Подключение станций с помощью оптических обходных переключателей (Optical Bypass Switch)

Факт отключения питания станции с одиночным подключением будет сразу же замечен средствами физического уровня, обслуживающими соответствующий М-порт концентратора, и этот порт по команде уровня SMT концентратора будет обойден по внутреннему пути прохождения данных через концентратор. На дальнейшую отказоустойчивость сети этот факт никакого влияния не окажет (рисунок 20).

Рис. 20. Оптический обходной переключатель (Optical Bypass Switch)

Если же отключить питание у станции DAS или концентратора DAC, то сеть, хотя и продолжит работу, перейдя в состояние Wrap, но запас отказоустойчивости будет утерян, что нежелательно. Поэтому для устройств с двойным подключением рекомендуется использовать оптические обходные переключатели - Optical Bypass Switch, которые позволяют закоротить входные и выходные оптические волокна и обойти станцию в случае ее выключения. Оптический обходной переключатель питается от станции и состоит в простейшем случае из отражающих зеркал или подвижного оптоволокна. При отключенном питании такой переключатель обходит станцию, а при включении ее питания соединяет входы портов А и В с внутренними схемами PHY станции.

7.4. Технология 100VG-AnyLan

В июле 1993 года был организован новый комитет IEEE 802.12, призванный стандартизовать новую технологию 100Base VG. Данная технология представля­ла собой высокоскоростное расширение стандарта IEEE 802.3 (100BaseT или Ethernet на витой паре). В сентябре 1993 года было предложено объединить в новом стандарте поддержку сетей Ethernet и Token Ring. Новая технология получила название 100VG-AnyLan. Технология призвана поддерживать как уже существующие сетевые приложения, так и вновь создаваемые. Стандарт 100VG-AnyLan ориентирован как на витую пару, так и на оптоволоконные кабели, допускающие значительную удаленность абонентов. Ввиду того что технология 100VG-AnyLan была призвана заменить собой технологии Ethernet и Token Ring, она поддерживает топологии, характерные для этих сетей.

Для 100Base-T Ethernet используются кабели, содержащие четыре неэкранированные витые пары. Одна пара служит для передачи данных, другая — для разрешения конфликтов; две оставшиеся пары не используются. При работе с экранированными кабелями, что характерно для сетей Token Ring, используются две витые пары, но при вдвое большей частоте. При передаче по такому кабелю каждая пара используется в качестве фиксированного однонаправленного канала. По одной паре передаются входные данные, по другой — выходные. Стандартное удаление узлов, на котором гарантируются заявленные параметры передачи, — 100 м для пар категории 4 и 200 м для категории 5. Сети, построенные на неэкранированной витой паре, используют все четыре пары кабеля и могут функционировать как в полнодуплексном (для передачи сигналов управления), так и в полудуплексном режиме, когда все четыре пары используются для передачи данных в одном направлении. В сетях на экранированной паре или оптоволокне реализованы два однонаправленных канала: один на прием, другой на передачу. Прием и передача данных могут осуществляться одновременно.

Основным устройством при построении сети 100VG-AnyLan является специальный концентратор. Все устройства сети, независимо от их назначения, при­соединяются к этим концентраторам. Выделяют два типа соединений: для связи “вверх” и для связи “вниз”. Под связью “вверх” подразумевается соединение с концентратором более высокого уровня. Связь “вниз” — это соединение с конечными узлами и концентраторами более низкого уровня (по одному порту на каждое устройство или концентратор).

Стандарт на технологию 100VG-AnyLan определяет канальный и физичес­кий уровни передачи данных. Канальный уровень разбит на два подуровня: логического контроля соединения (LLC — Logical Link Control) и контроля до­ступа к среде (MAC — Medium Access Control). На канальный уровень возлага­ется ответственность за обеспечение надежной передачи данных между двумя узлами сети. Получая пакет для передачи с более высокого сетевого уровня, канальный уровень присоединяет к этому пакету адреса получателя и отправителя, формирует из него набор кадров для передачи и обеспечивает выявление и исправление ошибок. Канальный уровень поддерживает форматы кадров Ethernet и Token Ring. Верхний подуровень канального уровня — логический контроль соединения — обеспечивает режимы передачи данных как с установлением, так и без установления соединения. Нижний подуровень канального уровня — контроль доступа к среде — при передаче окончательно формирует кадр передачи в соответствии с тем протоколом, который реализован в данном сегменте (IEEE 802.3 или 802.5). При получении пакета этот подуровень проверяет адрес, контрольную сумму и наличие ошибок при передаче.

Выполняемые на этом подуровне задачи различаются для концентратора и конечного узла. На узле решаются следующие задачи:

- Присоединение специальных атрибутов к данным перед передачей их на физический уровень в соответствии со средой передачи;

- Проверка полученных кадров на наличие ошибок при передаче;

- Контроль доступа к физическому уровню при передаче данных;

- Обработка полученных с физического уровня кадров и отделение специальных атрибутов для данной передающей среды.

