Που χρησιμοποιούνται στα τοπικά δίκτυα: Καλώδια Συνεστραμένων Ζευγών Ομοαξονικό Καλώδιο (Coaxial Cable) Καλώδια Οπτικών Ινών

Transcript

1 ΤΟΠΙΚΑ ΔΙΚΤΥΑ 1

2 Που χρησιμοποιούνται στα τοπικά δίκτυα: Καλώδια Συνεστραμένων Ζευγών Ομοαξονικό Καλώδιο (Coaxial Cable) Καλώδια Οπτικών Ινών 2

3 3

4 Ευρέως χρησιμοποιούμενα στα τοπικά δίκτυα υπολογιστών. 4 ζεύγη συνεστραμμένων χάλκινων αγωγών. Θωρακισμένα και αθωράκιστα. 4

5 Αθωράκιστα καλώδια συνεστραμμένων ζευγών. 4 ζεύγη συνεστραμμένων χάλκινων αγωγών. Μονωτικό περίβλημα σε κάθε ζεύγος. Εξωτερικό μονωτικό περίβλημα. 5

6 Θωρακισμένο καλώδιο συνεστραμμένων ζευγών με φύλλο αλουμινίου. 4 ζεύγη συνεστραμμένων χάλκινων αγωγών. Μονωτικό περίβλημα σε κάθε ζεύγος. Κάτω απο το εξωτερικό μονωτικό περίβλημα υπάρχει φύλλο αλουμινίου για τη θωράκιση. Υπάρχει γυμνό καλώδιο σε επαφή με το αλουμίνιο που λέγεται καλώδιο γείωσης. 6

7 Θωρακισμένο με χρήση μεταλλικού πλέγματος. 4 ζεύγη συνεστραμμένων χάλκινων αγωγών. Μονωτικό περίβλημα σε κάθε ζεύγος. Κάτω απο το εξωτερικό μονωτικό περίβλημα υπάρχει πλέγμα χαλκού για τη θωράκιση. Για τη γείωση χρησιμοποιείται ή γυμνό καλώδιο ή αν συστραφεί στην άκρη του το πλέγμα και κατόπιν γειωθεί. 7

8 Έχει θωράκιση με αλουμίνιο και σε κάθε ζεύγος και στο εξωτερικό περίβλημα. 8

9 Έχει θωράκιση αλουμινίου σε κάθε ζεύγος και θωράκιση πλέγματος κάτω απο το εξωτερικό περίβλημα. 9

10 Πάχος χάλκινου καλωδίου. Είδος καλωδίου: συμπαγές χαλκός ή ίνες χαλκού; Σύνθετη αντίσταση καλωδίου. Συχνότητα περιστροφής των καλωδίων στο ζεύγος. Είδος μόνωσης των καλωδίων και το είδος του εξωτερικού περιβλήματος. 10

11 Οι προδιαγραφές των καλωδίων συνεστραμμένων ζευγών είναι αντικείμενο πολλών προτύπων, με πιο σημαντικό το πρότυπο ΕΙΑ/ΤΙΑ 568- Α, (ΕΙΑ/ΤΙΑ, Electronic Industry Association /Telecommunications Industry Association), το οποίο ενσωματώνει πολλά προϋπάρχοντα συσχετιζόμενα πρότυπα. Το παραπάνω πρότυπο ορίζει την κατηγοριοποίηση των καλωδίων ανάλογα με τα παραπάνω χαρακτηριστικά, τα οποία χαρακτηρίζουν τη συμπεριφορά τους στις υψηλές συχνότητες. Στη συνέχεια θα αναλύσουμε τη συμπεριφορά των καλωδίων αυτών σε σχέση με την κατασκευή τους. 11

12 Διάφορες ηλεκτρικές συσκευές δημιουργούν ηλεκτρομαγνητικά πεδία τα οποία επιδρούν στους αγωγούς των καλωδίων, με αποτέλεσμα να δημιουργείται θόρυβος και λάθη στη μετάδοση των δεδομένων. 12

13 Εξασθένηση Υποθέτουμε ότι σ ένα καλώδιο έχουμε ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή, η οποία ερμηνεύεται ως θόρυβος. Σε κάθε ζεύγος, τα δύο σύρματα φέρουν ίσα και αντίθετα σήματα και τα δεδομένα στο δέκτη προκύπτουν από τη διαφορά των δυο σημάτων στα δυο καλώδια του ζεύγους. Έχοντας σα δεδομένο, ότι ο θόρυβος προστίθεται ισομερώς στον καθένα από τους δυο αγωγούς του ζεύγους, εκτελώντας τη διαφορά έχουμε το καθαρό σήμα. 13

