Специфікація Gigabit Ethernet спочатку передбачала три середовища передачі:

1000BASE-LX одномодовий і багатомодовий оптичний кабель з довгохвильовим лазером 1300 нм, для довгих магістралей, для будівель і комплексів будівель. Максимальна протяжність багатомодового кабелю 550 м, з діаметром волокна 62,5 мкм, і 550 м з діаметром волокна 50 мкм. Для одномодового з максимальною протяжність 5 км., з діаметром волокна 9 мкм.

1000BASE-SX багатомодовий оптичний кабель з короткохвильовими лазерами (850 нм) для коротких недорогих магістралей, максимальна протяженность220 м, з діаметром волокна 62,5 мкм, і 500 м з діаметром волокна 50 мкм.

1000BASE-CX симетричний екранований короткий 150-омний мідний кабель для устаткування в апаратних і серверних. Максимальна протяжність 25 м.

1000BASE-T для чотирипарних кабелів з неекранованими витими парами Категорії 5. Ця група отримала найменування 803.2ab. Максимальна протяжність 100 м.

На відміну від 100Base-T, де для передачі даних задіяно тільки дві пари, тут використовуються всі чотири пари. Швидкість передачі по одній парі складає 125 Мбіт/с, що в сумі дає 500 Мбіт/с. Для досягнення швидкості 1 Гбіт/с була використана технологія «подвійний дуплекс» (dual duplex). Суть її полягає в наступному. Зазвичай для передачі інформації по одній парі використовується один з фронтів сигналу, що розповсюджується по цій лінії. Це означає, що передача інформації може йти тільки в одному напрямі, тобто одна пара може бути використана тільки для прийому або передачі інформації. Подвійний дуплекс має на увазі використання обох фронтів сигналу, тобто передача інформації по одній парі відбувається одночасно в двох напрямах. Таким чином, пропускна спроможність однієї пари зростає до 250 Мбіт/с. Проте при цьому починають позначатися перехідні перешкоди, викликані впливом трьох сусідніх пар в чотирипарному кабелі, кількості помилок, що приводять до значного зростання, в приймачі і передавачі. Для зменшення числа помилок була запропонована п'ятирівнева імпульсно-амплітудна схема кодування PAM-5.

Широко використовуване чотирьохрівневе кодування обробляє біти, що поступають, парами. Тобто існує чотири різні комбінації: 11, 00, 10, 01. Передавач кожній парі біт може зіставити свій рівень напруги передаваного сигналу. Це дозволяє зменшити частоту модуляції з 250 до 125 Мгц. Додавання п'ятого рівня дозволяє створити надмірність коди, унаслідок чого стає можливою корекція помилок на прийомі. Це дозволяє збільшити співвідношення сигнал/шум і зменшити вплив перехідних перешкод.

Окрім перехідних перешкод із-за дуплексної передачі по чотирьох парах починають позначатися ще два параметри, не визначені раніше ні в одній специфікації. Це приведене перехідне загасання на дальньому кінці (Equal Level Far End Crosstalk - ELFEXT) і поворотні втрати (return loss). ELFEXT оцінює інтенсивність перехресних перешкод на протилежному кінці лінії з урахуванням загасання. Ця нормована величина, не залежна від довжини лінії, підлягає вимірюванню з двох сторін. Поворотні втрати характеризують відхилення хвилевого опору лінії від номіналу і є відношенням вхідного сигналу до відбитого сигналу.

