Локальды тораптарды құру және қолдану технологиялары.

Ethernet

Қазіргі кезде беріліс жылдамдығы 10 Мбит/с шамасына дейін жететін салыстырмалы түрде аса көлемді емес компьютерлік желілердің ішінен Ethernet желісі өте кең тараған. Бұл желі әртүрлі мекемелік (соның ішінде банктік және кеңселік мекемелер) жұмыстық бекеттерді жергілікті желіге қосу үшін арналған. Желі құнының төмендігімен, орнату және пайдаланудың қарапайымдылылығы мен сипатталады. Берілген желі түрі бағдарламалық және аппараттық құралдардың айтарлықтай ауқымды түрлері әрекет етеді. Ethernet желісін пайдалану барысындағы нәтижелі іс тәжірибелер аталмыш желіні баршаға ортақ, берілісті бақылайтын және қақтығыстарды айқындайтын магистралдық желілер үшін арналған IEEE 802.3 стандартын әзірлеуге негіз етіп алуға мүмкіндік берді.

IEEE 802.3 стандарты арқылы физикалық орта ретінде коаксильды кабельдің екі түрлі, өткізгіштердің жұбы және оптоталшықты кабельді анықтады. Сәйкесінше, берілісті ортаның төрт түрлі спецификациясын ажыратады: 10BASE5, 10BASE2, 10BASE-T және 10BASE-F. Ең алғашқы болып орталық мыс өткізгішінің диаметрі 2,17мм жуан коаксиальды кабельді пайдалану қажеттігін анықтайтын 10BASE5 спецификациясы пайда болды. 10BASE2 спецификациясы орталық өткізгіш диаметрі 0,89мм жұқа коаксиальды кабельді пайдалану тиімділігін анықтайды.

10BASE5 және 10BASE2 жүйелеріне кіретін кабельдердің негізгі электрлік және механикалық сипаттамалары 2.2. кестеде келтірілген. Кабельдің сипттамалары желінің қайталамасыз кабель бойымен тарату ұзақтығы, бір сегментке қосылатын бекеттердің максимал саны секілді параметрлеріне ықпал ететіні анық. Аталмыш түрдегі кабельдер базасында желілерді бір бірінен ажырату үшін, бірінші мысалда жуан Ethernet желісі туралы, ал екінші мысалда жіңішке Ethernet желісі турасында әңгіме өрбіген болатын.

2.2 кесте – Ethernet параметрлері.

10BASE5 жүйесінде магистралды кабель ретінде RG-11 кабелі пайдаланылады. Ал 10BASE2 жүйесі үшін көп жағдайда RG-58A/U пайдаланылады. RG-11 кабелі өте жоғарғы сенімділікпен, кедергіге қарсы қорғанысының жоғарылығымен сипатталады, алайда оның құны RG-58A/U кабелінің құнынан айтарлықтай жоғары.

10BASE5 және 10BASE2 жүйелеріндегі желілерді де қайталамасыз кабельдің бойымен беріліс ұзақтығы (сегменттің ұзындығы), бекеттердің максимал саны және олардың коаксиальды кабельге қосылу тәртібі бойынша жіктейді. Сонымен сегменттің максимал ұзындығы, яғни желі бөлімдерінің қосымша

күшейткіштерінсіз-ақ 10BASE5 жүйесі үшін 500м құрайды. Сегментке 100-ге дейінгі станцияларды қосуға рұқсат етіледі. Сегменттің соңында коаксиалдық кабельдің ұшында кері қайтарылған толқын эффектінің туындауын болдырмайтын терминаторлар орналасадаы. Терминатор коаксиалдық кабель сияқты 50 Ом толқындық кедергіге ие. Беруші ортаға станцияны қосу үшін арнайы қабылдаушы-беруші (трансивер) және адаптер қолданылады. Трансивер кабельден келіп түсетін электрлік сигналдарды қабылдауды және күшейтуді және оларды кері қарай коаксиалдық кабельге және желілік адаптерге беруді қамтамасыз етіп, ортамен байланыс модулінің қызметін орындайды. Желінің сенімділігін жоғарылату үшін трансиверде электрлік тізбектерді гальваникалық шешу жүргізіледі. Өткізгіштердің төрт жұбынан тұратын арнайы кабельдің және DB-15 ажыратқысының көмегімен трансивер жұмысшы станцияның ішіне орнатылған желілік адаптермен байланысқан. Өткізгіштердің алғашқы жұбы сигналдарды адаптерге жіберу үшін, екіншісі – қабылдау үшін қолданылады. Өткізгіштердің үшінші жұбы кадрлардың соғылысуын индикациялау үшін, ал соңғысы – трансиверге қоректі беру үшін қолданылады.