14 Η εξασθένηση του σήματος, η οποία προκαλείται σε καλώδια συνεστραμμένων ζευγών, προκαλείται από τρείς παράγοντες: Το υλικό των αγωγών (χαλκός), έχει ωμική αντίσταση έτσι μέρος του σήματος χάνεται με μορφή θερμότητας. Το διηλεκτρικό, το οποίο χρησιμοποιείται, για να περικλείσει τους αγωγούς. Το επιδερμικό φαινόμενο (skin effect), που γίνεται εντονότερο όσο αυξάνεται η συχνότητα του διερχόμενου ρεύματος. Η εξασθένηση των σημάτων, η οποία συμβαίνει στα καλώδια αυτά, μας καθορίζει και το μέγιστο μήκος χρήσης αυτών των καλωδίων, χωρίς να μεσολαβεί εξοπλισμός. Σύμφωνα με το πρότυπο ΕΙΑ/ΤΙΑ 568-Α, η μέγιστη απόσταση, η οποία καλύπτεται από καλώδιο συνεστραμμένων ζευγών, είναι 100 μ. 14

15 Προκαλείται μεταξύ των κοντινών άκρων δυο συνεστραμμένων ζευγών (Near End Cross Talk, NEXT). Μπορούμε να πετύχουμε μείωση του παραπάνω μεγέθους με θωράκιση του κάθε ζεύγους, η οποία απομονώνει τα πεδία, που προκαλούνται από το κάθε ζεύγος ή με τη χρήση μεγαλύτερης συχνότητας συστροφής των καλωδίων στο κάθε ζεύγος. 15

16 Το πρότυπο ΕΙΑ/ ΤΙ Α 568- Α μας παρέχει κατηγοριοποίηση των αθωράκιστων καλωδίων συνεστραμμένων ζευγών (UTP), συμφωνά με τα παραπάνω αναφερθέντα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά και επιδόσεις τους. Όσο ανεβαίνουμε κατηγορία συναντάμε καλύτερα χαρακτηριστικά. 16

17 Αποτελείται από κεντρικό χάλκινο αγωγό, ο οποίος περικλείεται από μονωτική πλαστική ύλη, την οποία καλούμε διηλεκτρικό. Γύρω από το διηλεκτρικό και ομοαξονικά τοποθετημένη ως προς τον κεντρικό αγωγό βρίσκεται θωράκιση από μεταλλικό πλέγμα ή φύλλο αλουμινίου. Στην περίπτωση του αλουμινίου, υπάρχει και γυμνό καλώδιο γείωσης (drain wire). Το καλώδιο, τέλος, περικλείεται από εξωτερικό μονωτικό περίβλημα. 17

18 Ομοαξονικό Βασικής Ζώνης (thinnet, λεπτό) Μαύρου χρώματος 185 μέτρα απόσταση. Χρησιμοποιείται συνήθως για ψηφιακή μετάδοση. Ομοαξονικό Ευρείας Ζώνης (thicknet, χοντρό). Κίτρινου χρώματος. 500 μέτρα απόσταση. Χρησιμοποιείται συνήθως για αναλογική μετάδοση και καλωδιακή τηλεόραση. 18

19 Μειονέκτημα είναι η μεγάλη διάμετρος (δυσκολία να περάσει μέσα από τα κανάλια ενός τοίχου δυσκαμψία). Έχει μεγαλύτερη χωρητικότητα από ένα καλώδιο χάλκινο και την μέγιστη απόσταση αλλά κοστίζει περισσότερο. Χρειάζεται αναμεταδότες ενισχυτές για μεταφορά σήματος σε μεγάλες αποστάσεις. Ασφαλέστερο από το χάλκινο καλώδιο. 19

20 Χρησιμοποιείται, κυρίως, όπου οι αποστάσεις είναι μεγάλες και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί το καλώδιο συνεστραμμένων ζευγών και όπου οι απαιτήσεις σε ρυθμούς μετάδοσης είναι αρκετά αυξημένες. Σκεφτείτε, ότι μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε οπτική ίνα για να καλύψουμε απόσταση 5Km και οι ρυθμοί μετάδοσης δεδομένων φθάνουν τα 10 Gbps. 20

