Модернизация локально-вычислительной сети отдела образования администрации МО «Матвеевский район» беспроводных линий связи

В сети с топологией типа физическое кольцо используется маркерный доступ, который предоставляет станции право на использование кольца в определенном порядке. Логическая топология данной сети - логическое кольцо. Данную сеть очень легко создавать и настраивать.

К основному недостатку сетей топологии кольцо является то, что повреждение линии связи в одном месте или отказ ПК приводит к неработоспособности всей сети. Как правило,  в чистом виде топология “кольцо” не применяется из-за своей ненадёжности, поэтому на практике применяются различные модификации кольцевой топологии.[2]

3.1.1 Спецификации Ethernet

В зависимости от скорости передачи данных и передающей среды существует несколько вариантов спецификации, работающих со скоростью 10 Мбит/с, 100 Мбит/с и 1 Гбит/с.

Технологии работающие со скоростью 10Мбит/с бывают:

-  10BASE5, IEEE 802.3 (называемый также «Толстый Ethernet») - первоначальная разработка технологии со скоростью передачи данных 10 Мбит/с. Следуя раннему стандарту IEEE использует коаксиальный кабель, с волновым сопротивлением 50 Ом (RG-8), с максимальной длиной сегмента 500 метров.

- 10BASE2, IEEE 802.3a (называемый «Тонкий Ethernet») - используется кабель RG-58, с максимальной длиной сегмента 200 метров, компьютеры присоединялись один к другому, для подключения кабеля к сетевой карте нужен T-коннектор, а на кабеле должен быть BNC-коннектор. Требуется наличие терминаторов на каждом конце. Многие годы этот стандарт был основным для технологии Ethernet.[3]

-10BASE-T, IEEE 802.3i - для передачи данных используется 4 провода кабеля витой пары (две скрученные пары) категории-3 или категории-5. Максимальная длина сегмента 100 метров.

-10BASE-F, IEEE 802.3j - Основной термин для обозначения семейства 10 Mбит/с ethernet-стандартов использующих оптоволоконный кабель на расстоянии до 2 километров: 10BASE-FL, 10BASE-FB и 10BASE-FP. [14]

Из перечисленного только 10BASE-FL получил широкое распространение.

Общие характеристики сети Ethernet работающих со скоростью 10 Мбит/с приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Характеристики стандартов Ethernet [11]

Спецификация технологий работающих со скоростью 100 Мбит/с (Fast Ethernet):

- 100BASE-T - используется в качестве среды передачи данных витая пара. Длина сегмента до 100 метров. Включает в себя 100BASE-TX, 100BASE-T4.

     - 100BASE-T4 -100 MБит/с ethernet по кабелю категории-3. Задействованы все 4 пары. Сейчас практически не используется. Передача данных идёт в полудуплексном режиме.

- 100BASE-TX, IEEE 802.3u  строится по топологии звезда, задействован кабель витая пара категории  5, в котором фактически используются 2 пары проводников, максимальная скорость передачи данных 100 Мбит/с.

- 100BASE-FX - 100 Мбит/с Еthernet с помощью оптоволоконного кабеля. Максимальная длина сегмента 400 метров в полудуплексном режиме (для гарантированного обнаружения коллизий) или 2 километра в полнодуплексном режиме по многомодовому оптическому волокну и до 32 километров по одномодовому.[15]

Общие характеристики стандартов Fast Ethernet приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Сводная таблица характеристик стандартов Fast Ethernet[12]

Спецификации технологии Gigabit Ethernet.

Стандарт Gigabit Ethernet совместим со стандартами Ethernet и Fast Ethernet. Сохраняются все форматы кадров Ethernet. Существует как полудуплексная версия стандарта, поддерживающая CSMA/CD, так и полнодуплексная версия, работающая с коммутаторами. При скорости 1000Мбит/с диаметр сети в полудуплексном режиме сократится до 25м. Для увеличения максимального диаметра сети Gigabit Ethernet в полудуплексном режиме до 200м интервал отсрочки был увеличен до 4096 битовых интервалов (512 байт). Каскадное соединение повторителей в Gigabit Ethernet не допускается.[7]

Выделяют следующие спецификации:

-1000Base-T. В качестве среды передачи данных используется UTP категории не ниже 5e. При этом осуществляется встречная передача по всем четырём парам со скоростью 125Мбит/с, что в совокупности позволяет достичь полосы пропускания 1Гбит/с. Максимальная длина физического сегмента 100м.

-1000Base-TX.В качестве среды передачи используется UTP категории не ниже 6. Используются 4 пары, 2 пары на приём, 2 пары на передачу. По каждой паре данные передаются со скоростью 500Мбит/с. Максимальная длина физического сегмента 100м. Поддерживается полнодуплексный режим.

