Вторая модель, применяемая для оценки
Вторая модель, применяемая для оценки конфигурации Ethernet, основана на точном расчете временных характеристик выбранной конфигурации сети. Эта модель иногда позволяет выйти за пределы жестких ограничений модели 1. Применение модели 2 необходимо в том случае, когда размер проектируемой сети близок к максимально допустимому.
В модели 2 используются две системы расчетов:
- первая система предполагает вычисление двойного (кругового) времени прохождения сигнала по сети и сравнение его с максимально допустимой величиной;
- вторая система проверяет допустимость величины получаемого межпакетного временного интервала, межпакетной щели (IPG – InterPacket Gap) в сети.
При этом вычисления в обеих системах расчетов ведутся для наихудшего случая, для пути максимальной длины, то есть для такого пути передаваемого по сети пакета, который требует для своего прохождения максимального времени.
При первой системе расчетов выделяются три типа сегментов:
начальный сегмент, соответствует началу пути максимальной длины;
конечный сегмент расположен в конце пути максимальной длины;
промежуточный сегмент входит в путь максимальной длины, но не является ни начальным, ни конечным.
Промежуточных сегментов в выбранном пути может быть несколько, а начальный и конечный сегменты при разных расчетах могут меняться местами друг с другом. Выделение этих трех типов сегментов позволяет автоматически учитывать задержки сигнала на всех концентраторах, входящих в путь максимальной длины, а также в приемопередающих узлах адаптеров.
Вторая модель для сети Fast Ethernet, как и в случае Ethernet, основана на вычислении суммарного двойного времени прохождения сигнала по сети. В отличие от второй модели, используемой для оценки конфигурации Ethernet, здесь не проводится расчетов величины сокращения межпакетного интервала (межпакетной щели, IPG). Это связано с тем, что даже максимальное количество репитеров и концентраторов, допустимых в Fast Ethernet (два), в принципе не может вызвать недопустимого сокращения межпакетного интервала.
Для расчетов в соответствии со второй моделью сначала надо выделить в сети путь с максимальным двойным временем прохождения и максимальным числом репитеров (концентраторов) между компьютерами, то есть путь максимальной длины. Если таких путей несколько, то расчет должен производиться для каждого из них.
Расчет в данном случае ведется на основании таблицы 14.5.
| Два абонента TX/FX | - | 100 |
| Два абонента T4 | - | 138 |
| Один абонент T4 и один TX/FX | - | 127 |
| Сегмент на кабеле категории 3 | 1,14 | 114 (100 м) |
| Сегмент на кабеле категории 4 | 1,14 | 114 (100 м) |
| Сегмент на кабеле категории 5 | 1,112 | 111,2 (100 м) |
| Экранированная витая пара | 1,112 | 111,2 (100 м) |
| Оптоволоконный кабель | 1,0 | 412 (412 м) |
| Репитер (концентратор) класса I | - | 140 |
| Репитер (концентратор) класса II с портами TX/FX | - | 92 |
| Репитер (концентратор) класса II с портами T4 | - | 67 |
Вторая модель, применяемая для оценки конфигурации Ethernet, основана на точном расчете временных характеристик выбранной конфигурации сети. Эта модель иногда позволяет выйти за пределы жестких ограничений модели 1. Применение модели 2 необходимо в том случае, когда размер проектируемой сети близок к максимально допустимому.
В модели 2 используются две системы расчетов:
- первая система предполагает вычисление двойного (кругового) времени прохождения сигнала по сети и сравнение его с максимально допустимой величиной;
- вторая система проверяет допустимость величины получаемого межпакетного временного интервала, межпакетной щели (IPG – InterPacket Gap) в сети.
При этом вычисления в обеих системах расчетов ведутся для наихудшего случая, для пути максимальной длины, то есть для такого пути передаваемого по сети пакета, который требует для своего прохождения максимального времени.
При первой системе расчетов выделяются три типа сегментов:
начальный сегмент, соответствует началу пути максимальной длины;
конечный сегмент расположен в конце пути максимальной длины;
промежуточный сегмент входит в путь максимальной длины, но не является ни начальным, ни конечным.
