Кольцо

1.3.3 Кольцо

При топологии «кольцо» компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо. Поэтому у кабеля просто не может быть свободного конца, к которому надо подключать терминатор (рис. 1.7). Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер. В отличие от пассивной топологии «шина», здесь каждый компьютер выступает в роли репитера, усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру. Поэтому, если выйдет из строя один компьютер, прекращает функционировать вся сеть.

Рисунок 1.7. Простая сеть с топологией «кольцо»

Передача маркера

Один из принципов передачи данных в кольцевой сети носит название передачи маркера. Суть его такова. Маркер последовательно, от одного компьютера к другому, передаётся до тех пор, пока его не получит тот, который «хочет» передать данные. Передающий компьютер изменяет маркер, помещает электронный адрес в данные и посылает их по кольцу.

Данные проходят через каждый компьютер, пока не окажутся у того, чей адрес совпадает с адресом получателя, указанным в данных.

После этого принимающий компьютер посылает передающему сообщение, где подтверждает факт приёма данных. Получив подтверждение, передающий компьютер создаёт новый маркер и возвращает его в сеть.

На первый взгляд кажется, что передача маркера отнимает много времени, однако на самом деле маркер передвигается практически со скоростью света. В кольце диаметром 200 м маркер может циркулировать с частотой 10000 оборотов в секунду.

1.3.4 Комбинированные топологии

В настоящее время часто используются топологии, которые комбинируют компоновку сети по принципу шины, звезды и кольца.

Звезда-шина

Звезда-шина – это комбинация топологий «шина» и «звезда». Чаще всего это выглядит так: несколько сетей с топологией «звезда» объединяются при помощи магистральной линейной шины (рис.1.8).

В этом случае выход из строя одного компьютера не оказывает никакого влияния на сеть – остальные компьютеры по-прежнему взаимодействуют друг с другом. А выход из строя концентратора повлечёт за собой остановку подключённых к нему компьютеров и концентраторов.

Рисунок 1.8. Сеть с топологией «звезда-шина»

Звезда-кольцо

Звезда-кольцо кажется несколько похожей на звезду-шину. И в той, и в другой топологии компьютеры подключены к концентратору, который фактически и формирует кольцо или шину. Отличие в том, что концентраторы в звезде-шине соединены магистральной линейной шиной, а в звезде-кольце на основе главного концентратора они образуют звезду (рис.1.9).

Рисунок 1.9. Сеть с топологией «звезда-кольцо»

Выводы

В этом разделе были рассмотрены основные концепции построения, назначение и типы сетей, архитектура ЛВС Ethernet. На основании этого можно сделать следующие выводы:

-           сеть Ethernet является одной из наиболее популярных современных локальных сетей и отвечает всем предъявляемым требованиям;

-           сеть Ethernet использует топологию «звезда-шина», что позволяет ей без особых трудностей изменять, расширять и модернизировать сеть с минимальными трудовыми и денежными затратами;

-           ЛВС Ethernet имеет высокую пропускную способность, что позволяет работать с современными мультимедийными приложениями.

2. Обзор и анализ сетевого оборудования и операционных систем

Для локальных сетей существует три принципиальные схемы соединения: с помощью витой пары, коаксиального или волоконно-оптического кабеля. Для передачи информации так же могут использоваться спутники, лазеры, микроволновое излучение и т.п., но подобная экзотика выходит за область рассмотрения этого курсового проекта.

2.1.1 Витая пара

Витая пара в настоящее время является самой распространённой средой передачи и представляет собой пару свитых проводов. Кабель, составленный из нескольких витых пар, как правило, покрыт жёсткой пластиковой оболочкой, предохраняющей его от воздействия внешней среды и механических повреждений. Схема витой пары представлена на рис. 2.1 .

Рисунок 2.1. Кабель из витых пар

В нормальных условиях витая пара поддерживает скорость передачи данных от 10 до 100 Мбит/с. Однако ряд факторов может существенно снизить скорость передачи данных, в частности, потеря данных, перекрёстное соединение и влияние электромагнитного излучения.

Для уменьшения влияния электрических и магнитных полей применяется экранирование (кабель из витых пар покрывается фольгой или оплёткой). Но после экранирования витой пары в значительной степени увеличивается затухание сигнала. Под затуханием сигнала подразумевается его ослабление при передаче из одной точки сети в другую. Экранирование изменяет сопротивление, индуктивность и ёмкость таким образом, что линия становится склонной к потере данных. Подобные потери могут сделать витую пару нежелательной и ненадёжной средой передачи. И экранированная, и неэкранированная витая пара используется для передачи данных на несколько сотен метров.

