Сети 10/100BaseT

Топология 10/100BaseT (и 1000BaseT) сети Ethernet является активной звездой. Работа 100BaseT идентична работе 10BaseT. Звездная топология вполне совместима со стандартным методом прокладки коммерческих телефонных линий. И хотя изначально задачей Ethernet на основе витой пары было использование телефонного кабеля, нынешние стандарты рекомендуют, чтобы для соединений в локальной сети использовался только специально предназначенный кабель. Телефонное соединение должно использовать от дельный кабель, чтобы полностью соответствовать указанным стандартам.

Концентраторы 10/100BaseT

Типичная схема 10/100BaseT отображена на рис. 10. В центре звездной топологии находится концентратор 10/100BaseT. Каждая рабочая станция (или сервер) имеет порт сетевой платы 10/100BaseT, который соединен с концентратором через кабель витой пары.

По стандартам каждый отрезок кабеля должен быть не более 90 м, плюс 10м для взаимной связи, как со стороны рабочей станции, так и со стороны концентратора.

Модульный кабель, разъемы, ответвления, кроссовые коммутаторы и коммутационные панели вполне допустимы в такой системе. И хотя кабельные устройства соответствуют своим телефонным собратьям, есть несколько существенных отличий, которые делают их не «голосовыми», а «цифровыми». Некоторые из этих отличий, очевидно, следуют из требований к производительности, установленных стандартами кабельных локальных сетей.

Существенное различие между 10/100BaseT и коаксиальными Ethernet топологиями состоит в добавлении активного концентратора. 10/100BaseT продолжает использовать сигнальный метод доступа CSMA/CD (множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий). Помните, что в случае с коаксиальными Ethernet-топологиями любая передача со станции пассивно идет через коаксиальный кабель ко всем подключенным станциям. В случае же с 10/100BaseT передача рабочей станции идет на концентратор, который затем повторяет (передает) сигнал ко всем подключенным станциям, каждый порт в такой ситуации является приемопередатчиком.

Рис.10 При общем концентраторе 10/100BaseT передача от станции идет на концентратор, который затем повторяет (передает) сигнал всем подключенным станциям

Концентратор (или коммутатор) 10/100BaseT обычно имеет 8, 12, 24 и более двухскоростных портов. Двухскоростные концентраторы обычно автоматически определяют скорость подсоединенных приборов и работают соответственно. Концентратор/коммутатор способен преобразовывать различные скорости между двумя и более портами. Типичный концентратор может быть отдельным устройством или частью шасси с подключаемыми платами концентраторов. Старые отдельные концентраторы обычно имели по одному порту для «толстого» и «тонкого» подключений в дополнение к портам 10/100BaseT.

Концентраторы могут использоваться в комбинациях для создания сетей с помощью взаимного соединения через один из портов 10/100BaseT или через «толстый» или «тонкий» порт, если есть хотя бы один устаревший порт, интерфейсы 10/100BaseT могут быть подключены к AUI или «тонким» интерфейсам или даже к волоконно-оптическим портам с соответствующими Переходниками.

Активный концентратор дает 10/100BaseT некоторые преимущества по сравнению с коаксиальными топологиями. Так как сигнал на каждом порте концентратора повторяется по всей сети, то порты 10/100BaseT независимы друг от друга. Это значит, что длина кабеля одного порта не связана с длиной кабеля другого порта. Спроектировать и протестировать сеть 10/100BaseT очень легко, так как длина кабеля для каждого порта должна быть немного меньше, чем максимальная длина в 100 м (90 м для горизонтального кабеля и 10 м для соединительных шнуров и кабелей пользователя). Более того, концентратор способен автоматически изолировать порт, который ведет себя неадекватно.

Коммутаторы 10/100BaseT

Разновидностью концентратора 10/100BaseT является коммутирующий концентратор. Стандартные концентраторы отправляют все пакеты, полученные с любого порта к остальным портам, что видно из рис. 11. В такой ситуации они передают данные по витой паре между портами. Иногда происходят непредвиденные коллизии, так как множество устройств сосредоточено в одном коллизионном домене. Для решения этой проблемы можно использовать простой способ, называемый коммутацией 2-го уровня.

Коммутирующий концентратор является значительным достижением в сетевых технологиях. В большинстве ситуаций (кроме передачи широковещательных и групповых пакетов) сеть отправляет каждый пакет данных одному устройству сети. Коммутатор может определить обе станции (передающую и принимающую) через их уникальный адрес 2-го уровня (МАС-адрес). Следовательно, коммутатор узнает МАС-адреса каждого подключенного устройства и заносит соответствующий им номер порта в свою особую таблицу. С этого времени коммутатор знает, каким образом нужно оправлять пакеты данных на конкретный порт коммутатора, к которому подсоединено соответствующее устройство.

