2. Fast Ethernet. Физические уровни технологии. Основные способы повышения быстродействия.

Технология Fast Ethernet является эволюционным развитием классической технологии Ethernet.

1. Физический уровень PHY ответственен за прием данных в параллельной форме от MAC-подуровня, трансляцию их в один (TX или FX) или три последовательных потока бит с возможностью побитной синхронизации и передачу их через разъем на кабель.

2. физический уровень PHY TX. Основные отличия от спецификации PHY FX - использование метода MLT-3 для передачи сигналов 5-битовых порций кода 4В/5B по витой паре, а также наличие функции автопереговоров (Auto-negotiation) для выбора режима работы порта. Спецификации PHY TX и PHY T4 поддерживают функцию Auto-negotiation, с помощью которой два взаимодействующих устройства PHY могут автоматически выбрать наиболее эффективный режим работы.

3. Спецификация PHY T4 была разработана для того, чтобы можно было использовать для высокоскоростного Ethernet'а имеющуюся проводку на витой паре категории 3. Эта спецификация использует все 4 пары кабеля для того, чтобы можно было повысить общую пропускную способность за счет одновременной передачи потоков бит по нескольким витым парам. Вместо кодирования 4B/5В в этом методе используется кодирование 8B/6T. Каждые 8 бит информации MAC-уровня кодируются 6-ю троичными цифрами (ternary symbols), то есть цифрами, имеющими три состояния. Каждая троичная цифра имеет длительность 40 наносекунд. Группа из 6-ти троичных цифр затем передается на одну из трех передающих витых пар, независимо и последовательно. Четвертая пара всегда используется для прослушивания несущей частоты в целях обнаружения коллизии. Скорость передачи данных по каждой из трех передающих пар равна 33.3 Мб/c, поэтому общая скорость протокола 100Base-T4 составляет 100 Мб/c.

Билет 6.

1) Физическая пара как линия связи сетевого интерфейса. Основные типы витой пары и их характеристики

Сетевой интерфейс - это программное обеспечение, взаимодействующее с сетевым драйвером и с уровнем IP. Сетевой интерфейс обеспечивает уровню IP доступ ко всем имеющимся сетевым адаптерам. Программное обеспечение уровня IP выбирает сетевой интерфейс в соответствии с целевым адресом передаваемого пакета. Каждый сетевой интерфейс имеет свой сетевой адрес. Уровень сетевого интерфейса отвечает за добавление и удаление заголовков протокола уровня передачи, необходимых для доставки сообщения в пункт назначения. Драйвер сетевого адаптера управляет картой сетевого адаптера. В зависимости от наличия защиты — электрически заземлённой медной оплетки или алюминиевой фольги вокруг скрученных пар, определяют разновидности данной технологии: неэкранированная витая пара (англ. UTP — Unshielded twisted pair) — без защитного экрана; фольгированная витая пара (англ. FTP — Foiled twisted pair), также известна как F/UTP) — присутствует один общий внешний экран в виде фольги; экранированная витая пара (англ. STP — Shielded twisted pair) — присутствует защита в виде экрана для каждой пары и общий внешний экран в виде сетки;^[ фольгированная экранированная витая пара (англ. S/FTP — Screened Foiled twisted pair) — внешний экран из медной оплетки и каждая пара в фольгированной оплетке;

2)Gigabit Ethernet. История создания и развития. Спецификация физической среды. Ethernet - это самый распространенный на сегодняшний день стандарт локальных сетей. Общее количество сетей, работающих по протоколу Ethernet в настоящее время, оценивается в 5 миллионов, а количество компьютеров с установленными сетевыми адаптерами Ethernet - в 50 миллионов. Ethernet - это сетевой стандарт, основанный на экспериментальной сети Ethernet Network, которую фирма Xerox разработала и реализовала в 1975 году. Метод доступа был опробован еще раньше: во второй половине 60-х годов в радиосети Гавайского университета использовались различные варианты случайного доступа к общей радиосреде, получившие общее название Aloha. В 1980 году фирмы DEC, Intel и Xerox совместно разработали и опубликовали стандарт Ethernet версии II для сети, построенной на основе коаксиального кабеля, который стал последней версией фирменного стандарта Ethernet. На основе стандарта Ethernet DIX был разработан стандарт IEEE 802.3, который во многом совпадает со своим предшественником, но некоторые различия все же имеются. В то время как в стандарте IEEE 802.3 различаются уровни MAC и LLC, в оригинальном Ethernet оба эти уровня объединены в единый канальный уровень, В Ethernet DIX определяется протокол тестирования конфигурации (Ethernet Configuration Test Protocol), который отсутствует в IEEE 802.3. В 1995 году был принят стандарт Fast Ethernet, который во многом не является самостоятельным стандартом, о чем говорит и тот факт, что его описание просто является дополнительным разделом к основному стандарту 802,3 - разделом 802.3ч. Аналогично, принятый в 1998 году стандарт Gigabit Ethernet описан в разделе 802.3z основного документа. Спецификации физической среды. 1000BASE-T, IEEE 802.3ab - Стандарт Ethernet 1 Гбит/с. Используется витая пара категории 5e или категории 6. В передаче данных участвуют все 4 пары. Скорость передачи данных - 250 Мбит/с по одной паре. 1000BASE-TX, - Стандарт Ethernet 1 Гбит/с, использующий только витую пару категории 6. Практически не используется. 1000Base-X - общий термин для обозначения технологии Гигабит Ethernet, использующей в качестве среды передачи данных оптоволоконный кабель, включает в себя 1000BASE-SX, 1000BASE-LX и 1000BASE-CX. 1000BASE-SX, IEEE 802.3z - 1 Гбит/с Ethernet технология, использует многомодовое волокно дальность прохождения сигнала без повторителя до 550 метров. 1000BASE-LX, IEEE 802.3z - 1 Гбит/с Ethernet технология, использует многомодовое волокно дальность прохождения сигнала без повторителя до 550 метров. Оптимизирована для дальних расстояний, при использовании одномодового волокна (до 10 километров). 1000BASE-CX - Технология Гигабит Ethernet для коротких расстояний (до 25 метров), используется специальный медный кабель (Экранированная витая пара (STP)) с волновым сопротивлением 150 Ом. Заменён стандартом 1000BASE-T, и сейчас не используется. 1000BASE-LH (Long Haul) - 1 Гбит/с Ethernet технология, использует одномодовый оптический кабель, дальность прохождения сигнала без повторителя до 100 километров.