В соответствии со спецификациями ассоциации электронной и телекоммуникационной промышленности вводится пять стандартных категорий кабеля из витых пар. При определении категорий кабеля используется только неэкранированная витая пара (UTP).

-           Кабель первой категории используется для передачи голосовых данных. С начала 80-х годов кабель САТ 1 используется в основном в качестве проводки телефонных линий. Кабель первой категории не сертифицирован для передачи данных любого типа и в большинстве случаев не рассматривается как среда для передачи цифровых данных.

-           Кабель второй категории используется для передачи информации со скоростью не более 4 Мбит/с. Этот тип проводки характерен для сетей устаревшей сетевой топологии, использующих протокол с передачей маркера. Кабель тактируется частотой 1 Мгц.

-           Кабель третьей категории в основном используется в локальных сетях с устаревшей архитектурой Ethernet 10base-T и сертифицирован для передачи данных со скоростью до 16 Мбит/с. Кабель тактируется частотой 16 МГц.

-           Кабель четвёртой категории используется в качестве среды соединения сетей с кольцевой архитектурой или архитектурой 10base-T/100base-T. Кабель САТ 4 сертифицирован для передачи данных со скоростью до 16Мбит/с и состоит из четырёх витых пар. Тактируется частотой 20 МГц.

-           Кабель пятой категории является самой распространённой средой передачи для Ethernet. Кабель поддерживает скорость передачи данных до 100Мбит/с и используется в сетях с архитектурой 100base-T и 10base-T. Кабель тактируется частотой 100 МГц.

Коаксиальный кабель является широко распространённой и достаточно удобной средой передачи данных. Такое название кабель получил вследствие того, что состоит из двух проводников. Один проводник (цельная или витая жила) экранируется вторым, который тоже может быть сплошным или переплетённым. Проводники, как правило, разделены слоем диэлектрического материала. Сам кабель покрыт пластиковой оболочкой. Коаксиальный кабель лучше защищён от помех и позволяет увеличить длину сегмента сети. Использующие коаксиальный кабель сети стандартов 10base-2 – приблизительно 180 м. На рис. 2.2 и 2.3 показан коаксиальный кабель в разрезе.

Рисунок 2.2. Сечение коаксиального кабеля.

Рисунок 2.3. Продольный разрез коаксиального кабеля.

С увеличением диаметра коаксиального кабеля пропускная способность повышается. Однако одновременно с этим увеличиваются затраты на выполнение проводки из такого кабеля, поскольку необходимо использовать специальные инструменты. Характерные свойства коаксиального кабеля:

-           Он менее подвержен влиянию шума по сравнению с витой парой.

-           Кабель состоит из двух концентрических проводников, разделённых слоем диэлектрического материала.

-           Импеданс коаксиального кабеля может быть равен 75 Ом (кабель толщиной ½ дюйма) или 50 Ом (кабель толщиной 3/8 дюйма).

Это тонкая и гибкая среда, позволяющая передавать данные в виде световых волн по стеклянному «проводнику» или кабелю. Волоконно-оптические линии связи используются на расстояниях свыше одного километра. Характерной их особенностью является высокая защищённость от несанкционированного подключения (что не удивительно, поскольку для передачи данных не используются электрические сигналы). Существует две разновидности кабеля: одномодовый и многомодовый.

Коаксиальный и волоконно-оптический кабель устроены почти одинаково. Сердечник последнего состоит из сплетения тонких стеклянных волокон и заключён в пластиковую оболочку, отражающую свет обратно к сердечнику. Плакирование покрыто концентрическим защитным слоем пластика. На рис. 2.4 показано устройство волоконно-оптического кабеля.

Рисунок 2.4. Волоконно-оптический кабель

Все данные в компьютере представляются с помощью нулей и единиц. Все стандартные кабели передают бинарные данные с помощью электрических импульсов. И только волоконно-оптический кабель, используя тот же принцип, передаёт данные с помощью световых импульсов. Источник света посылает данные по волоконно-оптическому «каналу», а принимающая сторона должна преобразовать полученные данные в необходимый формат (см. рис. 2.5).

Одномодовый и многомодовый кабель

В относительно тонком волоконно-оптическом канале свет будет распространяться вдоль продольной оси канала. В учебниках физики этот эффект упоминается в следующей формулировке – «импульсы света распространяются в осевом (аксиальном) направлении». Именно это и происходит в одномодовом кабеле (см. рис. 2.6).