Данный способ существенно уменьшает трафик, идущий к отдельным портам и позволяет проводить две (или более) одновременные передачи к/от двух (или более) станций на независимые порты, также может позволить увеличивать скорость доступа к магистральному серверу для выполнения множества параллельных процессов обмена данными между рабочими станциями.

Основной принцип работы коммутатора отображен на рис. 11.

Преимущества 10/100BaseT

Основное преимущество сетей 10/100BaseT состоит в том, что рабочие станции могут быть подключены или отключены от концентратора (или коммута тора) без нарушения работы других станций внутри сети. Концентраторы обычно имеют индикаторы, отображающее нормальное подключение к портам 10/100BaseT, а также коллизии и другие сбои. Стандартные концентраторы 10BaseT могут автоматически изолировать порт за изменение направлении кабеля, короткое замыкание или открытое соединение (в том числе, когда устройство не подключено). Более современные концентраторы способны находить еще более серьезные ошибки и позволять автоматически или вручную изолировать порты. Концентраторы могут также работать с различными контролирующими системами от простого протокола управления сетью SNMP до серьезных управляющих систем типа Hewlett-Packard Openview™ и Sun NetManager™.

Основной интерфейс 10/100BaseT - это интерфейс MDI (medium-
depentent interface - интерфейс, зависящий от среды), специальная кабельная
 конфигурация обычного 8-контактного модульного разъема, которая исполь
зуется некоторым телефонным оборудованием. Применяются две пары кабе
лей - одна для передачи данных и одна для приема данных. Соединения чув
ствительны к полярности, т.е. соединение не будет работать, если два провод
ника одной из пар поменять местами. Кабельная система интерфейса 10BaseT
отображена на рис. 12.

рис. 11 в сети 10/100/1000BaseT на основе коммутатора передача от станции идет к коммутатору, где она коммутируется с конкретным портом, соединенным со станцией назначения

Хотя в 10/100BaseT используются только две кабельные пары, для подключения рабочих станций желательно применять 4-парный кабель. Некоторые из 100 Мбит/с сетевых схем задействуют все четыре пары. Более того, разъем, в котором присутствуют все четыре пары, способен поддерживать множество других видов «голосовых» и «цифровых» соединений, которые могут использовать различные комбинации восьми контактов коннектора.

В некоторых системах две оставшиеся пары используются для телефонного соединения или для другого соединения 10/100BaseT. Опасайтесь различных телефонных систем, которые будут «воровать» ваши сетевые кабельные пары для своих нужд. Телефонное соединение зачастую конфликтует с сетевым. Стандарты здесь различны, как и способы установки.

10/100BaseT и структурированные кабельные системы

Кабельный стандарт TIA/EIA-568-C поддерживает 10/100BaseT. Кабельные стандарты категории 3 обычно подходят, если вы используете скорости 10BaseT, хотя вы можете воспользоваться и категорией 5е или 6 для новых систем с возможностью улучшения системы в будущем. Для 100BaseT необходим кабель категории 5 и выше для работы на длинных расстояниях, хотя он может стабильно работать и на более коротких расстояниях с более низкими категориями кабеля.

Кабельная система для10/100BaseT является звездой из концентратора и узлов. Обычно концентратор находится по центру, часто в телекоммуникационном помещении, а станционные кабели идут к каждой рабочей станции. Кабели могут быть подключены к коммутационной или соединительной панели, подключенной в свою очередь к концентратору.

В местах расположения рабочих станций станционные кабели обычно подключены к стенной розетке, а кабель пользователя соединен с рабочей станцией. Кабельная система может быть стандартной двухпарной системой 10/100BaseT, отображенной на рис.12. Более надежный 4-парный вариант по TIA/EIA-568-C предоставляет абсолютно идентичные соединения. Внутренняя кабельная система разъема может быть запутанной из-за различных цветов кабеля и нумерации - некоторые из этих комбинаций отображение на рис.13. Помните, что цвета кабелей могут разительно отличаться от) станционных кабелей, а платы часто имеют нумерацию, которая никак не связана с нумерацией контактов на самом разъеме. Положительным моментом является то, что 10/100BaseT способна определять неправильные подключения, а лампочка на концентраторе является прекрасным средством диагностики. Также в свободной продаже есть недорогие модульные индкаторы для тестирования соединения.