1.1.3 Технологія FDDI

Одній з найбільш популярних мереж, що використовують оптичне волокно, (не рахуючи fast ethernet) є FDDI. FDDI (fiber distributed data interface, ISO 9314-1, rfc-1512-1390, -1329, -1285) стандарт американського інституту стандартів (ansi), прийнятий без зміни ISO. Протокол розрахований на фізичну швидкість передачі інформації 100 Мбіт/с і призначений для мереж з сумарною довжиною до 100 км (40 км. для мультимодових волокон) при відстані між вузлами 2 км. або більш. Частота помилок в мережі не перевищує 10-9. У FDDI використовується схема подвійного кільцевого лічильника (Рис. 1.1.3.1; буквами а, b, c, d і e позначені станції-концентратори). Кільцева схема єдине можливе рішення для оптичного волокна (не рахуючи схеми крапка-крапка). Для доступу до мережі використовується спеціальний маркер (розвиток протоколу IEEE 802.5 - Token Ring). Мережі FDDI не мають собі рівних при побудові опорних магістралей (backbone) локальних мереж, дозволяючи реалізувати принципово нові можливості - видалену обробку зображень і інтерактивну графіку. Зазвичай пристрої (DAS - dual attached station) підключаються до обох кілець одночасно. Пакети по цих кільцях рухаються в протилежних напрямах. У нормі тільки одне кільце активне (первинне), але при виникненні збою (відмова в одному з вузлів) активізується і друге кільце, що помітно підвищує надійність системи, дозволяючи обійти несправну ділянку (схема з'єднань усередині станцій-концентраторів на Рис. 1.1 є сильно спрощеною). Передбачена можливість підключення станцій і лише до одного кільця (SAS - single attached station), що помітно дешевше. До одного кільця можна підключити до 500 das і 1000 sas. Сервер і клієнт мають різні типи інтерфейсів.

Топологія зв'язків в FDDI влаштована таким чином, що відмова в будь-якому з вузлів із-за виходу з ладу устаткування або відключення живлення не приведе до розриву кільця, потік кадрів автоматично піде в обхід пошкодженої ділянки.

Рис. 1.1. Схема зв'язків в подвійному кільці FDDI

FDDI дозволяє працювати з кадрами розміром 4500 октетів, за вирахуванням місця, займаного преамбулою, залишається 4470 октетів для передачі даних. RFC-1188 резервує 256 октетів для заголовків, залишаючи для даних 4096 октетів. Маршрутизатор, що підтримує протокол FDDI має бути здатний приймати такі довгі пакети. Посилатися ж повинні дейтограми не довше 576 октетів, якщо не ясно, чи зможе адресат приймати довгі кадри.

Послуги інформаційного каналу (data link service) реалізуються через протокол IEEE 802.2 logical link control (LLC). В результаті ми маємо наступний стек протоколів (Рис. 1.2):

Рис. 1.2. Схема протокольних підрівнів для FDDI

Рівень MAC (media access control) визначає доступ до мережевого середовища, включаючи формат кадрів, адресацію, алгоритм обчислення crc і механізм виправлення помилок. Рівень PHY (physical layer protocol) задає процедуру кодування / декодування, синхронізацію, формування кадрів і ін. Як базова використовується кодування 4b/5b (перетворення 4-бітової коди в 5-бітовий), а в каналі - NRZI. Рівень PMD (physical layer medium) визначає характеристики транспортного середовища, включаючи оптичні канали, рівні живлення, регламентує частоту помилок, задає вимоги до оптичних компонентів і роз'ємів. Блок схема інтерфейсу між рівнями MAC і PHY показана на Рис. 1.3.

Рис. 1.3. Схема фізичного інтерфейсу FDDI

IP-дейтограми, ARP-запроси і відгуки, що пересилаються по мережі FDDI, повинні інкапсулюватися в пакети 802.2 LLC і SNAP (subnetwork access protocol; див. Рис. 1.4 і 1.5), а на фізичному рівні в FDDI MAC. Протокол snap повинен використовуватися з організаційними кодами, вказуючими, що SNAP-заголовок містить код Ethertype. 24-бітовий організаційний код (organization code) в snap має дорівнювати нулю, а останні 16 біт повинні відповідати Ethertype (див. assigned numbers, RFC-1700; IP=2048, ARP=2054).

Всі кадри повинні пересилатися відповідно до стандарту 802.2 LLC тип 1 (формат ненумерованої інформації, з полями DSAP (destination service access point) і SSAP (source service access point) заголовка 802.2, рівними наказаним значенням SAP (service access point) для SNAP.

Рис. 1.4. Структура деяких полів заголовків пакетів

Повна довжина LLC- і SNAP-заголовков складає 8 октетів. Десяткове значення k1 рівне 170. k2 дорівнює 0. Управляючий код дорівнює 3 (ненумерована інформація).