Однако преимущества этого типа передачи ограничены. С целью устранения подобных ограничений стали выпускать подобный кабель. Но тут возникла другая проблема – лучи света имеют свойство входить в канал под различными углами волны проходят различное расстояние и прибывают к получателю в разное время. Этот эффект, проиллюстрированный на рис. 2.7, получил название модальной дисперсии.

Источник света Волоконно-оптический кабель Приёмник 1

Рисунок 2.5. Принцип работы волоконно-оптического кабеля.

Оболочка Плакирование

Рисунок 2.6. В тонком кабеле свет распространяется по одномодовому пути

Оболочка Плакирование

Аксиальный луч

Рисунок 2.7. В толстом кабеле неаксиальные лучи подвержены модальной дисперсии

Чем больше количество мод света в канале, тем уже полоса пропускания. В дополнение к тому, что различные импульсы достигают получателя практически одновременно, усиление дисперсии приводит к наложению импульсов и введению получателя в «заблуждение». В результате снижается общая пропускная способность. Одномодовый кабель передаёт только одну моду световых импульсов. Скорость передачи данных при этом достигает десятков гигабит в секунду. Одномодовый кабель в состоянии поддерживать несколько гигабитных каналов одновременно, используя для этого световые волны разной длины. Следовательно, пропускная способность многомодового волоконно-оптического кабеля ниже, чем у одномодового.

Простейший способ уменьшения дисперсии – нивелирование волоконно-оптического кабеля. В результате лучи света синхронизируются таким образом, что дисперсия на стороне приёмника уменьшается. Дисперсия также может быть уменьшена путем ограничения количества длин световых волн. Оба метода позволяют в некоторой степени уменьшить дисперсию, но не в состоянии привести скорость передачи данных в соответствие с одномодовым волоконно-оптическим кабелем.

В США широко используется многомодовый волоконно-оптический кабель 62.5/125. Обозначение «62.5» соответствует диаметру сердечника, а обозначение «125» – диаметру плакирования (все величины приведены в микронах). Из одномодовых распространены кабели с маркировкой 5-10/125. Ширина полосы пропускания обычно приводится в МГц/км. Хорошей моделью взаимоотношений полосы пропускания и дальности передачи служит резиновый жгут – с увеличением расстояния полоса пропускания сужается (и наоборот). В случае передачи данных на расстояние 100 метров полоса частот многомодового кабеля составляет 1600 Мгц при длине волны 850 нм. Аналогичная характеристика одномодового кабеля составляет приблизительно 888 ГГц.

Основные характеристики волоконно-оптического кабеля:

-           Абсолютный иммунитет к электромагнитным излучениям.

-           Возможна передача данных на расстояние до 10 км.

-           В лабораторных условиях реально достичь скорости передачи до 4 Гбит/с.

-           В качестве источника света может использоваться светоизлучающий диод или лазер.

Похожие работы

Проектирование локальной сети организации

Скачать

29451

9

3

... информации. централизованное хранение информации в базах данных архивирование и резервное копирование информации обеспечение информационной безопасности в рамках ТКС организации взаимодействие локальной сети организации с глобальной сетью Internet. 1.2 Характеристики сети Для достижения поставленных целей сеть должна иметь следующие характеристики: Наличие доступа в Internet. Высокая ...

Проектирование локальной вычислительной сети для агетства по трудоустройству

Скачать

34737

17

0

... ; Систематическое ведение баз данных; Уменьшение объёмов хранимой информации и стоимости хранения данных; Стандартизация ведения документов; Существенное уменьшение времени поиска необходимых данных; Возможность использования вычислительных сетей при обращении к базам данных. Увеличение скорости выполнения вычислительных и печатных работ; Возможность моделирования некоторых переменных и анализа ...

Характеристика аппаратных средств автоматизированных рабочих мест и перспективы их развития

Скачать

115495

6

21

... информации и ее достоверность, что необходимо для эффективного планирования и управления. 1.3 Информационная технология проектирования автоматизированного рабочего места и эргономика аппаратных и программных средств АРМ В современных условиях автоматизированные рабочие места не создаются с нуля. В экономике практически на всех уровнях управления и во всех экономических объектах (от органов ...

Проектирование локально-вычислительной сети

Скачать

141212

28

10

... отключение. Iкз=>k*Iном 301,6 А =>3*40=120 А Вывод: Защита обеспечена. Глава 5. Технико-экономическое обоснование. Целью настоящего дипломного Проекта является проектирование локально-вычислительной сети с использованием технологии Fast Ethernet. Оценка экономической эффективности разрабатываемого проекта производится путем выбора коммутации в локально-вычислительной сети. В связи с ...