Компьютерно-телекоммуникационные сети

71

5.Беспроводные локальные сети используют следующие способы передачи данных:

инфракрасное излучение;

лазер;

радиопередачу в узком спектре (одночастотная передача);

радиопередачу в рассеянном спектре;

передача "точка-точка".

6.Некоторые типы беспроводных компонентов способны функционировать в расширенных локальных вычислительных сетях так же, как их аналоги - в кабельных сетях. Беспроводной мост, например, соединяет сети, находящиеся друг от друга на расстоянии до пяти километров.

7.В беспроводных мобильных сетях в качестве среды передачи выступают телефонные системы и общественные службы. При этом используются:

пакетное радиосоединение;

сотовые сети;

спутниковые станции.

8.Микроволновая система состоит из следующих компонентов.

Двух радиотрансиверов. Один для генерации сигналов (передающая станция), а другой - для приема (приемная станция).

Двух направленных антенн. Они нацелены друг на друга так, чтобы осуществить прием сигналов, передаваемых трансиверами.

Вопросы для самоконтроля

1.Что понимают под словосочетанием "беспроводная среда "?

2.Каковы возможности и области применения беспроводной среды?

3.Какие типы беспроводных сетей Вы можете назвать?

4.Для чего служит трансивер?

5.Какие способы передачи данных используются в беспроводных локальных сетях?

6.Что понимают под расширенными локальными сетями?

7.Что используется в качестве среды передачи в беспроводных мобильных сетях?

8.Где используется микроволновая технология передачи информации?

9.Из каких компонентов состоит микроволновая система?

Тема 2.3. Платы сетевого адаптера

Цели

Изучить назначение, параметры конфигурации платы сетевого адаптера, требования к сетевому адаптеру для обеспечения совместимости ПК и сети, специализированные платы сетевого адаптера.

Требования к знаниям и умениям

Студент должен знать:

основные характеристики и функции платы сетевого адаптера;

влияние адаптера на быстродействие сети;

типы разъемов для подключения кабеля к плате сетевого адаптера;

параметры конфигурации платы сетевого адаптера.

Студент должен уметь:

объяснить алгоритм работы сетевого адаптера;

выбирать плату сетевого адаптера для конкретной сети;

установить плату сетевого адаптера в ПК.

Ключевой термин

72

Ключевой термин: сетевой адаптер.

Сетевой адаптер (он же контроллер, интерфейс, сетевая карта) - электронная плата,

сопрягающая аппаратуру абонента сети и линии связи сети.

Второстепенные термины

подготовка, передача и управление потоком данных

параметры конфигурации платы сетевого адаптера

архитектура шины данных

сетевые кабели и соединители

факторы, определяющие скорость передачи данных

специализированные платы сетевого адаптера

Структурная схема терминов

Назначение платы сетевого адаптера

Платы сетевого адаптера выступают в качестве физического интерфейса, или соединения, между компьютером и сетевым кабелем. Платы вставляются в слоты расширения всех сетевых компьютеров и серверов.

Чтобы обеспечить физическое соединение между компьютером и сетью, к соответствующему разъему, или порту, платы (после ее установки) подключается сетевой кабель.

Рисунок 2.3.1. Плата сетевого адаптера

Назначение платы сетевого адаптера:

подготовка данных, поступающих от компьютера, к передаче по сетевому кабелю;

передача данных другому компьютеру;

управление потоком данных между компьютером и кабельной системой.

73

Плата сетевого адаптера, кроме того, принимает данные из кабеля и переводит их в форму, понятную центральному процессору компьютера.

Плата сетевого адаптера состоит из аппаратной части и встроенных программ, записанных в ПЗУ. Эти программы реализуют функции подуровней Управления логической связью и Управления доступом к среде Канального уровня модели OSI.

Подготовка данных

Перед тем как послать данные в сеть, плата сетевого адаптера должна перевести их из формы, понятной компьютеру, в форму, в которой они могут передаваться по сетевому кабелю.

Внутри компьютера данные передаются по шинам. Как правило, это несколько проводников, расположенных близко друг к другу. Так как линий несколько, то и биты данных могут передаваться по ним группами, а не последовательно.

Шины, которые использовались в первых персональных компьютерах IBM, были известны как 8- разрядные шины: они могли передавать группы по 8 битов данных. IBM PC/ATR имеет 16разрядную шину, это означает, что она способна передавать сразу 16 битов. Многие современные компьютеры оснащены уже 32-разрядной шиной. Часто говорят, что данные по шине компьютера передаются параллельно (parallel), так как 16 битов или 32 бита движутся параллельно друг другу. Представьте, что 16-разрядная шина - это 16-полосная автострада, по которой рядом (параллельно) движутся 16 машин, каждая из которых перевозит один бит.