Вся кабельная система в 10/100BaseT очень прямолинейна (контакт 1 к контакту 1, контакт 2 к контакту 2 и т.д.). Постарайтесь использовать только те сетевые адаптеры, соединительные шнуры, переходники и аксессуары, которые позволяют использовать такое соединение. Многие похожие кабели и платы, используемые в телефонной индустрии, называются «кроссовыми», т.е. соединение идет от контакта 1 к контакту 8 и т.д. Более того, кабельная система 10/100BaseT всегда использует витую пару. Постарайтесь не использовать плоский телефонный кабель, который часто поставляется в комплекте с 8-контактными модульными коннекторами.

Каждый «луч» сети 10/100BaseT ограничен 100 м кабеля. Из них 90 м обычно приходятся на станционный кабель, а остальные 10 м на соединительный шнур, кросс-коннектор (если он есть) и кабель рабочей станции (кабель пользователя). Компоненты кабеля и стандарты системы должны соответствовать TIA/EIA-568-C категории 3 (для 10 Мбит) или выше (желательна категория 5е или выше для нынешних скоростей от 100 до 1000 Мбит/с). Обратите внимание, что стандарты разводки кабельных модульных разъемов Т568А и Т568В поддерживают 10/100BaseT. Убедитесь в том, что оба конца кабеля обжаты одинаково независимо от того, станционный это кабель или соединительный шнур/кабель пользователя.

Рис. 12 Интерфейс соединений 10BaseT

Дуплексная схема соединения, показанная выше, технически не разрешается в TIA-568-B, что дает возможность использовать только один «сервис» на кабель. В некоторых ситуациях дуплексирование кабеля будет нормально работать при передаче данных на низкой скорости или совместной передаче голоса и данных. Дуплексирование может ограничить расстояние передачи и мешать работе на скорости 100 Мбит/с. Однако вы должны быть в курсе такой ситуации и при ее возникновении сразу добавить еще один кабель или небольшой концентратор.

Рис. 13 Типичная разводка кабелей в разъемах 10/100/1000BaseT по стандарту структурированной кабельной системы TIA-568

Проблемы в 10/100BaseT обычно возникают с отдельными рабочими станциями. Если у вас возникла проблема, то световые индикаторы на концентраторе покажут, что кабель, соединенный с рабочей станцией или сервером, полностью вышел из строя. Обычные проблемы с кабелем включают его повреждение, плохо или неверно установленные коннекторы, а также плохие или неправильные подключения к модульным разъемам. Для работы с 8-контактными коннекторами используйте только хорошие, дорогие обжимные инструменты. Более дешевые варианты не позволят плотно замкнуть контакты на коннекторе, что приведет к отсоединению кабеля. Более того, нужно быть очень аккуратными, если вы используете кабель со сплошными проводниками с модульными штекерами. Если кабель по результатам проверки функционирует нормально, то обратитесь к сетевой плате рабочей станции, если проблема касается только одной конкретной рабочей станции. Если проблема касается всех рабочих станций, то проверьте концентратор или «толстые» или «тонкие» соединения между концентраторами и другими устройствами.

Проблемы кабелей 10/100BaseT

Стандарты для сетей Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с быстро развивались. Многие внутренние методы производителей и промежуточные стандарты были доработаны с того времени, когда впервые появилась 10BaseT. Комитет стандартов IEEE 802 решил проблему конкурирующих технологий путем введения нового стандарта, детально описывающего 100BaseT. По стандарту IEEE 802.3u Supplement существуют два вида медной кабельной системы 100BaseT, а именно 100BaseTX и 100BaseT4. Похожая технология 100BaseFX (описанная далее) подходит под стандарт CSMA/CD со скоростью 100 Мбит/с. 100VG-AnyLAN без CSMA/CD была подведена под новый стандарт IEEE 802.12 после бурных обсуждений.

В некотором роде новые стандарты объединили несколько технологий, ранее принадлежащих производителям, под эгидой единого стандарта. Различные варианты несовместимы между собой, но сетевые адаптеры и концентраторы некоторых производителей могут поддерживать более одного стандарта. Однако вы должны очень придирчиво относиться к выбору компонентов, так как совместимость их всегда различна.

Иногда эти топологии 100 Мбит/с Ethernet называются Fast Ethernet. Два основных стандарта - ТХ и Т4 отличаются по минимальной категории производительности и по количеству необходимых пар. Важно, что любой из стандартов медного Fast Ethernet соответствует кабельной системе TIA/EIA-568-C, хотя необходимые категории кабеля различны. Кроме того, оба стандарта обратно совместимы с сигналами и сетевым оборудованием 10BaseT. Теперь давайте рассмотрим их по отдельности, так как они имеют определенные различия.