Промежуточных сегментов в выбранном пути может быть несколько, а начальный и конечный сегменты при разных расчетах могут меняться местами друг с другом. Выделение этих трех типов сегментов позволяет автоматически учитывать задержки сигнала на всех концентраторах, входящих в путь максимальной длины, а также в приемопередающих узлах адаптеров.
Вторая модель для сети Fast Ethernet, как и в случае Ethernet, основана на вычислении суммарного двойного времени прохождения сигнала по сети. В отличие от второй модели, используемой для оценки конфигурации Ethernet, здесь не проводится расчетов величины сокращения межпакетного интервала (межпакетной щели, IPG). Это связано с тем, что даже максимальное количество репитеров и концентраторов, допустимых в Fast Ethernet (два), в принципе не может вызвать недопустимого сокращения межпакетного интервала.
Для расчетов в соответствии со второй моделью сначала надо выделить в сети путь с максимальным двойным временем прохождения и максимальным числом репитеров (концентраторов) между компьютерами, то есть путь максимальной длины. Если таких путей несколько, то расчет должен производиться для каждого из них.
Расчет в данном случае ведется на основании таблицы 14.5.
| Два абонента TX/FX | - | 100 |
| Два абонента T4 | - | 138 |
| Один абонент T4 и один TX/FX | - | 127 |
| Сегмент на кабеле категории 3 | 1,14 | 114 (100 м) |
| Сегмент на кабеле категории 4 | 1,14 | 114 (100 м) |
| Сегмент на кабеле категории 5 | 1,112 | 111,2 (100 м) |
| Экранированная витая пара | 1,112 | 111,2 (100 м) |
| Оптоволоконный кабель | 1,0 | 412 (412 м) |
| Репитер (концентратор) класса I | - | 140 |
| Репитер (концентратор) класса II с портами TX/FX | - | 92 |
| Репитер (концентратор) класса II с портами T4 | - | 67 |
Затем задержки сегментов, входящих в путь максимальной длины, надо просуммировать и прибавить к этой сумме величину задержки для приемопередающих узлов двух абонентов (это три верхние строчки таблицы) и величины задержек для всех репитеров (концентраторов), входящих в данный путь (это три нижние строки таблицы).
Суммарная задержка должна быть меньше, чем 512 битовых интервалов. При этом надо помнить, что стандарт IEEE 802.3u рекомендует оставлять запас в пределах 1 – 4 битовых интервалов для учета кабелей внутри соединительных шкафов и погрешностей измерения. Лучше сравнивать суммарную задержку с величиной 508 битовых интервалов, а не 512 битовых интервалов.
Все задержки, приведенные в таблице, даны для наихудшего случая. Если известны временные характеристики конкретных кабелей, концентраторов и адаптеров, то практически всегда предпочтительнее использовать именно их. В ряде случаев это может дать заметную прибавку к допустимому размеру сети.
Пример расчета по второй модели для сети, показанной на рис. 14.7. Здесь существуют два максимальных пути: между компьютерами (сегменты А, В и С) и между верхним (по рисунку) компьютером и коммутатором (сегменты А, В и D). Оба эти пути включают в себя два 100-метровых сегмента и один 5-метровый. Предположим, что все сегменты представляют собой 100BASE-TX и выполнены на кабеле категории 5. Для двух 100-метровых сегментов (максимальной длины) из таблицы следует взять величину задержки 111,2 битовых интервалов.
Для 5-метрового сегмента при расчете задержки, умножается 1,112 (задержка на метр) на длину кабеля (5 метров): 1,112 * 5 = 5,56 битовых интервалов.
Величина задержки для двух абонентов ТХ из таблицы – 100 битовых интервалов.
Из таблицы величины задержек для двух репитеров класса II – по 92 битовых интервала.
Суммируются все перечисленные задержки:
111,2 + 111,2 + 5,56 + 100 + 92 + 92 = 511,96
это меньше 512, следовательно, данная сеть будет работоспособна, хотя и на пределе, что не рекомендуется.