Адаптер мен трансивердің арасындағы интерфейстік кабельдің ұзындығы 50 метрге дейін жетеді. Бұл бір бөлмеден екіншісіне әдетте арнайы монтаждық қораптарда салынатын негізгі кабельді қозғамастан, станцияның орналасқан жерін үлкен шектерде ауыстыруға мүмкіндік береді. Бөлменің ішінде көбінесе транссиверлік кабель қолданылады. Интерфейстік кабельдің адаптерге қосылуы AUI интерфейсінің және стандарттық 15-жанаспалы DB-15-ның көмегімен іске асырылады.

10BASE2 жүйесінің желілері үшін сегменттің барынша көп ұзындығы 185 метрді құрайды, бірақ желілік адаптерлердің кейбір түрлері үшін бұл параметрді 200-ге дейін көбейтуге рұқсат етіледі.

Сегментке қосылатын станциялардың барынша көп саны 30-дан артық болмауы тиіс. Станцияның қосылуы 50 Ом толқындық кедергісі бар T-BNC-коннекторлардың көмегімен іске асады.

Т-коннектор бір жағымен желілік адаптерге қосылатын, ал екнші жағымен BNC-коннектор арқылы коаксиалдық кабельге қосылатын шағын үштік болып табылады.

BNC-коннекторлар коаксиалдық кабельге жабыстыру, қысу немесе бұрау жолымен қосылады. Соңғы екі жағдайда арнайы монтаждық аспап қолданылады. Аяқталған жұмысшы станциясының еркін ұшында кабельдің толқындық кедергісіне тең толқындық кедергісі бар шағын бітеме болып табылатын арнайы терминатор орналасуы тиіс.

Терминатор коаксиалдық кабельдің ұштарындағы сигналдарды жұту үшін және кері қайтарылған толқын эффектін болдырмау үшін қолданылады. Терминаторлардың бірі жерге ұластырылған болуы тиіс. Әйтпесе желі тұрақсыз жұмыс істейтін болады.

10BASE2 желісіне арналған желілік адаптер бірге орнатылған кабылдаушы-берушінің болуын болжайды. Желілік адаптерлердің көпшілігінде бірегейлендіру мақсатында сәйкес ажыратқылары бар және 10BASE2 желісінде, 10BASE5 желісінде де қолданыла алатындығын айта кету керек. Адаптерлер автономдық түрде жасалуы мүмкін және компьютерге RS-232С интерфейсінің көмегімен қосыла алады және компьютердің жүйелік шинасына бірге орнатыла алады. Ethernet автономдық адаптерлері бірге орнатылатын адаптерлерге қарағанда біршама қымбат тұрады және әдетте адаптерді компьютердің ішіне орналастыру мүмкін болмаған жағдайда қолданылады.

Жалпы алғанда, салыстырмалы арзан кабельді қолданудың және трансиверлердің болмауының есебінен Ethernet 10BASE2 желісінің бағасы Ethernet 10BASE5 желісімен салыстырғанда төмен болып табылады.

Арнайы қайталағыштарды қолданып желінің бесеуге дейінгі сегменттерін өзара біріктіруге болады. Бұл жағдайда Ethernet 10BASE5 желісінің барынша көп ұзындығы 2,5 шақырымды құрайды, ал Ethernet 10BASE2 желісінің барынша көп ұзындығы – 1 шақырым. Репитерлер әртүрлі конфигурациядағы – сызықтық немесе тармақталған желілерді құрай отырып, сегменттің еркін бөлігінде орналаса алады.