В сетевом кабеле данные должны перемещаться в виде потока битов. При этом говорят, что происходит последовательная передача, потому что биты следуют друг за другом. Иными словами, кабель - это дорога с одной полосой. По таким "дорогам" данные в каждый момент времени движутся в одном направлении.

Плата сетевого адаптера принимает параллельные данные и организует их для последовательной (serial), побитовой, передачи. Этот процесс завершается переводом цифровых данных компьютера в электрические и оптические сигналы, которые и передаются по сетевым кабелям. Отвечает за это преобразование трансивер.

Рис. 2.3.2 Поток параллельных данных преобразуется в поток последовательных данных

Сетевой адрес

Помимо преобразования данных, плата сетевого адаптера должна указать свое местонахождение, или адрес, - чтобы ее могли отличить от остальных плат.

Сетевые адреса (network address) определены комитетом IEEE. Этот комитет закрепляет за каждым производителем плат сетевого адаптера некоторый интервал адресов. Производители

74

"зашивают" эти адреса в микросхемы. Благодаря этому каждая плата и, следовательно, каждый компьютер имеют уникальный адрес в сети.

При приеме данных от компьютера и подготовке их к передаче по сетевому кабелю плата сетевого адаптера участвует также в других операциях.

1.Компьютер и плата сетевого адаптера должны быть связаны друг с другом, чтобы осуществлять передачу данных (от компьютера к плате). Если плата может использовать прямой доступ к памяти, компьютер выделяет ей некоторую область своей памяти.

2.Плата сетевого адаптера запрашивает у компьютера данные.

3.Шина компьютера передает данные из его памяти плате сетевого адаптера.

Часто данные поступают быстрее, чем их способна передать плата сетевого адаптера, поэтому временно они помещаются в буфер.

Передача и управление данными

Перед тем как послать данные по сети, плата сетевого адаптера проводит электронный диалог с принимающей платой, во время которого они "обговаривают":

максимальный размер блока передаваемых данных;

объем данных, передаваемых без подтверждения о получении;

интервалы между передачами блоков данных;

интервал, в течение которого необходимо послать подтверждение;

объем данных, который может принять каждая плата, не переполняясь;

скорость передачи данных.

Если новой (более сложной и быстрой) плате необходимо взаимодействовать со старой (медленной) платой, они должны найти общую для обеих скорость передачи. Схемы некоторых современных плат сетевого адаптера позволяют им приспособиться к медленной скорости старых плат.

Каждая плата оповещает другую о своих параметрах, принимая "чужие" параметры и подстраиваясь к ним. После того как все детали определены, платы начинают обмен данными.

Параметры конфигурации

Параметры платы сетевого адаптера должны быть корректно установлены, чтобы ее работа протекала правильно. В их число входят:

прерывание;

базовый адрес порта ввода/вывода;

базовый адрес памяти;

используемый трансивер.

75

Рис. 2.3.3 Плата сетевого адаптера с DIP-переключателями

Прерывание

Линии запроса прерывания - это физические линии, по которым различные устройства (например, порты ввода/вывода, клавиатура, драйверы дисков и платы сетевого адаптера) могут послать микропроцессору компьютера запросы на обслуживание, или на прерывание.

Линии запроса прерывания встроены в аппаратуру компьютера, они имеют различные уровни приоритетов, что позволяет процессору определить наиболее важный из запросов.

Посылая компьютеру запрос, плата сетевого адаптера использует прерывание (interrupt) - электрический сигнал, который направляется центральному процессору компьютера. Все устройства в компьютере должны пользоваться разными линиями запроса прерывания, или прерыванием (IRQ). Линия запроса прерывания задается при настройке устройства. (Примеры см. в таблице.)

В большинстве случаев платы сетевого адаптера используют прерывание IRQ3, IRQ5, IRQ10 или IRQ11. Если есть выбор, рекомендуем отдать предпочтение IRQ5, тем более что это значение установлено по умолчанию во многих системах. Чтобы определить, какие значения прерываний установлены по умолчанию в Вашей системе, воспользуйтесь диагностическими программными утилитами, например Microsoft Diagnostic (MSD).

Если ни IRQ3, ни IRQ5 недоступны, выберите другой доступный номер прерывания (никакое другое устройство Вашего компьютера не должно его использовать) из таблицы.

Таблица 2.3.1.

77

Базовый адрес памяти (base address) указывает на ту область памяти компьютера (RAM), которая используется платой сетевого адаптера в качестве буфера для входящих и исходящих кадров данных. Этот адрес иногда называют начальным адресом RAM.

Часто базовым адресом памяти у платы сетевого адаптера является D8000. (Для некоторых плат последний нуль не указывается: вместо D8000 пишется D800.) Запомните, необходимо выбирать базовый адрес памяти, не занятый другим устройством.

Некоторые платы сетевого адаптера имеют параметр, позволяющий выделить определенный объем памяти для хранения кадров данных. Например, есть платы, в которых Вы можете выделить 16 Кб или 32 Кб памяти. Чем больше памяти Вы выделяете, тем выше скорость сети, но тем меньше памяти остается для других целей.

