При выборе конфигурации сети Ethernet, состоящей из сегментов различных типов, возникает много вопросов, связанных, прежде всего, с максимально допустимым размером (диаметром) сети и максимально возможным числом различных элементов. Сеть будет работоспособной только в том случае, если максимальная задержка распространения сигнала в ней не превысит предельной величины. Эта величина определяется выбранным методом управления обменом CSMA/CD (Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection - множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий), основанным на обнаружении и разрешении коллизий.
Прежде всего напомним, что для получения сложных конфигураций Ethernet из отдельных сегментов применяются концентраторы двух основных типов:
1)репитерные концентраторы, которые представляют собой набор репитеров и никак логически не разделяют сегменты, подключенные к ним;
2)коммутирующие {awitching) концентраторы или коммутаторы, которые передают информацию между сегментами, но не передают конфликты с сегмента на сегмент.
Применение репитерного концентратора не разделяет зону конфликта, в то время как каждый коммутирующий концентратор делит зону конфликта на части. В случае коммутатора оценивать работоспособность надо для каждой части сети отдельно, а в случае репитерных концентраторов надо оценивать работоспособность всей сети в целом.
Допустимые размеры сети Ethernet определяются рядом факторов.
1. Ограничения на длину кабельного сегмента, связанные с затуханием и искажением формы сигнала: 10Base-5 - 500 м и правило "5-4-3", 10Base-2 - 185 (300) м и правило "5-4-3", 10Base-T/100Base-TX/100Base-T4 - 100 м.
2. Ограничение на количество узлов в домене коллизий: не более 1 024.
3. Ограничение на количество повторителей между любой парой узлов: Ethernet - 4, Fast Ethernet - 1 или 2, Gigabit Ethernet - 1.
4. Ограничения на размер домена коллизий, связанные со временем распространения сигнала между конечными узлами сети: время двойного оборота для Ethernet и Fast Ethernet не должно превышать 512 bt, для Gigabit Ethernet - 2 048 bt.
Для сетей на медных кабелях, как правило, достаточно выполнить первые три условия. Оптоволокно, особенно одномодовое, позволяет значительно увеличивать длину кабельного сегмента, но при этом ограничивающим фактором будет выступать задержка распространения сигнала. Задержки 25,6 мкс (для 10 Мбит/с) и 2,6 мкс (для 100 Мбит/с) соответствуют длине стеклянного волокна около 5000 и 500 м.
При описании временных диаграмм сетей типа Ethernet и Fast Ethernet, а также при определении предельных размеров сети широко используются следующие термины.
1.IPG (interpacket gap, межпакетная щель) - минимальный промежуток времени между передаваемыми пакетами (9,6 мкс для Ethernet; 0,96 мкс для Fast Ethernet). Другое название - межкадровый интервал.
2.ВТ (Bit Time, время бита) - интервал времени для передачи одного бита (100 не для Ethernet; 10 не для Fast Ethernet).
3.PDV (Path Delay Value, значение задержки в пути) - время прохождения сигнала между двумя узлами сети (круговое, то есть удвоенное). Учитывает суммарную задержку в кабельной системе, сетевых адаптерах, повторителях и других сетевых устройствах.
4.Collision window (окно коллизий) - максимальное значение PDV для данного сегмента.
5.Collision domain (область коллизий, зона конфликта) - часть сети, на которую распространяется ситуация коллизии, конфликта.
6. Slot time (время канала) - максимально допустимое окно коллизий для сегмента (512 bt).
7.Minimum frame size - минимальный размер кадра (512 бит или 64 байта).
8.Maximum frame size - максимальный размер кадра (1 518 байт).
9.Maximum network diameter (максимальный диаметр сети) - максимальная допустимая длина сегмента, при которой его окно коллизий не превышает времени канала slot time.
10. Truncated binary exponential back off (усеченная двоичная экспоненциальная отсрочка) - задержка перед следую щей попыткой передачи пакета после коллизии (допускается максимум 16 попыток).
Вторая модель, применяемая для оценки конфигурации Ethernet, основана на точном расчете временных характеристик выбранной конфигурации сети. Она иногда позволяет выйти за пределы жестких ограничений модели 1. Применение модели 2 совершенно необходимо в том случае, когда размер проектируемой сети близок к максимально допустимому.
В модели 2 используются две системы расчетов: - " первая система предполагает вычисление двойного (кругового)
времени прохождения сигнала по сети и сравнение его
с максимально допустимой величиной (512 bt); - * вторая система проверяет допустимость сокращения (на 49 bt)
величины получаемого межкадрового временного интервала,
межпакетной щели (IPG - Inter Packet Gap) в сети.
При этом вычисления в обеих системах расчетов ведутся для наихудшего случая, для пути максимальной длины, то есть для такого пути передаваемого по сети пакета, который требует для своего прохождения максимального времени. При первой системе расчетов выделяются три типа сегментов:
· начальный сегмент - это сегмент, соответствующий началу пути максимальной длины;
· конечный сегмент - это сегмент, расположенный в конце пути максимальной длины;
· промежуточный сегмент - это сегмент, входящий в путь максимальной длины, но не являющийся ни начальным, ни конечным.
Промежуточных сегментов в выбранном пути может быть несколько, а начальный и конечный сегменты при разных расчетах могут меняться местами друг с другом. Выделение трех типов сегментов позволяет автоматически учитывать задержки сигнала на всех концентраторах, входящих в путь максимальной длины, а также в приемопередающих узлах адаптеров.