-1000Base-SX. В качестве среды передачи данных используется 50/125 и 62.5/125мкм многомодовое оптоволокно. Максимальная длина физического сегмента составляет 275м и 500м соответственно. Поддерживается полнодуплексный режим.

-1000Base-LX. В качестве среды передачи данных используется 10/125мкм одномодовое оптоволокно, максимальная длина физического сегмента 5 км. Также может использоваться 50/125 мкм и 62.5/125 мкм многомодовое оптоволокно, в этом случае максимальная длина физического сегмента составляет 550м. Поддерживается полнодуплексный режим.

-1000Base-ZX. В качестве среды передачи данных используется одномодовое оптоволокно. Позволяет осуществить передачу данных на расстояние до 80км. Поддерживается полнодуплексный режим.[5]

Общие характеристики сети Gigabit Ethernet приведены в таблице 3.

Таблица 3-Сводная таблица характеристик стандартов Gigabit Ethernet работающих со скоростью 1000 Мбит/с[5]

Спецификации технологии 10Гбит/с - 10GbE

Сети 10GbE рассматриваются как решение для построения не только локальных, а также городских и глобальных сетей. Длина физических сегментов до 40км. Технология разрабатывалась с учётом последующей интеграции с сетями SONET/SDH.  Форматы фреймов не изменяются, что обеспечивает совместимость с Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. 10GbE поддерживает только полнодуплексный режим.[3]

Выделяют следующие спецификации:

- 10GBASE-SR. Предназначена для использования в многомодовой кабельной инфраструктуре. Максимальная длина физического сегмента составляет 82 м.

- 10GBASE-LX4. Использует WDM для передачи данных по оптоволокну. Позволяет использовать многомодовое оптоволокно, в этом случае максимальная длина физического сегмента 240-300м. При использовании одномодового оптоволокна максимальная длина физического сегмента составляет 10км.

- 10GBASE-LR и 10GBASE-ER. В качестве среды передачи данных используется одномодовое оптоволокно. Максимальная длина физического сегмента 10км и 40км соответственно.

- 10GBASE-SW, 10GBASE-LW, и 10GBASE-EW. Обобщённое обозначение 10GBASE-W. Стандарты разработаны с учётом совместимости с технологией SONET/SDH. Работают на скорости OC-192.

- 10GBASE-T.Позволяет передавать данные по витой медной паре со скоростью 10 Гбит/с. В витых парах CAT 7 и CAT 6a доступно расстояние до 100 м. UTP CAT 7 предполагает использование разъёмов RF-45, не совместимых с RJ-45. UTP CAT 6 можно использовать на расстоянии от 55 до 100 м. В специальном режиме возможно использование UTP CAT 5e на дистанции до 45 м.[15]

3.2 Технология Token Ring

Сети Token Ring (802.5) работают на двух скоростях: 4 и 16 Мбит/с и могут использовать в качестве физической среды экранированную витую пару, неэкранированную витую пару, а также волоконно-оптический кабель.

Максимальное количество станций в кольце – 260, а максимальная длина кольца – 4 км. Максимальное расстояние между узлами  – 100 метров.

Сеть Token Ring может строиться на основе нескольких колец, разделенных мостами, маршрутизирующими кадры по принципу «от источника», для чего в кадр Token Ring добавляется специальное поле с маршрутом прохождения колец. В отличие от Ethernet, где используется метод доступа к среде CSMA/ CD, в сетях Token Ring используется маркерный метод доступа, который заключается в следующем:

- компьютер имеет право передавать информацию, если он получил

маркер - разрешение на передачу;

           -один и только один компьютер в определенный момент времени имеет право на передачу информации;

-маркер передается по кругу (кольцу) - отсюда и название технологии (Token - маркер, Ring - кольцо).

Данный метод исключает возможность возникновения коллизии - ни одна станция не будет пытаться получить доступ к среде без маркера.[1]

3.3 Технология FDDI

Технология Fiber Distributed Data Interface - первая технология локальных сетей, которая использовала в качестве среды передачи данных оптоволоконный кабель. 

Стандарт ANSI X3T9.5.Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети. Использование двух колец - это основной способ повышения отказоустойчивости в сети FDDI, и узлы, которые хотят им воспользоваться, должны быть подключены к обоим кольцам.

Существует значительная преемственность между технологиями Token Ring и FDDI: для обеих характерны кольцевая топология и маркерный метод доступа.Технология FDDI является наиболее отказоустойчивой технологией локальных сетей. При однократных отказах кабельной системы или станции сеть, за счет «сворачивания» двойного кольца в одинарное, остается вполне работоспособной.[4]

Основные характеристики проводных технологий представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Основные характеристики проводных технологий[10]