Для перетворення 16 - або 48-розрядної FDDI-адреса в 32-розрядну IP-адрес використовується протокол ARP. Операційний код дорівнює 1 для запиту і 2 для відгуку. Специфікація FDDI MAC визначає максимальний розмір кадру рівним 4500 октетам, включаючи 16-октетну преамбулу. Преамбула складається з код 11111, стартовий роздільник має вигляд 1100010001, а крайовий роздільник - 0110101101 (у всіх випадках застосована 5-бітова нотація). Контрольна сума CRC обчислюється для полів, починаючи з поля управління по дані включно.

Рис. 1.5. Формат пакету протоколу FDDI

Віднімаючи 8 байт LLC/SNAP заголовка, набуваємо значень максимального розміру пакету (MTU) 4470 (4478) октетів. Для сумісності розмір пакетів для IP-дейтограмм і ARP-пакетов узгоджується з вимогами конкретної мережі. FDDI реалізує маркерний доступ, формат пакету-маркера має вигляд, показаний на Рис. 1.6. Залежно від розміру кільця в нім можуть циркулювати декілька маркерів.

Рис. 1.6. Формат кадру-маркера

802.2 клас I LLC вимагає підтримки команд ненумерована інформація (UI), команд і відгуків exchange identification (XID), а також test. Станції не зобов'язані уміти передавати команди XID і test, але мають бути здатні посилати відгуки.

Командні кадри ідентифікуються по нульовому молодшому біту SSAP-адреса. Кадри-відгуки мають молодший біт SSAP-адреса рівний 1. UI-команди містять в полі LLC, що управляє, код 3.

Команди/відгуки XID мають код поля LLC, рівний 175 (значення десяткове) при значенні бита poll/final=0 або 191 при poll/final=1. Код управління LLC для команд/відгуків test дорівнює 227, якщо poll/final=0, і 243 при poll/final=1.

Відгуки і команди UI при poll=1 ігноруються. Команди UI, відмінні, що мають, від snap sap в DSAP - або SSAP-полях, не вважаються за пакети IP або ARP.

При отриманні команд XID або test має бути посланий відповідний відгук. Відгук посилається, коли DSAP рівний SNAP SAP (170), null SAP (0), або при global SAP (255). При інших DSAP відгуки не посилаються.

При посилці відгуку на команди XID або test, значення біта final відгуку має дорівнювати значенню біта poll команди. Кадр відгуку XID повинен включати інформаційне поле 802.2 XID 129.1.0, вказуюче на клас послуг 1 (що не вимагають встановлення зв'язку).

Кадри відгуку test повинні відповідати інформаційному полю кадру команди test.

Для початку передачі станція повинна отримати в своє розпорядження маркер. Якщо станція знаходиться в пасивному стані, вона передає маркер наступної станції. Але із-за великої протяжності кілець FDDI час затримки тут помітно більше, ніж у разі Token Ring. У кільці FDDI може знаходитися декілька кадрів одночасні. Станція сама видаляє кадри з кільця, послані їй самій. Всі станції повинні мати таймер обертання маркера (TRT - token rotation time), який вимірює час з моменту, коли станція останній раз приймала цей пакет. Є змінна TTRT (target token rotation time). Значення TRT порівнюється з TTRT і лише пріоритетні кадри можуть бути передані при TRT> TTRT. Звичайна передача даних контролюється таймером THT (token hold timer). Коли станція отримує маркер, вона заносить TRT в таймер THT, який починає зворотний відлік. Станція може посилати кадри до тих пір, поки THT залишається більше TTRT. Насправді THT визначає максимальне число октетів (символів), яке може бути послане станцією в рамках одного кадру (THT задає граничний час, протягом якого станція може передавати дані).

IEEE специфікує числа як послідовності битий, де молодший біт передається першим. У протоколах Інтернет порядок битий іншою, що може викликати помилки. Нижче приведена коротка табл. 1.1 відповідності для деяких з чисел.

Таблиця 1.1

Страницы: 1, 2, 3, 4