Билет 7.

1) Оптоволоконная система передачи информации (структура, представление сигналов, физические основы распространения сигналов)

Волоконная оптика - технология, в которой в качестве носителя информации используется свет; и не важно, о каком типе информации идет речь - аналоговом или цифровом. Обычно используется инфракрасный свет, а средой передачи служит стекловолокно. В простейшем варианте исполнения оптоволоконная линия связи состоит из трех компонентов: волоконно-оптического передатчика для преобразования входного электрического сигнала от источника (например, камеры) в модулированный световой сигнал; оптоволоконной линии, по которой световой сигнал передается на приемник; волоконно-оптического приемника, восстанавливающего электрический сигнал, обычно идентичный сигналу источника.

2) 10 Gigabit Ethernet. Основные характеристики. Физические интерфейсы. Техника WDM. Новый стандарт прежде всего обеспечивается сохранением стандартного протокола MAC, формата Ethernet-пакетов 802.3 и диапазона допустимых размеров пакетов. Поэтому устройства, соответствующие новому стандарту, смогут взаимодействовать с оборудованием предыдущих разновидностей Ethernet, а значит, сделанные в него инвестиции не обесценятся. Вместе с тем 10-гигабитные сети будут отличаться от своих предшественников не только возросшей скоростью передачи. Во-первых, транспортировка трафика в них будет осуществляться только в дуплексном режиме. Это позволит отказаться от протокола CSMA/CD, который сильно сдерживал производительность сетей Ethernet. Во-вторых, в сетях 10GE будут использоваться преимущественно волоконно-оптические соединения. Что же касается интерфейсов, зависящих от среды передачи, то из исходного многообразия потенциальных вариантов в окончательной версии стандарта останутся пять — два для многомодового и три для одномодового волокна. На применение в локальных сетях в первую очередь ориентирован интерфейс спектрального мультиплексирования (WWDM) на длине волны 1310 нм. Используемое при этом многомодовое волокно (62,5/125 мкм) является в настоящее время наиболее распространенным, а длина соединений 300 м — довольно высока по меркам локальных сетей Ethernet. В другом интерфейсе для локальных сетей задействовано менее популярное многомодовое волокно 50/125 мкм. При этом рабочая длина волны составляет 850 мкм. Данный интерфейс оставлен в окончательной версии стандарта в основном по экономическим соображениям: он предлагает недорогой вариант организации высокоскоростных соединений между серверами. WDM - Оптическое мультиплексирование с разделением по длинам волн МРДВ, сравнительно новая технология оптического (или спектрального) уплотнения

Билет 8. 1) Прохождение света по волокну. Оптическое волокно изготавливается из стекла, которое, в свою очередь, производится из песка — недорогого необработанного материала, доступного в неограниченных количествах. Изготовление стекла было известно уже в Древнем Египте, однако, чтобы свет мог проникнуть сквозь стекло, его толщина не должна превышать 1 мм, чего в то время было невозможно достичь. Стекло, достаточно прозрачное, чтобы его можно было использовать в окнах зданий, было изобретено в эпоху Возрождения. Для современных оптических кабелей применяется настолько прозрачное стекло, что если бы океаны вместо воды состояли из него, то дно океана было бы так же ясно видно, как поверхность суши с борта самолета в ясный день. Ослабление силы света при прохождении через стекло зависит от длины волны. Для стекла, используемого в оптическом волокне, зависимость ослабления от длины волны в децибелах на километр длины волокна показана на рис. 2.5. Ослабление в децибелах вычисляется по формуле

С ветовые импульсы удлиняются по мере их продвижения по волокну. Это удлинение называется световой дисперсией. Величина удлинения зависит от длины волны. Чтобы не допустить перекрывания соседних расширяющихся импульсов, можно увеличить расстояние между ними, однако при этом придется уменьшить скорость передачи. К счастью, было обнаружено, что эффект дисперсии можно предотвратить, если придавать импульсам специальную форму, а именно обратной величины от гиперболического косинуса. В этом случае будет возможно посылать импульсы на тысячи километров без искажения формы. Такие импульсы называются уединенными волнами.