21 Στο κέντρο του καλωδίου υπάρχει η οπτική ίνα, από γυαλί ικανό να μεταφέρει φωτεινή δέσμη συγκεκριμένου μήκους κύματος με πολύ λίγες απώλειες. Την οπτική ίνα περιβάλλει ειδική επίστρωση υλικού, που ονομάζεται clading ή buffer. Το υλικό αυτό βοηθά στη συνεχή ανάκλαση της φωτεινής δέσμης, η οποία θα πέσει μέσα στην οπτική ίνα. Με αυτό τον τρόπο η οπτική ίνα εγκλωβίζει τη δέσμη του φωτός και την οδηγεί στην άκρη της. Την επίστρωση περιβάλλει δέσμη συνθετικών ινών, οι οποίες έχουν στόχο την προστασία της ίνας από πιθανά τραβήγματα, όπου είναι επικίνδυνο να σπάσει το γυαλί, το οποίο αποτελεί και τον πυρήνα της ίνας. Όλα τα παραπάνω περικλείονται σε εξωτερικό πλαστικό περίβλημα όμοιο με αυτό των καλωδίων συνεστραμμένων ζευγών. 21

22 Η εκπομπή του οπτικού σήματος σε οπτική ίνα γίνεται από πηγή LED (Light Emmiting Diode) ή LASER. Κατηγορίες οπτικών ινών με βάση τον τρόπο μετάδοσης του σήματος σε αυτές: Πολύτροπες Μονότροπες 22

23 Ο πυρήνας στα καλώδια πολυτρόπων οπτικών ινών έχει μεγάλο μέγεθος και αυτό επιτρέπει σε πολλές ακτίνες φωτός να εισέλθουν σε αυτόν ταυτόχρονα. Ο τρόπος αναφοράς των μεγεθών για τις οπτικές ίνες είναι να αναφέρουμε πρώτα τη διάμετρο του πυρήνα και στη συνέχεια τη διάμετρο της επίστρωσης (cladding). Οι πολύτροπες οπτικές ίνες έχουν τυπικά μεγέθη 50μm/ 125 μm, 62,5/125, 85/125 ή 100/ συνηθέστερος τύπος, ο οποίος κυκλοφορεί, είναι ο 62,5/

24 Η αρχή μετάδοσης σε πολύτροπη οπτική ίνα είναι ότι οι διάφορες ακτίνες του οπτικού σήματος ανάλογα με την είσοδο τους στην οπτική ίνα ταξιδεύουν ανακλώμενες υπό διαφορετικές γωνίες. Οι πολύτροπες οπτικές ίνες διακρίνονται σε δυο κατηγορίες: Τις διακριτού βήματος (step index) και Τις βαθμιαίου βήματος (graded index). Οπτική ίνα διακριτού δείκτη (step index) Οπτική ίνα βαθμιαίου δείκτη (graded index) 24

25 Στις ίνες αυτές συμβαίνει απότομη μεταβολή του δείκτη διάθλασης μεταξύ της κεντρικής ίνας και του υλικού επίστρωσης. Οπτική ίνα διακριτού δείκτη (step index) 25

26 Οι ίνες αυτές χαρακτηρίζονται από βαθμιαία μεταβολή του δείκτη διάθλασης του υλικού της κεντρικής ίνας. Συμβαίνει βαθμιαία μείωση όσο απομακρυνόμαστε από το κέντρο προς την εξωτερική επιφάνεια του γυαλιού. Οπτική ίνα βαθμιαίου δείκτη (graded index) 26

27 Στις μονότροπες οπτικές ίνες η διάμετρος της κεντρικής ίνας είναι πολύ μικρή και πλησιάζει περίπου το επίπεδο του μήκους κύματος του εκπεμπόμενου σήματος. Στην περίπτωση αυτή, έχουμε έναν μόνο δυνατό τρόπο μετάδοσης του οπτικού σήματος, μία σταθερή ευθεία πορεία μέσα από το κέντρο του πυρήνα. Αυτό αυξάνει σημαντικά και την ταχύτητα και την απόσταση που μπορούν τα δεδομένα να μεταφερθούν. Ο πυρήνας της single-mode ίνας έχει διάμετρο από 8 ως 10 microns. Η πιο κοινή διάμετρος είναι αυτή των 9 microns (9/125= 9 microns διάμετρος του πυρήνα και 125 microns διάμετρος του cladding, η τιμή αυτή αναγράφεται στην εξωτερική επιφάνεια της ίνας). 27

