5.5. Сеть 100VG-AnyLAN
Сеть lOOVG-AnyLAN - это одна из последних разработок высокоскоростных
локальных сетей, недавно появившаяся на рынке. Она разработана фирмами
Hewlett-Packard и IBM и соответствует стандарту IEEE 802.12, так что уровень ее
стандартизации достаточно высокий. Главными достоинствами ее являются большая
скорость обмена, сравнительно невысокая стоимость аппаратуры (примерно вдвое
дороже по сравнению с наиболее популярной сетью Ethernet 10BASE-T),
централизованный метод управления обменом без конфликтов и совместимость на
уровне пакетов с популярными сетями Ethernet и Token-Ring. В названии сети цифра
100 соответствует скорости 100 Мбит/с, буквы VG обозначают дешевую витую пару
категории 3 (Voice Grade), a AnyLAN (любая сеть) обозначает то, что сеть
совместима с двумя самыми распространенными сетями.
Основные технические характеристики сети lOOVG-AnyLAN следующие.
- Скорость передачи - 100 Мбит/с.
- Топология - звезда с возможностью наращивания.
- Метод доступа - централизованный, бесконфликтный (Demand
Priority - с запросом приоритета).
- Среда передачи - счетверенная неэкранированная витая пара
(кабели UTP категории 3,4 или 5), сдвоенная витая пара (кабель UTP категории 5),
сдвоенная экранированная витая пара (STP), а также оптоволоконный кабель. Сейчас
в основном распространена счетверенная витая пара.
- Максимальная длина кабеля между
концентратором и абонентом и между концентраторами - 100 м (для UTP кабеля
категории 3), 150 м (для UTP кабеля категории 5 и экранированного
кабеля), 2 км (для оптоволоконного кабеля).
Таким образом, параметры сети 100VG-AnyLAN довольно близки к параметрам сети
Fast Ethernet. Однако главное преимущество Fast Ethernet -это полная
совместимость с наиболее распространенной сетью Ethernet (в случае lOOVG-AnyLAN
для этого обязательно требуется коммутатор
или мост). В то же время, централизованное управление lOOVG-AnyLAN,
исключающее конфликты и гарантирующее предельную величину времени доступа (чего
не предусмотрено в сети Ethernet), также нельзя сбрасывать со счетов.
Пример структуры сети lOOVG-AnyLAN показан на рис. 5.18.
Рис. 5.18. Структура сети 10OVG-AnyLAN
Сеть lOOVG-AnyLAN состоит из центрального (основного) концентратора уровня 1,
к которому могут подключаться как отдельные абоненты, так и концентраторы уровня
2, к которым в свою очередь подключаются абоненты и концентраторы уровня 3. При
этом сеть может иметь не более трех таких уровней. Получается, что максимальный
размер сети может составлять 600 метров для неэкранированной витой пары.
В отличие от неинтеллектуальных концентраторов других сетей (например,
Ethernet), концентраторы сети lOOVG-AnyLAN - это интеллектуальные контроллеры,
которые управляют всем доступом к сети. Для этого они непрерывно контролируют
запросы, поступающие на все порты. Концентраторы принимают все приходящие пакеты
и отправляют их только тем абонентам, которым они адресованы. Однако никакой
обработки информации они не производят, то есть в данном случае получается
все-таки не настоящая (активная) звезда, но и не пассивная звезда.
Каждый из концентраторов может быть настроен на работу с форматами пакетов
Ethernet или пакетов Token-Ring. При этом концентраторы всей сети должны
работать с пакетами только какого-нибудь одного формата. Для связи с сетями
Ethernet и Token-Ring необходимы мосты, но мосты довольно простые.
Концентраторы имеют один порт верхнего уровня (для присоединения его к
концентратору более высокого уровня) и несколько портов нижнего уровня (для
присоединения абонентов). В качестве абонента может выступать компьютер (рабочая
станция), сервер, мост, маршрутизатор, коммутатор, а также другой концентратор.
Каждый порт концентратора может быть установлен в один из двух возможных
режимов работы.
- Нормальный режим предполагает пересылку абоненту,
присоединенному к порту, тольк о пакетов, адресованных лично ему.
- Мониторный режим предполагает пересылку абоненту,
присоединенному к порту, всех пакетов, приходящих на концентратор. Этот режим
позволяет одному из абонентов контролировать работу всей сети в целом
(выполнять функцию мониторинга).
Метод доступа к сети lOOVG-AnyLAN довольно типичен для сетей с топологией
«звезда» и состоит в следующем.
Каждый желающий передавать абонент посылает концентратору свой запрос на
передачу. Концентратор циклически прослушивает всех абонентов по очереди и дает
право передачи абоненту, следующему по порядку за тем, который закончил
передачу. То есть величина времени доступа гарантирована. Но этот простейший
алгоритм усложнен в сети lOOVG-AnyLAN, так как запросы могут иметь два уровня
приоритета:
- нормальный уровень приоритета используется для обычных
приложений;
- высокий уровень приоритета используется для приложений,
требующих быстрого обслуживания.
Запросы с высоким уровнем приоритета обслуживаются раньше, чем запросы с
нормальным приоритетом. Если приходит запрос высокого приоритета, то нормальный
порядок обслуживания прерывается, и после окончания приема текущего пакета
обслуживается запрос высокого приоритета. Если таких высокоприоритетных запросов
несколько, то возврат к нормальной процедуре обслуживания происходит только
после полной обработки всех этих запросов. При этом концентратор следит за тем,
что-
бы не была превышена установленная величина гарантированного времени доступа.
Если высокоприоритетных запросов слишком много, то запросы с нормальным
приоритетом автоматически переводятся им в ранг высокоприоритетных. Таким
образом, даже низкоприоритетные запросы не будут ждать своей очереди слишком
долго.
