<<
>>

Технология lOOVG-AnyLAN

В качестве альтернативы технологии Fast Ethernet, фирмы AT&T и HP выд­винули проект новой технологии со скоростью передачи данных 100 Мбит/с - 100Base-VG. В этом проекте было предложено усовершенствовать метод до­ступа с учетом потребности мультимедийных приложений и при этом сохра­нить совместимость формата пакета с форматом пакета сетей 802.3.
В сен­тябре 1993 г. по инициативе фирм ШМ и IIP был образован комитет ШЕЕ 802.12, который занялся стандартизацией новой технологии. Проект был расширен за счет поддержки в одной сети кадров не только формата Ethernet, но и формата Token Ring. В результате новая технология получила название lOOVG-AnyLAN, т. е. технология для любых сетей (Any LAN - любые сети), имея в виду, что в локальных сетях технологии Ethernet и Token Ring используются в подавляю­щем количестве узлов. В 1995 г. технология lOOVG-AnyLAN получила статус стандарта ШЕЕ 802.12. В технологии lOOVG-AnyLAN определены новый метод доступа Demand Priority и новая схема квартетного кодирования Quartet Coding, использующая избыточный код 5В/6В.
Метод доступа Demand Priority основан на передаче концентратору функ­ций арбитра, решающего проблему доступа к разделяемой среде. Метод Demand Priority повышает пропускную способность сети за счет введения де­терминированного доступа к общей среде, использующего два уровня приори­тетов: низкий - для обычных приложений и высокий - для мультимедийных. Структура сети lOOVG-AnyLAN. Сеть lOOVG-AnyLAN всегда включа­ет центральный концентратор, называемый концентратором уровня 1 или кор­невым концентратором (рисунок 3.11). Корневой концентратор имеет связи с каждым узлом сети, образуя топологию «звезда». Он представляет собой ин­теллектуальный центральный контроллер, который управляет доступом к сети, постоянно выполняя цикл кругового сканирования своих портов и проверяя на­личие запросов на передачу кадров от присоединенных к ним узлов.
Концент­ратор принимает кадр от узла, выдавшего запрос, и передает его только через тот порт, к которому присоединен узел с адресом, совпадающим с адресом назначения, указанным в кадре.
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).

<< | >>
Источник: В .А. Галкин, Ю .А. Григорьев. Телекоммуникации и сети. 2003

Еще по теме Технология lOOVG-AnyLAN:

  1. 3. У любого дела есть своя технология. Педагогическая технология всегда духовна и не лжива
  2. § 3.6. Организационные технологии
  3. Технология социальной работы
  4. Производственная технология.
  5. Понятие и основания классификации организационных технологий.
  6. Николас Дж. Карр. Блеск и нищета информационных технологий., 2005
  7. Мария Лукина. ТЕХНОЛОГИЯ ИНТЕРВЬЮ, 2003
  8. Технология
  9. 2.1.1. Технология
  10. ТЕХНОЛОГИИ ИГРОРЕАЛИЗАЦИИ
  11. Технологии, основанные на содержании работ.
  12. НА ПОДХОДАХ К ТЕХНОЛОГИИ
  13. ТЕХНОЛОГИИ, НО НЕ ТОЛЬКО
  14. Технологии, разделяемые по типам технологической неопределенности.