28 Οι επιδόσεις μιας οπτικής ίνας συνδέονται με το αν η ίνα είναι πολύτροπη ή μονότροπη και με το μήκος κύματος του φωτός, που εκπέμπεται από την πηγή. Οι οπτικές ίνες μπορούν να μεταφέρουν σήματα με πολύ μεγάλο εύρος ζώνης σε μεγάλες αποστάσεις με πολύ μικρή εξασθένιση του σήματος. Οι πολύτροπες οπτικές ίνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε αποστάσεις, που υπερβαίνουν τα 3Km, ενώ οι μονότροπες οπτικές ίνες μπορούν να υπερβούν τα 10 Km. Επιβαρυντικός παράγων είναι η χρήση συνδέσμων και διακλαδωτών στην πορεία των οπτικών ινών. Στις πολύτροπες οπτικές ίνες είναι πιο ανεκτό να χρησιμοποιήσουμε συνδετήρες και διακλαδωτές απ ότι στις μονότροπες. Στις πολύτροπες οπτικές ίνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν χαμηλού κόστους πηγές LED, ενώ οι μονότροπες οδηγούνται συνήθως από πηγή LASER. 28

29 Τα καλώδια οπτικών ινών περιέχουν από 1 έως 36 οπτικές ίνες. Τα πιο συνηθισμένα είναι τα καλώδια με ζυγό αριθμό οπτικών ινών θα ξεχωρίσουμε δυο τύπους οπτικών ινών ως προς την κατασκευή τους: Tight Buffer. Loose Buffer 29

30 Σε κάθε οπτική ίνα και εξωτερικά από την επίστρωση έχουμε συνθετικές ίνες και εξωτερικό μονωτικό περίβλημα. Μέσα στο καλώδιο υπάρχουν πολλές τέτοιες ίνες, όπου η κάθε ίνα αποτελεί και ένα ξεχωριστό καλώδιο. Αυτά αποτελούνται από δυο καλώδια ενωμένα στο εξωτερικό τους, το κάθε ένα από τα οποία περιέχει οπτική ίνα από πλαστικό. Οπτικό Patch cord 30

31 Στην δεύτερη περίπτωση, έχουμε τις οπτικές ίνες με την επίστρωση τους να είναι τοποθετημένες ελεύθερα μέσα στο καλώδιο και περικλείονται από εξωτερικό περίβλημα, αφού πρώτα τοποθετηθεί μέσα στο καλώδιο επίστρωση από συνθετικές ίνες για την ανθεκτικότητα του καλωδίου. 31

32 Τρία είναι τα βασικά στοιχεία που συνθέτουν ένα τοπικό δίκτυο: η τοπολογία, το πρότυπο επικοινωνίας και η αρχιτεκτονική. Η τοπολογία απαντά στο "πώς" είναι συνδεδεμένοι μεταξύ τους οι υπολογιστές. Υπάρχουν διάφορες τοπολογίες δικτύων, καθεμία από τις οποίες απαιτεί ξεχωριστές τεχνολογικές υποδομές, για παράδειγμα διαφορετικά είδη καλωδίων. Το πρότυπο ορίζει τους κανόνες βάσει των οποίων επιτυγχάνεται η επικοινωνία ανάμεσα στους υπολογιστές, και αναφέρεται τόσο στον εξοπλισμό όσο και στο λογισμικό. Η αρχιτεκτονική σχετίζεται με το ρόλο και τα δικαιώματα των υπολογιστών που απαρτίζουν το δίκτυο. 32

33 Αρτηρία Δακτύλιος Αστέρας 33

34 Όλοι οι σταθμοί συνδέονται πάνω στο μοναδικό μέσο μετάδοσης την αρτηρία. Το σήμα είναι ισχυρό στους γειτονικούς σταθμούς σε σχέση με αυτούς που απέχουν. Κάθε σταθμός έχει μια μοναδική ταυτότητα (διεύθυνση ). Ένας σταθμός για να επικοινωνήσει με κάποιον άλλο τοποθετεί τη διεύθυνση του παραλήπτη στο μήνυμα και το αποστέλλει στην αρτηρία. Οι υπόλοιποι σταθμοί ακούνε το μήνυμα αλλά μόνο αυτός που έχει τη διεύθυνση του παραλήπτη κάνει χρήση των δεδομένων του εκτός αν η διεύθυνση προσδιορίζει πολλούς παραλήπτες ( broadcast& multicast). Το πιο συνηθισμένο μέσο υλοποίησης της αρτηρίας είναι το ομοαξονικό καλώδιο. Η συνηθέστερη υλοποίηση δικτύου με τοπολογία αρτηρίας είναι το Ethernet. 34

