжиною, близькою до максимально можливою, то перший дасть максимальне скорочення IPG, а другий - максимальну затримку проходження сигналу.

Тобто, в ідеалі необхідно розраховувати як кругову затримку, так і скорочення IPG для кожного з можливих шляхів в даній топології мережі. А умова працездатності мережі полягатиме в тому, що всі затримки всіх шляхів повинні бути менше 512 бітових інтервалів, а всі величини скорочення IPG для всіх шляхів повинні бути менше 49 бітових інтервалів. Правда, неоднозначність шляху максимальної довжини треба враховувати тільки у тому випадку, коли в мережі присутньо більше чотирьох концентраторів, оскільки чотири концентратори (п'ять сегментів) в принципі не можуть зменшити JPG більше, ніж на 49 бітових інтервалів при виборі будь-яких можливих сегментів (див. табл. 2).

Таким чином, для оцінки працездатності тієї або іншої конфігурації можна використовувати обидві моделі (модель 1 і модель 2), хоча для складних топологий і гранично довгих сегментів переважно друга (числова) модель, що дозволяє кількісно оцінити тимчасові характеристики мережі. У разі ж простіших топологий цілком досить перевірити виконання елементарних правил першої моделі, що не вимагає ніяких розрахунків.

Висновки

При виборі конфігурації мережі Ethernet, що складається з сегментів різних типів, виникає багато питань, зв'язаних, перш за все з максимально допустимим розміром (діаметром) мережі і максимально можливим числом різних елементів.

Допустимі розміри мережі Ethernet визначаються поряд чинників.

1. Обмеження на довжину кабельного сегменту, пов'язані із загасанням і спотворенням форми сигналу: 10Base5 — 500 м і правило «5-4-3», 10Base2 — 185 (300) м і правило «5-4-3», 10BaseT/100BaseTX/100BaseT4 - 100 м.

2. Обмеження на кількість вузлів в домені колізій: не більше 1024.

3. Обмеження на кількість повторителей між будь-якою парою вузлів: Ethernet — 4, Fast Ethernet — 1 або 2, Gigabit Ethernet — 1.

4. Обмеження на розмір домена колізій, зв'язані з часом розповсюдження сигналу між кінцевими вузлами мережі: час подвійного обороту для Ethernet і Fast Ethernet не повинен перевищувати 512 bt, для Gigabit Ethernet - 2048 bt.

При виборі і оцінці конфігурації мереж Ethernet використовуються дві основні моделі: модель 1 – грунтується на дотриманні відповідної системи правив, дотримання яких при розробці і інсталяції мережі гарантують її працездатність; модель 2 – грунтується на розрахунку часу затримки сигналів в середовищі передачі і мережевому устаткуванні; максимальний час затримки визначається характеристиками мережевого устаткування, середовища передачі і вживаною технологією.

Розрахунок мережі по моделі 2 необхідно проводити у разі, коли діаметр мережі має граничні характеристики по відстані, часу подвійного звернення і граничного скорочення міжкадрового інтервалу.

Задача   Згідно з отриманм індивдуальним завданням оцінити конфігурацію мережі, що складається з сегментів різних типів. Провести розрахунок мережі по моделі 1, 2.

4 Зміст звіту

4.1 Назва і мета роботи.

4.2 Методика розрахунку.

4.3 Поетапне вирішення задачі.

4.4 Висновки.