Стандартные сегменты Ethernet

Аппаратура 10BASE-T

Стандарт 10BASE-T определяет сегмент Ethernet на основе неэкранированных витых пар (UTP) категории 3 и выше с топологией пассивная звезда (Twisted-Pair Ethernet). Это самый поздний стандарт Ethernet на основе электрического кабеля (развивается с 1990 года). Он считается перспективным, и практически вытеснил сегменты 10BASE5 и 10BASE2.

Данный тип сегмента Ethernet имеет все преимущества и недостатки пассивной звезды.

С одной стороны, он заметно дороже шинного сегмента 10BASE2, так как требует обязательного применения концентратора (хаба). Суммарное количество кабеля, необходимого для объединения такого же количества компьютеров, оказывается гораздо больше, чем в случае шины. С другой стороны, обрыв кабеля не приводит к отказу всей сети, монтаж, а также диагностика неисправности сети проще. Кроме того, важно и то, что к каждому компьютеру подводится один кабель, а не два, как в случае 10BASE2, не нужно применять также внешние терминаторы и заземлять сеть.

Однако главное преимущество 10BASE-T в том, что только данный стандарт благодаря использованию передачи "точка-точка" позволяет выполнить плавный перевод сети Ethernet в сеть Fast Ethernet. Подробнее об этом – в конце данной главы.

В сегменте 10BASE-T передача сигналов осуществляется по двум витым парам проводов, каждая из которых передает только в одну сторону (одна пара – передающая, другая – принимающая). Кабелем, содержащим такие двойные витые пары, каждый из абонентов сети присоединяется к концентратору (хабу), использование которого в данном случае в отличие от рассмотренных ранее обязательно. Концентратор производит смешение сигналов от абонентов для реализации метода доступа CSMA/CD, то есть в данном случае реализуется топология пассивная звезда (рис. 11.9), которая, как уже отмечалось, равноценна топологии шина.

Использование двух встречно направленных витых пар упрощает задачу детектирования коллизий. Коллизия детектируется тогда, когда имеется входной сигнал во время передачи.

Рис. 11.9. Подключения абонентов 10BASE-T с помощью витой пары

Возможно соединение нескольких концентраторов между собой для получения древовидной структуры. Каждый концентратор помимо обычных портов для присоединения абонентов содержит порт расширения "UpLink", который служит для присоединения к концентратору более высокого уровня. Но концентраторы могут соединяться между собой и через обычные порты (рис. 11.10). Общее правило выбора конфигурации в данном случае выглядит так: между двумя абонентами не может быть больше четырех концентраторов.

Рис. 11.10. Соединение абонентов 10BASE-T с помощью концентраторов

Гальваническая развязка осуществляется аппаратурой адаптеров и имеет типовое напряжение пробоя изоляции 100 В, что соответствует параметрам 10BASE2.

Длина соединительного кабеля между адаптером и концентратором не должна превышать 100 метров (минимальная длина – 2,5 м), что часто накладывает существенные ограничения на размещение компьютеров. Кабель применяется гибкий, диаметром около 6 мм. Из четырех витых пар, входящих в кабель, используются только две. Наиболее распространенный тип кабеля – это кабель EIA/TIA категории 3. Но в настоящее время рекомендуется использовать более качественный кабель категории 5 (или даже выше), который позволяет без проблем переходить на Fast Ethernet. Популярен кабель марки AWG 22-26.

Кабели присоединяются к адаптеру и к концентратору 8-контактными разъемами типа RJ-45 (рис. 11.11), внешне похожими на обычные телефонные разъемы, в которых используются только четыре контакта. Назначение контактов разъема приведено в табл. 11.2. Провода передающей пары обозначены TX+ и TX-, а приемной пары – RX+ и RX-.

Монтаж и обслуживание неэкранированных кабелей с витыми парами (UTP-кабелей) гораздо проще, чем коаксиальных кабелей, так как они не имеют металлической оплетки. UTP-кабели стоят примерно вдвое дешевле, чем тонкий коаксиальный кабель, но при этом надо учитывать, что в случае топологии пассивная звезда кабеля обычно требуется гораздо больше, чем при топологии шина.

Рис. 11.11. Разъем RJ-45

Передача по витым парам ведется дифференциальными сигналами с целью увеличения помехоустойчивости сети, то есть ни один из проводов этих витых пар не заземляется. В отличие от сегментов с коаксиальным кабелем пользователю не надо ни использовать внешние терминаторы, ни заземлять кабель, достаточно всего лишь обеспечить заземление компьютеров сети.

В сети 10BASE-T применяются два вида соединения проводов кабеля (рис. 11.12). Если надо объединить в сеть всего два компьютера, то можно обойтись вообще без концентратора, применив так называемый перекрестный кабель (crossover cable), который соединяет передающие контакты одного разъема RJ-45 с приемными контактами другого разъема RJ-45 и наоборот. А для связи компьютеров с концентратором обычно используется прямой кабель (direct cable), в котором соединяются между собой одинаковые контакты обоих разъемов. На такой прямой кабель рассчитано большинство концентраторов. Надо, правда, учитывать, что иногда перекрестное соединение имеется внутри порта концентратора

Рис. 11.12. Соединение проводов прямого и перекрестного кабелей сегмента 10BASE-T

Необходимо также принимать во внимание и то, что кабель, соединяющий между собой два концентратора через обычные порты, должен быть перекрестным (на рис. 11.10 он помечен буквой "х"). А вот кабель, соединяющий специальный расширительный порт одного концентратора (UpLink) с нормальным портом другого концентратора должен быть прямым.

Стоит отметить, такую особенность адаптеров и концентраторов,рассчитанных на работу с витой парой, как наличие в них встроенного контроля правильности соединения сети.В отсутствии передачи информации они периодически (раз в 16,8 мс) передают тестовые импульсы (NLP– Normal Link Pulse), по наличию которых на приемном конце определяется целостность кабеля. Для визуального контроля правильности соединений предусмотрены специальные светодиоды "Link", которые горят при правильном соединении аппаратуры. Это очень удобно и выгодно отличает сегмент 10BASE-T от 10BASE2 и 10BASE5, где подобная функция из-за шинной структуры в принципе не может быть предусмотрена, так как в них все абоненты соединены параллельно.

Минимальный набор оборудования для сети на витой паре включает в себя следующие элементы:

• сетевые адаптеры (по числу объединяемых в сеть компьютеров), имеющие UTP-разъемы RJ-45 ;
• отрезки кабеля с разъемами RJ-45 на обоих концах (по числу объединяемых компьютеров);
• один концентратор, имеющий столько UTP-портов с разъемами RJ-45, сколько необходимо объединить компьютеров.