35 Κλειστή διαδρομή φυσικού μέσου και οι σταθμοί συνδέονται διαδοχικά σημείο προς σημείο. Τα πλαίσια μεταδίδονται με κυκλικό τρόπο και ο κάθε σταθμός εργασίας πρέπει να αναγνωρίσει τα πλαίσια που προορίζονται για αυτόν (με βάση την διεύθυνση προορισμού). Η ροή της πληροφορίας γίνεται προς μια μόνο κατεύθυνση. Μπορεί να συναντήσουμε και διπλούς δακτυλίους, όπου η πληροφορία να ρέει σε αντίθετες κατευθύνσεις σε κάθε ένα απο τους 2 δακτύλιους. Είναι πολύπλοκα. Πλεονέκτημα: σταθερή απόδοση με μεγάλα φορτία. Αν αυξηθεί το φορτίο δεν μειώνεται η απόδοση και δεν καθυστερεί η μετάδοση των πλαισίων. 35

36 Οι σταθμοί συνδέονται με κεντρική μονάδα εξυπηρέτησης. Βλάβη στην μονάδα =κατάρρευση δικτύου. Η επέκταση του δικτύου καθορίζεται από τον μέγιστο αριθμό σταθμών εργασίας που μπορεί να υποστηρίξει η κεντρική μονάδα. Στην κεντρική μονάδα μπορούν να συνδεθούν άλλες κεντρικές μονάδες, υλοποιώντας έτσι ένα σύνθετο δίκτυο. 36

37 37

38 Το δίκτυο έχει κεντρικό κόμβο και σ αυτόν συνδέονται δίκτυα με τοπολογία αρτηρίας. Μοιάζει με ανεστραμένο δένδρο με κλαδιά τα δίκτυα αρτηρίας και ρίζα τον κεντρικό κόμβο. Μπορεί να επεκταθεί εύκολα, αλλά αν καταρεύσσει ο κεντρικός κόμβος δεν επικοινωνούν μεταξύ τους οι σταθοί εργασίες απο διαφορετικές αρτηρίες. 38

39 Οι σταθμοί εργασίας συνδέονται σε κεντρικούς κόμβους σχηματίζοντας δίκτυα αστέρα και οι κόμβοι συνδέονται μεταξύ τους σε τοπολογία δακτυλίου. Εύκολη επέκταση του δικτύου. Εύκολη απομόνωση βλαβών. 39

40 Πολλές εταιρείες είχαν αναπτύξει τοπολογίες και πρωτόκολλα για τα τοπικά δίκτυα. Όμως δεν υπήρχε τυποποίηση για να επικοινωνούν σταθμοί εργασίας από διαφορετικούς κατασκευαστές. Πρώτος ο οργανισμός IEEE και ο ECMA συμφώνησαν να ακολουθήσουν το μοντέλο OSI. Για να γίνει ανταλλαγή μηνυμάτων και επικοινωνία μεταξύ των σταθμών, χρησιμοποιούνται τα επτά επίπεδα του OSI. Τα δύο κατώτερα επίπεδα (επίπεδο σύνδεσης δεδομένων και φυσικό επίπεδο) καθορίζουν τον τύπο του δικτύου και το πρωτόκολλο επικοινωνίας. 40

41 Ο IEEE δημιούργησε μια επιτροπή γνωστή ως 802 για να εργαστεί ώστε να καθορίσει πρότυπα για LAN και ΜAN. Η επιτροπή χωρίστηκε σε 6 υποεπιτροπές για να αναλύσει τα πρότυπα για κάθε είδους δίκτυο. Τα αποτελέσματα της κάθε επιτροπής είναι γνωστά ως IEEE 802.x όπου χ ο αριθμός της επιτροπής που έβγαλε τα αποτελέσματα. Name IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE Description Bridging (networking) and Network Management LLC Ethernet Token bus Defines the MAC layer for a Token Ring MANs (DQDB) Broadband LAN using Coaxial Cable Fiber Optic TAG Integrated Services LAN (ISLAN or isoethernet) IEEE Interoperable LAN Security IEEE Wireless LAN (WLAN) & Mesh (Wi-Fi certification) 41