Бұдан басқа, қайталаушылар желілерді қалың және жіңішке кабельдермен біріктіруге мүмкіндік береді. Қазіргі кезде бірнеше сегменттерді жұлдыз тәріздес құрылым түрінде біріктіруге мүмкндік беретін көптеген порттық қайталаушылар пайда болды. Осылайша, қайталаушылардың көмегімен жергілікті компьютерлік желінің топологиясы іске асырыла алады. Бұл кезде “5-4-3” деп аталатын ережені сақтау қажет. Осы ережеге сәйкес желінің бестен артық емес сегменттерін өзара біріктіруге болады, бұл үшін төрт қайталаушы қолданылады. Үш сандары бес сегменттің үшеуіне желінің түйіндері қосыла алатындығын көрсетеді.

Желілік құралдардың және ең алдымен адаптерлердің жетілдірілуі жергілікті компьютерлік желілердің беруші ортасы ретінде өткізгіштердің есулі қоссымын кеңінен қолдануға мүмкіндік берді.

Мысалы, Ethernet желісінің шеңберінде және сәйкесінше ІЕЕЕ 802,3 стандартында беруші орта ретінде 3 санаттағы өткізгіштердің есулі қоссымын және ұзындығы 100 метрге дейінгі кабельді қолдануды анықтайтын 10BASE-Т спецификациясы жасап шығарылды. Желінің негізгі құрылымдық элементі болып жұмысшы станциялар радиалдық түрде қосылатын концентратор (HUB) табылады.

Бірнеше концентраторларды қолдана отырып, біршама күрделі конфигурациялы желіні жасауға болады. Өткізгіштердің есулі қоссымын концентратормен және желілік адаптермен қосу үшін стндарттық RJ45 телефондық ажыратқылар қолданылады. Өзінің құрылымы және қызметтік сипаттамалары бойынша станцияның адаптері коаксиалдық кабельге арналған адаптерлермен үйлесімді. Осыған байланысты қазіргі кезде бірегейлендіру мақсатында көбінесе DB-15, BNC және RJ-45 ажыратқыларымен жабдықталған Ethernet 10BASE5/2/Т әмбебап желілік адаптерлері шығарылады.

Ethernet желілерінің тиімділігін ары қарай жоғарылату әдеттегі концентраторлардан айырмашылығы желінің сегменттерін дестелерді коммутациялау интерфейсі арқылы бірге байланыстырылған жеке желілер

ретінде қарастыруға мүмкіндік беретін коммутациялаушы концентраторлардың қолданылуымен байланыстырылады. Коммутациялаушы концентратор әрбір қосылатын портқа: қабылданатын және жіберілетін дестелерге арналған екі буфермен жабдықталған. Осының арқасында коммутациялаушы концентратор абоненттердің әртүрлі жұптарының арасында біруақытта дестелерді қабылдай және жібере отырып, дестелерді коммутациялау түйініне ұқсас жұмыс істейді. Бұл өнімділікті жоғарылатумен қатар, дестелердің соқтығысуын болдырмауға мүмкіндік береді. Мұндай технологияны қолданатын компьютерлік желілер Switch Ethernet атауын алған.

Сондай-ақ Ethernet желісінің жаңа технологиялық даму бағыты болып, 10 Мбит/с беру жылдамдығы бар Ethernet 10BASE-F оптоталшықты желісі табылады. Беруші орта ретінде 50- немесе 100-микронды оптоталшықты кабель қолданылады. Бір сәуленің (сегменттің) барынша көп ұзындығы 2100 метрді құрайды.

Base – 5 стандарты

Кабель барлық станцияларға арналған моноарна ретінде қолданылады. Кабельдің сегментінің барынша көп ұзындығы 500 метр (қайталаушылары жоқ) және ұштарында кабель бойымен таралатын сигналдарды жұтатын және кері қайтарылған сигналдардың туындауына кедергі жасайтын кедергісі 50 Ом келісуші терминаторлар болуы тиіс. Терминаторлар (“бітемелер”) болмаған жағдайда кабельде тұрып қалған толқындар пайда болады, сондықтан бір түйіндер қуатты сигналдарды алады, ал басқалары – қабылдануы мүмкін болмайтындай әлсіз сигналдарды алады.