На концентраторе происходит:

- Получение запросов на передачу от конечных узлов;

- Интерпретация адреса отправителя;

- Пересылка пакетов на соответствующие порты для отправки.

Логически МАС-подуровень можно разделить на три основных компонента: протокол приоритета запросов, систему тестирования соединений и систему подготовки кадров передачи.

Протокол приоритетов запросов — Demand Priority Protocol (DPP) — определяется стандартом 100VG-AnyLan как составная часть МАС-подуровня. DPP определяет порядок обработки запросов и установления соединений. Когда конечный узел готов передать пакет, он отправляет концентратору запрос обычного или высокого приоритета. Если на узле нет данных для передачи, он отправляет сигнал “свободен”. Концентраторы 100VG могут соединяться каска­дом, что обеспечивает максимальное расстояние между узлами в одном сегменте на неэкранированном кабеле до 2.5 км. При таком соединении концентраторов, когда узел обращается к концентратору нижнего уровня, последний транслирует запрос “наверх”. Концентратор циклически опрашивает порты, выясняя их готовность к передаче. Если к передаче готовы сразу несколько узлов, концентратор анализирует их запросы, опираясь на два показателя — приоритет запроса и физический номер порта, к которому присоединен передающий узел. После того как обработаны все высокоприоритетные запросы, обрабатываются запросы с нормальным приоритетом в порядке, также определяемом физическим адресом порта. При опросе порта, к которому подключен концентратор нижнего уровня, инициируется опрос его портов, и только после этого возобновляется опрос портов старшего концентратора. Таким образом, все конечные узлы опрашиваются последовательно, независимо от уровня концентратора, с которым они соединены. Прежде чем передать данные на физический уровень, необходимо дополнить его служебными заголовком и окончанием, включающими в себя поля данных (если это необходимо), адреса абонентов и контрольные последовательности.

Стандарт IEEE 802.12 поддерживает три типа форматов кадров передачи данных: IEEE 802.3 (Ethernet), IEEE 802.5 (Token Ring) и специальный формат кадров тестирования соединений IEEE 802.3. Стандарт запрещает использование различных форматов кадров в рамках одного сегмента сети. Каждый сегмент может поддерживать только один логический стандарт. Порядок передачи данных для форматов Ethernet и Token Ring одинаков (первым передается байт старшего разряда, последним — младшего). Различается лишь порядок битов в байтах: в формате Ethernet первыми передаются младшие биты, а в Token Ring — старшие.

Кадр Ethernet (IEEE 802.3) должен содержать следующие поля: DA — адрес получателя пакета (6 байт); SA — адрес отправителя (6 байт); L — указатель длины данных (2 байта); данные пользователя и заполнители; FCS — контроль­ная последовательность. Длина поля данных не может быть менее 46 байт. Если данные не заполняют это пространство, к ним дописывается специальный заполнитель. Блок данных не может быть длиннее 1500 байт. Поле адреса кроме 45 бит адреса несет в себе два бита управления. Первый бит определяет тип адреса — групповой или индивидуальный, а второй бит задает его глобальность или локальность. Если это адрес отправителя, первый бит всегда указывает на индивидуальный адрес (равен 0).

Кадр Token Ring (IEEE 802.5) содержит большее число полей. К ним относятся: АС — поле контроля доступа (1 байт, не используется); ЕС — поле конт­роля кадра (1 байт, не используется); DA — адрес получателя (6 байт); SA — адрес отправителя (б байт); RI — информационное поле маршрутизатора (0-30 байт); поле информации; FCS — контрольная последовательность (4 бай­та). Формат адреса получателя аналогичен формату адреса, используемому в стандарте Ethernet, а в адресе отправителя вместо адреса устанавливается бит, определяющий наличие информационного поля маршрутизатора. Оно содержит данные для управления сетью и логического контроля соединений, а также данные пользователя и может включать произвольное количество байт при условии, что их общее число (в этом поле и поле маршрутизатора) не превышает 4502.

Кадр тестирования соединений стандарта IEEE 802.12 напоминает обычный кадр Ethernet с некоторыми модификациями. Поле данных тестового пакета состоит из 596 нулевых байт.

Способность технологии 100VG-AnyLan обеспечивать доступ к сетевым ресурсам согласно приоритету запросов делает ее привлекательной для сетевых приложений, требующих гарантированного времени реакции сети, в частности для мультимедиа-приложений и передачи видеоинформации. В силу ряда причин данная технология не получила ожидаемого распространения. Однако сетевые устройства с ее поддержкой продолжают предлагаться на рынке.