Технология lOOVG-AnyLAN
Уровень 1 Рис. 3.11. Структура сети lOOVG-AnyLAN |
Каждый концентратор может быть сконфигурирован на поддержку либо кадров 802.3 Ethernet, либо кадров 802.5 Token Ring. Все концентраторы, расположенные в одном и том же логическом сегменте (не разделенном мостами, коммутаторами или маршрутизаторами), должны быть сконфигурированы на поддержку кадров одного типа. Для соединения сетей lOOVG-AnyLAN (рис. 3.11), использующих разные форматы кадров 802.3, необходим мост, коммутатор или маршрутизатор. Аналогичное устройство требуется и в том случае, когда сеть lOOVG-AnyLAN соединяется с сетью FDDI или ATM. Каждый концентратор имеет один «восходящий» (up-link) порт и N «нисходящих» портов (down-link), как это показано на рис. 3.12. Восходящий порт работает как порт узла, но он зарезервирован для присоединения в качестве узла к концентратору более высокого уровня. Нисходящие порты служат для присоединения узлов, в том числе и концентраторов нижнего уровня. Каждый порт концентратора может быть сконфигурирован для работы в нормальном режиме или в режиме монитора. Порт, сконфигурированный для работы в нормальном режиме, передает только те кадры, которые предназначены узлу, подключенному к данному порту. Порт, сконфигурированный для работы в режиме монитора, передает все кадры, обрабатываемые концентратором. Такой порт может использоваться для подключения анализатора протоколов. Узел представляет собой компьютер или коммуникационное устройство технологии lOOVG-AnyLAN: мост, коммутатор, маршрутизатор или концент-
Рис. 3.12. Круговой опрос портов концентраторами сети 1 OOVG-AnyLAN |
ратор. Концентраторы, подключаемые как узлы, называются концентраторами 2- и 3-го уровней. Разрешается образовывать до трех уровней иерархии концентраторов. Связь, соединяющая концентратор и узел, может быть образована либо 4 парами неэкранированной витой пары категорий 3,4 или 5 (4UTP Cat 3,4, 5), либо 2 парами неэкранированной витой пары категории 5 (2UTP Cat 5), либо 2 парами экранированной витой пары типа 1 (2STP Туре 1), либо 2 парами многомодового оптоволоконного кабеля. Варианты кабельной системы можно использовать любые. Наибольшее распространение получил первый разработанный вариант 4UTP. В табл. 3.5, составленной по материалам компании Hewlett-Packard, приведены результаты сравнения этой технологии с технологиями lOBase-Т и 100Base-T. Структура стека протоколов технологии 1 OOVG-AnyLAN согласуется с архитектурными моделями OSI/ISO и ШЕЕ, в которых канальный уровень разделен на подуровни. Стек протоколов технологии 1 OOVG-AnyLAN состоит из подуровня доступа к среде (MAC - Media Access Control), подуровня, не зависящего от физической среды (PMI - Physical Media Independent) и подуровня, зависящего от физической среды (PMD - Physical Media Dependent). Функции уровня MAC включают реализацию протокола доступа Demand Priority, подготовку линии связи и формирования кадра соответствующего формата.
Таблица 3.5. Сравнение технологий |
Метод Demand Priority (приоритетный доступ по требованию) основан на том, что узел, которому нужно передать кадр по сети, передает запрос (требование) на выполнение этой операции концентратору. Каждый запрос может иметь либо низкий, либо высокий приоритеты. Высокий приоритет отводиться для трафика чувствительных к задержкам мультимедийных приложений. Высокоприоритетные запросы всегда обслуживаются раньше низкоприоритетных.