Выбор трансивера

Плата сетевого адаптера может иметь и дополнительные параметры, их также необходимо задать при конфигурировании. Например, некоторые платы поставляются с внешним и встроенным трансивером - Вы должны задать тот трансивер, который будет использован.

Выбор часто производится с помощью перемычек - небольших соединителей, которые, связывая два вывода, определяют, какая цепь будет использоваться платой.

Рис. 2.3.4 Плата сетевого адаптера с внешним и встроенным трансивером

Расширяющий блок о))) 9 - хаpактеpистики сетевых адаптеров NETGEAR FA310TX 100BASE-TX, Ethernet-адаптеров АТ-2400 и AT-2450FT, АТ-2500ТХ, АТ-2560FX, АТ-2700

Совместимость

Чтобы обеспечить совместимость компьютера и сети, плата сетевого адаптера должна отвечать следующим требованиям:

соответствовать внутренней структуре компьютера (архитектуре шины данных);

иметь соединитель (он должен подходить к типу кабельной системы) для подключения сетевого кабеля.

Например, плата, которая должна работать в компьютере Apple в сети с топологией "шина", не будет работать в компьютере IBM в сети с топологией "кольцо". Сеть топологии "кольцо" требует плату, которая физически отличается от применяемой в сети топологии "шина", к тому же Apple использует другой метод взаимодействия по сети и внутреннюю системную шину.

Архитектура шины данных

79

Сетевые кабели и соединители

Координируя взаимодействие сетевого кабеля и компьютера, плата сетевого адаптера выполняет три важные функции:

организует физическое соединение с кабелем;

генерирует электрические сигналы, передаваемые по кабелю;

следует определенным правилам, регламентирующим доступ к сетевому кабелю.

Прежде чем выбрать плату сетевого адаптера, соответствующую Вашей сети, Вы должны определить тип кабеля и соединителей, которые будете использовать.

Каждый тип кабеля имеет различные физические характеристики, которым должна соответствовать плата. Поэтому плата сетевого адаптера рассчитана для работы с определенным типом кабеля (коаксиальным, витой парой или оптоволокном).

Некоторые платы сетевого адаптера имеют несколько типов соединителей. Например, есть платы, разъемы которых подходят для тонкого и толстого коаксиальных кабелей или для витой пары и толстого коаксиального кабеля.

Если у платы сетевого адаптера более одного интерфейсного разъема, выбор каждого из них производится с помощью перемычек или DIP-переключателей, расположенных на самой плате, либо программно. Чтобы правильно сконфигурировать сетевую плату, обращайтесь к ее документации. Ниже приведены три примера типичных соединителей, которые можно найти на плате сетевого адаптера.

Для подключения тонкого коаксиального кабеля используют разъем, представленный на рисунке

2.3.6

Рис. 2.3.6 Разъем для подключения BNC-коннектора

Для подключения толстого коаксиального кабеля применяется 15-контактный AUI-кабель, соединяющий 15-контактный (DB-15) разъем платы сетевого адаптера с внешним трансивером. Вы, вероятно, помните о том, что внешний трансивер для подключения к толстому коаксиальному кабелю использует так называемый "зуб вампира".

80

Рис. 2.3.7 Разъем для подключения 15-контактного AUI

Для подключения витой пары применяется разъем RJ-45, который показан на рис. 2.3.8. С виду RJ-45 напоминает телефонный разъем RJ-11, но он больше по размеру, поскольку имеет 8 контактов, а разъем RJ-11 - только 4.

Рис. 2.3.8 Разъем RJ-45

Некоторые сетевые технологии с витой парой используют разъем RJ-11. Такие технологии иногда называют pre-10BaseT. Разъем RJ-11 - это разъем, используемый в телефонных сетях.

Производительность сети

Поскольку плата сетевого адаптера оказывает существенное влияние на передачу данных, естественно, она влияет и на производительность всей сети. Если плата медленная, то и скорость передачи данных по сети не будет высокой. В сети с топологией "шина", где нельзя начать передачу, пока кабель занят, медленная сетевая плата увеличивает время ожидания для всех пользователей.

После определения физических требований к плате сетевого адаптера - типа разъема и типа сети, в которой она будет использоваться, - необходимо рассмотреть ряд факторов, влияющих на возможности платы.

Хотя все платы сетевого адаптера удовлетворяют определенным минимальным стандартам и спецификациям, некоторые из плат имеют дополнительные возможности, повышающие производительность сервера, клиента и всей сети.

Факторы, от которых зависит скорость передачи данных.

Прямой доступ к памяти.

Данные напрямую передаются из буфера платы сетевого адаптера в память компьютера, не затрагивая при этом центральный процессор.

Разделяемая память адаптера.