Станция кабельге қабылдаушы-берушінің – трансивердің (transmitter + receiver = transceiver) көмегімен қосылуы тиіс. Трансивер тікелей кабельде орнатылады және компьютердің желілік адаптерінен қоректенеді. Трансивер желілік адаптермен ұзындығы 50 метрге дейінгі, 4 есулі қоссымнан тұратын AUI (Attachment Unit Interface) интерфейстік кабелімен қосылады.

AUI интерфейсіне қосылу үшін DB-15 ажыратқысы қолданылады. Бір сегменті 100-ден артық емес трансиверлердің қосылуына рұқсат етіледі, бұл кезде трансивермен қосылулардың арақашықтығы 2,5 метрден кем болмауы тиіс, бұл трансиверлердің қосылу нүктелерін білдіреді.

Трансивер дегеніміз – келесі қызметтерді орындайтын желілік адаптердің бөлігі.

- деректерді кабельден кабельге беру және қабылдау

- кабельдегі коллизияларды анықтау

- кабельдің және адаптердің қалған бөліктерінің арасындағы электрлік шешілу

- адаптердің дұрыс емес жұмысынан кабельді қорғау

10Base-5 стандарты желіде арнайы құрылғының – қайталаушының (repeator) қолданылу мүмкіндігін анықтайды. Қайталаушы кабельдің бірнеше сегменттерін бір желіге біріктіру, және сонымен желінің жалпы ұзындығын көбейту үшін қызмет етеді. Қайталаушы кабельдің бір сегментінен сигналдарды қабылдайды және импульстардың формасы мен қуаттылығын жақсарта отырып, және де импульстерді синхрондай отырып, оларды басқа сегментте бит бойынша синхронды қайталайды. Қайталаушы кабель сегменттеріне жалғасатын екі (немесе бірнеше) трансиверлерден, және де өзінің такттік генераторы бар қайталау блогынан тұрады.

Стандарт желіде 4-тен артық емес қайталаушыларды, сәйкесінше 5-тен артық емес кабель сегменттерін қолдануға рұқсат етеді. Кабель сегментінің барынша көп ұзындығы 500 м болған кезде бұл 10Base-5 желісінің барынша ұзындығын - 2500 м береді. 5 сегменттің 3-уі ғана жүктелген, яғни соңғы түйіндер қосылған болуы мүмкін. Ethernet 10Base-5 желісіндегі қайталаушыларды қолдану ережесі “5-4-3 ережесі” деген атауға ие болған: 5 сегмент, 4 қайталаушы, 3 жүктелген сегменттер. Қайталаушылардың шектелген саны олар енгізетін сигналдардың таралуының қосымша бөгелуімен түсіндіріледі. Қайталаушыларды қолдану коллизияларды сенімді тану үшін ең аз ұзындықтағы, яғни 72 байт немесе 576 биттегі кадрды беру уақытынан аспауы тиіс сигналдың қос таралу уақытын көбейтеді.

Әрбір қайталаушы сегментке өзінің бір трансиверімен қосылады, сондықтан жүктелген сегментке 99-дан артық емес түйіндерді қосуға болады. 10Base-5 желісіндегі соңғы түйіндердің барынша көп саны осылайша 99*3=297 түйінді құрайды.

10Base-5 стандартының жетістіктеріне жатады:

- кабельдің сыртқы әсерлерден жақсы қорғалғандығы;

- түйіндердің арасындағы салыстырмалы үлкен қашықтық;

- AUI кабельінің ұзындығы шегінде жұмысшы станцияның қарапайым орын ауыстыру

мүмкіндігі;

10Base-5-тің кемшіліктері болып табылады:

- кабельдің жоғары бағасы;

- оның қаттылығының салдарынан оны салудың қиындығы;

- кабельді бітеу үшін арнайы аспаптың қажеттілігі;

- кабель зақымдалған кезде немесе нашар қосылыс болған кезде барлық желінің жұмысының

тоқтауы;

- кабельді орнатудың барлық мүмкін жерлеріне кабельді жеткізуді алдын ала қарастыру

қажеттілігі.