Требуемый уровень приоритета кадра устанавливается протоколами верхних уровней, не входящими в технологию lOOVG-AnyLAN, например, Real Audio, и передается для отработки уровню MAC. Как показано на рис. 3.12, концентратор уровня 1 постоянно сканирует запросы узлов, используя алгоритм кругового опроса (round-robin). Это сканирование позволяет концентратору определить, какие узлы требуют передачи кадров через сеть и каковы их приоритеты. В течение одного цикла кругового сканирования каждому узлу разрешается передать один кадр данных через сеть. Концентраторы, присоединенные как узлы к концентраторам верхних уровней иерархии, также выполняют свои циклы сканирования и передают запрос на передачу кадров концентратору. Концентратор нижнего уровня с N портами имеет право передать N кадров в течение одного цикла опроса.Каждый концентратор ведет отдельные очереди для низкоприоритетных и высокоприоритетных запросов. Низкоприоритетные запросы обслуживаются только до тех пор, пока не получен высокоприоритетный запрос. В этом случае текущая передача низкоприоритетного кадра завершается и обрабатывается высокоприоритетный запрос. Перед возвратом к обслуживанию низкоприоритетных кадров должны быть обслужены все высокоприоритетные запросы. Чтобы гарантировать доступ для низкоприоритетных запросов в периоды высокой интенсивности поступления высокоприоритетных запросов, вводится порог ожидания запроса. Если у какого-либо низкоприоритетного запроса время ожидания превышает этот порог, то ему присваивается высокий приоритет. Пример. На рис. 3.12 показан цикл кругового опроса. Предположим, что все порты передали запросы нормального приоритета и в начальный момент времени корневой концентратор начал круговой опрос. Порядок обслуживания портов будет следующим: 1-1 (уровень 1 - порт 1), 2 -1,2-3,2-N, 1-3,1-N. Если предположить, что узлы 1-1, 2-3 и 1-3 выставили высокоприоритетные запросы. В этом случае порядок обслуживания будет таким: 1-1,2-3,1-3,2-1, 2-N91-N. Процедура подготовки линии Link Training «обучает» внутренние схемы концентратора и узла приему и передаче данных, а также проверяет работоспособность линии, соединяющей концентратор и узел. Во время подготовки линии концентратор и узел обмениваются серией специальных тестовых кадров. Данная процедура включает функциональный тест кабеля, дающий возможность убедиться в том, что кабель правильно соединяет контакты разъемов и что информация может быть корректно передана между концентратором и узлом. Процедура подготовки также позволяет концентратору автоматически узнать информацию об узлах, подключенных к каждому порту. Кадры, получаемые концентратором от узла во время подготовки, содержат данные о типе устройства (конечный узел, концентратор, мост, маршрутизатор, анализатор протокола и т. п.), режиме работы (нормальный или монитор), адрес узла, присоединенного к данному порту. Процедура подготовки инициируется узлом, когда узел или концентратор впервые включаются, или при первом присоединении узла к концентратору. Узел или концентратор могут потребовать выполнения процедуры подготовки при обнаружении ошибочной ситуации. Уровень MAC получает кадр от уровня LLC и добавляет к нему адрес узла- источника, дополняет поле данных байтами-заполнителями до минимально допустимого размера, если это требуется, а затем вычисляет контрольную сумму и помещает ее в соответствующее поле. После этого кадр передается на физический уровень.Рис. 3.13. Функции подуровней PMI и PMD |
Функции подуровня PMI. Функции, не зависящие от физической среды, представленные на рис. 3.13, включают квартетную канальную шифрацию, кодирование 5В/6В, добавление к кадру преамбулы, начального и конечного ограничителей и передачу кадра на подуровень PMD. Процесс квартетного распределения по каналам состоит в последовательном делении байтов МАС-кадра на порции данных по 5 бит (квинтеты), а также в последовательном распределении этих порций между четырьмя каналами, как это показано на рис. 3.14. Каждый из 4 каналов представляет собой одну витую пару: канал 0 - пару, образованную контактами 1 и 2, канал 1 - пару 3-6; канал 2 - пару 4-5; канал 3 - пару 7-8.
Двухпарные спецификации физического уровня PMD используют затем схему мультиплексирования, преобразующую 4 канала в 2 или 1. Шифрация данных состоит в случайном «перемешивании» квинтетов данных с целью исключения комбинаций из повторяющихся единиц или нулей. Перемешивание производится с помощью специальных устройств - скрэмб- леров. Случайные наборы цифр уменьшают излучение радиоволн и взаимные наводки в кабеле. Кодирование по схеме 5В/6В - это процесс отображения «перемешанных» квинтетов в заранее определенные 6-битовые коды. Этот процесс создает сбалансированные коды, содержащие равное количество единиц и нулей, что обеспечивает гарантированную синхронизацию приемника при изменениях входного сигнала.Рис. 3.14. Распределение квинтетов по каналам |
Кодирование 5В/6В обеспечивает также контроль за ошибками при передаче, так как некорректные квинтеты, содержащие больше трех единиц или больше трех нулей, легко обнаружить. Преамбула, начальный и конечный ограничители добавляются в каждом канале для корректной передачи данных через сеть. Функции подуровня PMD. Функции зависимого от физической среды уровня PMD включают: мультиплексирование каналов (только для двух витых пар или оптоволокна), копирование NRZ, операции передачи сигналов по среде и контроль статуса физической связи. Технология lOOVG-AnyLAN поддерживает следующие типы физической среды: • 4-парную неэкранированную витую пару; • 2-парную неэкранированную витую пару; • 2-парную экранированную витую пару; • одномодовый или многомодовый оптоволоконный кабель. Ниже будут рассмотрены детали спецификации PMD для 4-парной неэкранированной витой пары. Спецификация 41ГГР, использующая 4-парную неэкранированную витую пару, использует тактовый генератор с частотой 30 МГц для передачи данных со скоростью 30 Мбит/с по каждому из четырех каналов, что в сумме составляет 120 Мбит/с кодированных данных. Приемник получает кодированные данные со скоростью 30 Мбит/с по каждому каналу и преобразует их в поток исходных данных со скоростью 25 Мбит/с, что в результате дает пропускную способность в 100 Мбит/с. Такой метод представления данных в кабеле позволяет технологии 100VG-AnyLAN работать на голосовом кабеле (Voice-Grade) категории 3. Максимальная частота результирующего сигнала на кабеле не превышает 15 МГц, так как метод NRZ очень эффективен в отношении спектра сигналов. При тактовой частоте в 30 МГц частота 15 МГц генерируется только при передаче кодов 10101010, что является для спектра результирующего сигнала наихудшим случаем. При передаче других кодов частота сигнала будет ниже 15 МГц. Операции передачи данных на 4-парном кабеле используют как полнодуплексный, так и полудуплексный режимы. Полнодуплексные операции применяют для одновременной передачи в двух направлениях (от узла к концентратору и от концентратора к узлу) сигнальной информации о состоянии линии. Сигнальная информация от концентратора передается по парам 1-2 и 3-6, а от узла - по парам 4-5 и 7-8. Полудуплексные операции используются для передачи данных от концентратора узлу и от узла концентратору по всем четырем парам. Сигнализация о статусе связи, осуществляемая в полнодуплексном режиме, использует два низкочастотных сигнала, обозначаемые тон 1 (Топе 1) и тон 2 (Топе 2). Тон 1 генерируется путем передачи с частотой 30 МГц по очереди кодов, состоящих из 16 единиц, и кодов, состоящих из 16 нулей. Результирующий сигнал имеет частоту около 0,9375 МГц. Тон 2 генерируется путем передачи с частотой 30 МГц по очереди кодов, состоящих из 8 единиц, и кодов, состоящих из 8 нулей. Результирующий сигнал имеет частоту примерно 1,875 МГц. Взаимодействие между концентратором и узлом происходит путем параллельной передачи по двум парам комбинации из указанных двух тонов (табл. 3.6).