Концентраторы более низких уровней также анализируют запросы абонентов,
присоединенных к ним, и в случае необходимости пересылают их запросы к
концентратору более высокого уровня. За один раз концентратор более низкого
уровня может передать концентратору более высокого уровня не один пакет (как
обычный абонент), а столько пакетов, сколько абонентов присоединено к нему.
Рис. 5.19. Порядок обслуживания запросов абонентов на различных
уровнях сети
Так, для примера на рис. 5.19 в случае одновременного возникновения заявок на
передачу у всех абонентов (компьютеров) порядок обслуживания будет такой:
компьютер 1~2, затем 1-3, потом 2-1, 2-4, 2-8, и далее 1~6. Однако так будет
только при одинаковом (нормальном) приоритете всех запросов. Если же, например,
от компьютеров 1-2, 2-4 и 2-8 поступят высокоприоритетные запросы, то порядок
обслуживания будет таким: 1-2,2-4,2-8,1-3,2-1,1-6.
Помимо собственно передачи пакетов и пересылки запросов на передачу, в сети
применяется также специальная процедура подготовки к связи (Link Training), во
время которой концентратор и абоненты обмениваются между собой управляющими
пакетами. При этом проверяется правильность присоединения линий связи и их
исправность. Одновременно концентратор получает информацию об особенностях
абонентов, подклю-
ченных к нему, об их назначении и их сетевых адресах. Запускается данная
процедура самим абонентом при включении питания или после подключения к
концентратору, а также автоматически при большом уровне ошибок.
Интересно решена в сети lOOVG-AnyLAN проблема кодирования передаваемых
данных.
Вся передаваемая информация проходит следующие этапы обработки.
- Разделение на квинтеты (группы по 5 бит).
- Перемешивание, скремблирование (scrambling) полученных
квинтетов.
- Кодирование квинтетов специальным кодом 5В6В (этот код
обеспечивает в выходной последовательности не более трех единиц или нулей
подряд, что используется для детектирования ошибок).
- Добавление начального и конечного разделителей кадра.
Сформированные таким образом кадры передаются в 4 линии передачи (при
использовании счетверенной витой пары). При сдвоенной витой паре и
оптоволоконном кабеле применяется временное мультиплексирование информации в
каналах.
В результате этих действий достигается рандомизация сигналов, то есть
выравнивание количества передаваемых единиц и нулей, снижение взаимовлияния
кабелей друг на друга и самосинхронизация передаваемых сигналов без удвоения
требуемой полосы пропускания, как в случае кода Манчестер-П.
В случае использования счетверенной витой пары передача по каждой из четырех
витых пар производится со скоростью 30 Мбит/с (рис. 5.20). Суммарная скорость
передачи составляет 120 Мбит/с. Однако полезная информация вследствие
использования кода 5В6В передается при этом всего лишь со скоростью 100 Мбит/с.
Таким образом, пропускная способность кабеля должна быть не менее 15 МГц. Этому
требованию удовлетворяет кабель с витыми парами категории 3.
В сети 100 VG-AnyLAN предусмотрены два режима обмена: полудуплексный и
полнодуплексный.
- При полудуплексном обмене все четыре витые пары используются
для передачи одновременно в одном направлении (от абонента к концентратору или
наоборот). Он используется для передачи пакетов.
- При полнодуплексном обмене две витые пары передают в одном
направлении, а две другие - в другом направлении. Он используется для передачи
управляющих сигналов.
Рис. 5.20. Кодирование информации в сети 100VG-AnyLAN
Для управления используются два тональных сигнала. Первый из них представляет
собой последовательность из 16 логических единиц и 16 логических нулей,
следующих со скоростью 30 Мбит/с (в результате частота сигнала получается равной
0,9375 МГц). Второй тональный сигнал имеет вдвое большую частоту (1,875 МГц) и
образуется чередованием восьми логических единиц и восьми логических нулей. Все
управление сетью осуществляется комбинацией этих двух тональных сигналов.
Табл. 5.2. Расшифровка комбинаций управляющих тональных
сигналов
Передаваемые сигналы |
Расшифровка абонентом |
Расшифровка концентратором |
1 - 1 |
Нет информации для передачи |
Нет информации для передачи |
1 -2 |
Концентратор принимает пакет |
Запрос нормального приоритета |
2- 1 |
Зарезервировано |
Высокоприоритетный запрос |
2-2 |
Запрос процедуры подготовки к связи |
Запрос процедуры подготовки к связи |
В таблице 5.2 приведена расшифровка различных комбинаций этих сигналов,
передаваемых абоненту и концентратору. Когда ни у абонента, ни у концентратора
нет информации для передачи, оба они посылают по обеим линиям первый тоновый
сигнал (1~1). Если принимаемый концентратором пакет может быть адресован данному
абоненту, ему посылается комбинация сигналов 1-2. При этом абонент должен
прекратить передачу управляющих сигналов концентратору и освободить эти две
линии связи для пересылки информационных пакетов. Такая же комбинация (1 - 2),
полученная концентратором, означает запрос на передачу пакета с нормальным
приоритетом. Запрос на передачу пакета с высоким приоритетом передается
комбинацией 2—1. Наконец, комбинация 2-2 сообщает как абоненту, так и
концентратору о необходимости перейти к процедуре подготовки к связи.
Таким образом, сеть lOOVG-AnyLAN представляет собой довольно доступное
решение для увеличения скорости передачи до 100 Мбит/с. Однако она не обладает
полной совместимостью ни с одной из стандартных сетей, поэтому ее дальнейшая
судьба проблематична. К тому же, в отличие от сети FDDI, она не имеет никаких
рекордных параметров.
|