Base-2 стандарты.

10Base-2 стандарты беруші орта ретінде орталық мыс өткізгішінің диаметрі 0,89 мм және сыртқы диаметрі шамамен 5 мм коаксиалдық кабельді қолданады. Кабельдің 50 Ом толқындық кедергісі бар. Мұндай сипаттамаларға RG-58/U, RG58 A/U, RG-58 C/U маркаларының кабельдері ие.

Қайталаушысы жоқ сегменттің барынша көп ұзындығы 185 м құрайды, сегменттің ұштарында 50 Омдық келісуші терминаторлар болуы тиіс. Жіңішке коаксиалдық кабель жуанға қарағанда арзандау, сондықтан 10Base-2 желісін кейде Cheapernet (cheaper - арзандау) желісі деп атайды. Бірақ арзан болғандығы үшін сапасы нашарлайды – “жіңішке” коаксилдың бөгеуілдерден қорғалуы нашар, механикалық беріктігі нашар және өткізу жолағы жіңішкелеу.

Станциялар кабельге жоғары жиіліктегі BNC Т-коннектордың көмегімен қосылады, ол бір ұшы желілік адаптерге қосылатын, ал қалған екеуі – кабель үзілістерінің екі ұштарымен жалғасатын үштік болып табылады. Бір сегментке қосылатын станциялардың барынша көп саны – 30. Станциялардың арасындағы ең аз қашықтық – 1 м. Кабельдің 1 м қадаммен түйіндерді қосуға арналған белгілемесі бар.

10Base-2 стандарты сондай-ақ қолданылуы “5-4-3 ережесіне” сәйкес болуы тиіс қайталаушыларды қолдануды көздейді. Бұл жағдайда желінің барынша көп ұзындығы 5*185=925 м болады. Бұл шектеу 2500 метрлік жалпы шектеулерге қарағанда күштірек болып табылатындығы көрініп тұр.

10Base-2 стандарты 10Base-5 стандартына өте жақын. Бірақ ондағы трансиверлер жіңішке кабельдің желілік адаптердің платасының шығушы ажыратқысына тікелей қосыла алатындығының есебінен желілік адаптерлермен біріктірілген. Кабель бұл жағдайда желілік адаптерде “ілініп тұр”, бұл компьютерлердің физикалық қозғалысын қиындатады.

Бұл стандарттың іс жүзінде іске асырылуы кабельдік желі үшін ең қарапайым шешімге алып келеді, өйткені комьютерлерді жалғастыру үшін тек желілік адаптерлер, Т-коннекторлар және 50 Омдық терминаторлар ғана қажет болады. Дегенмен кабельдік қосылыстардың бұл түрі апаттар мен зақымдалуларға көп ұшырайды: кабель “жуан” коаксилге қарағанда бөгеуілдерге сезімтал, моноарнада механикалық қосылыстардың көп мөлшері бар, қолданушылардың ажыратқыларға қолдары жетеді және моноарнаның тұтастығын бұзуы мүмкін.

10Base-5 және 10Base-2 стандарттарының ортақ кемшіліктері болып моноарнаның жағдайы туралы оперативтік ақпараттың болмауы табылады. Зақымдалу бірден анықталады (желі жұмыс істемей қалады), бірақ кабельдің істен шыққан бөлігін іздеу үшін арнайы аспап - кабельдік тесттеуші қажет.

Base-Т стандарты.

Стандарт 1991 жылы қабылданған және 802.3і белгілемесін алған.

10Base-Т желілері орта ретінде экрандалмаған есулі қоссымды (Unshielded Twisted Pair, UTP) қолданады. 3 санаттағы (санат кабельдің өткізу жолағын, NEXT қиылыстағы жеткізу шамасын және оның сапасының кейбір басқа да параметрлерін анықтайды) экрандалмаған жұптың негізіндегі көпжұпты кабельді телефондық компаниялар ғимарат ішіндегі телефон аппараттарын қосу үшін бұрыннан қолданып келеді. Бұл кабель Voice Grade деп аталады, ол оның дауыстарды беруге арналғандығын көрсетеді.