Таблица 3.6. Комбинация тонов в стандарте 100VG-AnyLAN |
Состояние простоя означает, что концентратор или узел не имеют кадров, ожидающих передачи. Состояние «поступление кадра» означает, что на данный порт может быть передан кадр. Узел должен прекратить передачу сигнальных тонов по каналам 2 и 3 для того, чтобы бьггь готовым принять кадр. Рассмотрим последовательность событий в сети 100VG-AnyLAN при передаче кадра данных от одной станции другой через концентратор. Будем считать, что узел посылает в сеть один кадр данных с нормальным приоритетом. На рис. 3.15 приведены 7 этапов этого процесса.
Рнс. 3.15. Этапы передачи кадра данных через сеть lOOVG-AnyLAN |
Процесс начинается с получения МАС-уровнем конечного узла кадра данных от уровня LLC. После этого МАС-уровень добавляет к кадру адрес источника и дополняет поле данных, если сеть поддерживает формат кадров 802.3 и поле данных кадра LLC оказалось меньше 46 байт. На этапе 1 узел WSj посылает в концентратор запрос нормального приоритета: тон 1 по каналу 2 и тон 2 по каналу 3. Во время цикла кругового опроса концентратор выбирает запрос узла WS, на обслуживание, в результате чего он прекращает генерацию комбинации сигнальных тонов «Простой» по каналам 0 и 1, очищая линию для передачи кадра по всем четырем каналам. Концентратор предупреждает всех потенциальных получателей (узлы WS2 - WSV сети) о том, что им может бьггь направлен кадр данных. Для этого он посылает им сообщение «Поступление кадра» в форме тона 1 на канале 0 и тона 2 на канале 2 (этап 2). Узлы - потенциальные получатели кадра - прекращают посылку сигнальных тонов по каналам 2 и 3, очищая линию связи для передачи по всем четырем каналам кадра данных. Тем временем узел WSj- источник кадра обнаруживает, что линия свободна и передает кадр с уровня MAC на уровень PMI для подготовки его к передаче по кабелю. Уровень PMI распределяет данные между четырьмя каналами, шифрует квинтеты данных и кодирует квинтеты в 60-битный код 5В/6В. При этом добавляются преамбула, стартовый и конечный ограничители по каждому каналу. Уровень PMD начинает передавать кадр концентратору, используя NRZ-кодирование (этап 3). По мере поступления данных кадра концентратор декодирует адрес назначения (этап 4). Затем кадр передается через соответствующий порт узлу, который имеет адрес, совпадающий с адресом назначения кадра (этап 5, этап 7). В это же время концентратор перестает посылать сигнал «Поступление кадра» и начинает генерировать сигналы «Простой» всем остальным узлам. Эти узлы теперь могут посылать запросы на передачу своих кадров концентратору (этап 6).
Еще по теме Технология lOOVG-AnyLAN:
- 3. У любого дела есть своя технология. Педагогическая технология всегда духовна и не лжива
- § 3.6. Организационные технологии
- Технология социальной работы
- Производственная технология.
- Понятие и основания классификации организационных технологий.
- Николас Дж. Карр. Блеск и нищета информационных технологий., 2005
- Мария Лукина. ТЕХНОЛОГИЯ ИНТЕРВЬЮ, 2003
- Технология
- 2.1.1. Технология
- ТЕХНОЛОГИИ ИГРОРЕАЛИЗАЦИИ
- Технологии, основанные на содержании работ.
- НА ПОДХОДАХ К ТЕХНОЛОГИИ
- ТЕХНОЛОГИИ, НО НЕ ТОЛЬКО
- Технологии, разделяемые по типам технологической неопределенности.