Для гарантии лучше несколько уменьшить длину кабелей или взять кабели, имеющие меньшую задержку (см. табл. 2.3). Например, при использовании кабеля AT&T 1061 (NVP = 0,7, tз = 0,477) получаются следующие величины задержек для 100-метровых сегментов: (0,477 * 2) * 100 = 95,4 битовых интервалов (умножение на два необходимо, чтобы получить двойное время прохождения), а для 5-метрового сегмента – 4,77 битовых интервалов. Суммарная задержка при этом составит:
95,4 + 95,4 + 4,77 + 100 + 92 + 92 = 483,57,
то есть гораздо меньше 512 и даже 508, что означает полностью работоспособную сеть.
Пользуясь моделью 2, можно обойти некоторые ограничения модели 1, так как модель 1 строится из расчета на наихудший случай. Например, в сети может присутствовать больше двух концентраторов класса II или больше одного концентратора класса I, а кабель, соединяющий концентраторы, может быть длиннее 5 метров.
На рис. 14.8 показана сеть, содержащая три концентратора класса II, соединенных между собой отрезками кабеля длиной по 10 метров. Компьютеры соединены с концентраторами сегментами 100BASE-TX длиной по 50 метров. Расчет двойного времени прохождения для этого случая.
- Каждый из трех концентраторов класса II с портами ТХ даст задержку 92 битовых интервала. Суммарная задержка концентраторов составит 276 битовым интервалам.
- Для двух соединительных кабелей между концентраторами задержка равна 2 * 1,112 * 10 = 22,24 битовых интервала.
- Для двух сегментов ТХ по 50 метров задержка составит 2 * 1,112 * 50 = 111,2 битовых интервала.
- Для двух абонентов TX задержка будет равна 100 битовым интервалам.
- Итого суммарная задержка: 276 + 22,24 + 111,2 + 100 = 509,44 битовых интервала.
Рис. 14.8. Пример работоспособной конфигурации сети, нарушающей правила модели 1
Данная сеть работоспособна. Но при этом надо учитывать, что каждый дополнительный концентратор класса II уменьшает общую допустимую длину кабеля на 92/1,112 = 82,7 метра. Сеть с четырьмя концентраторами не будет иметь смысла, так как на задержку в кабеле уже не остается почти никакого запаса (четыре концентратора дадут суммарную задержку в 92 * 4 = 368 битовых интервалов).
А теперь стоит посмотреть, какова будет максимальная величина сети Fast Ethernet. Для этого надо взять сеть с одним концентратором класса II и два сегмента 100BASE-FX. Элементарный расчет показывает, что при одинаковых сегментах длина каждого из них может достигать 160 метров (рис. 14.9), а общая длина сети составит 320 метров. Расчет двойного времени прохождения для этого случая будет выглядеть так:
92 + 100 + 2 * 1,0 * 160 = 512
Получается, что сеть работоспособна, хотя и на пределе. В данном случае важна только суммарная длина обоих кабелей. При уменьшении длины какого-нибудь из сегментов можно без потери работоспособности увеличить на точно такую же величину длину другого сегмента.
Если в приведенной на рис. 14.9 конфигурации используется концентратор класса I, а не концентратор класса II, то допустимая суммарная длина сегментов сокращается с 320 метров до 272 метров (расчет для этого случая очевиден). А согласно стандарту запаса лучше уменьшить суммарную длину кабеля на 1 – 4 метра, что даст снижение круговой задержки на 1 – 4 битовых интервала.
Рис. 14.9. Сеть Fast Ethernet максимальной длины
В заключение следует отметить, что модель 2 целесообразно применять в основном при наличии в сети оптоволоконных сегментов. На электрическом кабеле даже при большом желании довольно трудно создать сеть значительного размера.
Методы преодоления ограничений на размер сети в случае Fast Ethernet те же самые, что и в случае Ethernet: сокращение длины кабелей, уменьшение количества концентраторов, выбор марки кабеля с меньшей задержкой, использование коммутаторов, переход на полнодуплексный режим обмена, а также переход на другую сеть (например, FDDI).