Соңғы түйіндер “нүкте-нүкте” топологиясы бойынша арнайы құрылғы – көппорттық қайталаушымен екі есулі қоссымның көмегімен қосылады. Бір есулі қоссым деректерді станциядан қайталаушыға беру үшін, ал екіншісі – деректерді қайталаушыдан станцияға беру үшін қажет.

Бұл жағдайда көппорттық қайталаушылар әдетте концентраторлар (hub немесе concentrator) деп аталады. Концентратор оның порттарына қосылған есулі қоссымдардың барлық кесінділерінде сигналдарды қайталаушының қызметін орындайды, сондықтан деректерді берудің біртұтас ортасы түзіледі – логикалық моноарна (логикалық ортақ шина). Стандарт деректерді берудің биттік жылдамдығын 10 Мбит/с және 3 санаттан төмен емес сападағы есулі қоссым болған жағдайда 100м-ден артық емес тікелей байланыстырылған екі түйіндердің арасындағы есулі қоссымның кесіндісінің барынша көп қашықтығын анықтайды. Бұл қашықтық есулі қоссымның өткізу жолағымен анықталады – 100 м ұзындықта ол манчестер кодын қолдану кезінде деректерді 10 Мбит/с жылдамдықпен беруге мүмкіндік береді.

10Base-Т концентраторларын бір бірімен соңғы түйіндерді қосуға арналған порттардың көмегімен қосуға болады.

CSMA/CD кіру процедурасын іске асыру кезінде станциялардың синхрондалуын қамтамасыз ету үшін және станциялардың коллизияларды сенімді тануы үшін желінің екі станцияларының арасындағы концентраторлардың барынша көп саны, атап айтқанда 4, стандартта анықталған. Бұл ереже “4 хаб ережесі” атауына ие болған, және ол коаксиалдық желілерде қолданылатын “5-4-3 ережесін” алмастырады. Станциялардың көп саны бар 10Base-Т желісін жасау кезінде концентраторларды бір бірімен тармақ тәріздес құрылымды түзе отырып, иерархиялық әдіспен қосуға болады.

10Base-Т желісіндегі станциялардың жалпы саны 1024 жалпы шектен аспауы тиіс, және физикалық деңгейдің осы түрі үшін бұл санға шыныменде қол жеткізуге болады. 2500 м желінің барынша көп ұзындығы желінің кез-келген екі соңғы түйіндерінің арасындағы барынша көп қашықтық ретінде түсініледі (“желінің барынша көп диаметрі”). Желінің кез-келген екі түйіндерінің арасында 4-тен артық қайталаушылар болмауы тиіс, 10Base-Т желісінің барынша көп диаметрі 5*100=500 м құрайды.

10Base-Т стандартында соңғы түйіннің трансивері мен қайталаушының портын жалғастыратын есулі қоссымның екі кесіндісінің физикалық жұмысқа қабілеттігін тесттеу процедурасы анықталған. Бұл

процедура байланыстылық тесті (link test) деп аталады, және ол әрбір есулі қоссымның арасындағы жіберуші мен қабылдаушының арасында манчестерлік кодтың J және K арнайы импульстерінің әрбір 16 мс беруге негізделген. Егер тест өтпесе, онда порт бұғатталады және мәселелі түйінді желіден өшіреді. J және K кодтары кадрларды беру кезінде тыйым салынған болып табылғандықтан, тесттік тізбектер ортаға қолжеткізу алгоритмінің жұмысына әсер етпейді.

Соңғы түйіндердің арасында түйіндердің жұмысын бақылай алатын және желіден дұрыс жұмыс істемейтіндерді оқшаулайтын белсенді құрылғылардың пайда болуы 10Base-Т технологиясының қолдануда күрделі болып табылатын коаксиалдық желілермен салыстырғанда басты артықшылығы болып табылады. Концентраторлардың арқасында Ethernet желісі істен шығуға орнықты жүйенің кейбір сипаттамаларына ие болды.