Физический уровень

Конфигурации LAN Ethernet приведены на рис. 23.

Для построения шинной топологии применяются коаксиальный кабель и устройства: повторители и приемопередатчики.

Повторитель LAN Ethernet опознает несущую (физический сигнал передачи данных) и конфликты в одном участке кабеля и регенерируют соответствующее состояние сети и поток данных на другом участке. При этом в LAN Ethernet может включаться через повторители один кабель с двухточечным соединением (без подключения станций) длиной не более 1000 м. Одна LAN может содержать до 1024 единиц компьютерной техники (компьютеров и устройств ввода-вывода).

Приемопередатчик (подуровень PMA модели IEEE 802) предназначен для согласования параметров сигнала с характеристиками коаксиального кабеля, гальванической развязки интерфейсного кабеля с кабелем шины и обнаружения конфликтов. С сетевым контроллером (электронной платой, устанавливаемой в корпусе станции) приемопередатчик соединяется интерфейсным кабелем (подуровень AUI) длиной до 50 м. Кабель состоит из 4 витых пар: передача данных, прием данных, обнаружение конфликтов и питание.

Приведенная схема подключения станций имеет место в том случае, когда в качестве передающей среды применяется так называемый «толстый» коаксиальный кабель. Если для передачи данных применяется «тонкий» кабель (RG 58/U), то приемопередатчик размещается непосредственно в сетевом контроллере и для подключения станции к кабелю применяется тройниковый разъем (BNC).

Подуровень передачи физических сигналов PS модели IEEE 802 в LAN Ethernet реализуется электронными схемами сетевого контроллера, которые осуществляют преобразование данных из двоичного кода в манчестерский и обратно, а также создание и удаление преамбул (специальная кодовая последовательность бит, обеспечивающая предварительную синхронизацию процесса приема-передачи кадра данных).

LAN Ethernet звездообразной топологии строятся, в основном, с использованием витой пары, ВОЛС и устройств: концентраторов и коммутаторов. Отдельные сетевые фрагменты могут быть выполнены на основе коаксиального кабеля.

Концентратор (HUB) представляет собой интеллектуальное устройство, которое осуществляет контроль ошибок, восстановление сегментации и автосегментацию, разрешение конфликтов, возникающих в случае одновременной передачи данных станциями, подключенными к концентратору. Для обеспечения их подключения концентратор содержит порты (стыки BNC для коаксиального кабеля, RJ-45 для витой пары, FL для ВОЛС). Число портов может быть равно 8, 16, 24, 48.

Коммутатор (SWITCHING) LAN - это устройство, конструктивно выполненное в виде сетевого концентратора и действующее как высокоскоростной многопортовый мост. Он имеет встроенный механизм коммутации, который позволяет осуществить сегментирование локальной сети и разрешать конфликты путем выделения полосы пропускания конечным станциям в сети. Коммутаторы применяются как для сегментирования LAN, так и для прямого подключения станций. Тем самым создаются бесконфликтные домены на 10/100 Мбит/с.

Максимальная протяженность LAN Ethernet определяется интервалом времени, необходимым для обнаружения конфликта между двумя одновременно передающими станциями. В наиболее неблагоприятной ситуации станция на одном конце сети начнет передачу как раз в момент приема кадра от станции, находящейся на другом ее конце. Время, затрачиваемое на прохождение кадра через сеть и затем на передачу сигнала конфликта обратно на передающую станцию, составляет так называемую круговую задержку сети. В наихудшем случае круговая задержка равна 45 мкс, что соответствует 450 бит информации при скорости передачи 10 Мбит/с.

Для обеспечения нормального функционирования LAN с доступом в режиме соперничества все станции должны одинаково опознавать состояние конфликта. С этой целью в LAN Ethernet определена минимальная длина кадра данных, при которой любая передающая станция в самых неблагоприятных условиях получит сигнал конфликта до окончания передачи кадра. Такой минимальный по длине кадр составляет 72 байта или 576 бит.

Это ограничение относится ко всем LAN c доступом в режиме соперничества независимо от конкретной реализации. Его можно ослабить путем уменьшения либо скорости передачи, либо протяженности сети. Например, снижение скорости передачи вдвое сократит минимальную длину кадра в два раза.