42 Η επιτροπή χώρισε το δεύτερο επίπεδο του OSI σε δύο άλλα υποεπίπεδα: του Ελέγχου Λογικής Σύνδεσης Γραμμής (LLC) που περιγράφεται απο το πρότυπο ΙΕΕΕ και Ελέγχου Πρόσβασης στο Μέσο (MAC) που περιγράφεται απο τα πρότυπα ΙΕΕΕ 802.3,4,5 42

43 Σκοπός του LLC: παροχή υπηρεσιών στο επίπεδο του δικτύου και δέχεται υπηρεσίες από το κατώτερο υποεπίπεδο Ελέγχου Πρόσβασης στο Μέσο. Το LLC παρέχει υπηρεσίες όπως: 1. Υπηρεσία χωρίς επιβεβαίωση και χωρίς σύνδεση 2. Υπηρεσία με επιβεβαίωση και χωρίς σύνδεση 3. Υπηρεσία με σύνδεση 43

44 Ο σταθμός εργασίας στέλνει πλαίσια στον προορισμό χωρίς να περιμένει επιβεβαίωση λήψης. Δεν εγκαθίσταται σύνδεση μεταξύ των 2 σταθμών. Δεν τερματίζει η σύνδεση στο τέλος της επικοινωνίας. Αν χαθεί κάποιο πλαίσιο λόγω θορύβου δεν επανακτάται. Προσφέρει μικρή καθυστέρηση στην επικοινωνία, είναι κατάλληληγια επικοινωνία με μέσα που έχουν χαμηλό ποσοστό λαθών. 44

45 Δεν εγκαθίσταται σύνδεση Για κάθε πλαίσιο έχουμε επιβεβαίωση λήψης Εφαρμόζεται σε συνδέσεις σημείο σε σημείο (Point-to-point) 45

46 Η πιο περίπλοκη υπηρεσία. Ο σταθμός εργασίας πριν αρχίσει την επικοινωνία εγκαθιστά νοητό κύκλωμα με το σταθμό εργασίας προορισμού. Γίνεται επιβεβαίωση λήψης για κάθε πλαίσιο που μεταδόθηκε. Η εγκατάσταση του νοητού κυκλώματος έχει 3 στάδια: Εγκατάσταση σύνδεσης Μεταφορά δεδομένων Τερματισμό 46

47 Το πρότυπο αυτό περιγράφει το πρωτόκολλο ελέγχου πρόσβασης στο φυσικό μέσο για τοπικό δίκτυο τοπολογίας αρτηρίας. Καθορίζει τις υπηρεσίες που προσφέρει το υποεπίδεδο MAC στο υποεπίπεδο LLC. Καθορίζει τον τρόπο πρόσβασης του υποεπιπέδου MAC στο φυσικό μέσο. Αυτός είναι γνωστός ως μέθοδος «Πολλαπλής Προσπέλασης με Ακρόαση Φέροντος και Ανίχνευση Συγκρούσεων» (CSMA/CD). Τέλος καθορίζει τον τρόπο σύνδεσης ανάλογα με το φυσικό μέσο που έχει επιλεγεί. 47

48 Ο συνδιασμός αυτής της μεθόδου με την τοπολογία αρτηρίας συχνα αναφέρεται σαν Ethernet. Ο αλγόριθμος πρόσβασης στο μέσο έχει ως εξής: Ολοι οι σταθμοί εργασίας, που συνδέονται στο ίδιο φυσικό μέσο και είναι ενεργοί πρέπει ν ακούσουν το μέσο (καλώδιο). Αν το μέσο είναι απασχολημένο, ο σταθμός που θέλει να στείλει δεδομένα πρέπει να περιμένει μέχρι να ελευθερωθεί. Οταν το μέσο είναι ελεύθερο, ο σταθμός εργασίας ξεκινά τη μετάδοση. Αν την ίδια χρονική στιγμή, υπάρξουν κι άλλοι σταθμοί που θέλουν να μεταδώσουν, θα δημιουργηθεί το φαινόμενο της σύγκρουσης (collision). 48

49 Στην περίπτωση σύγκρουσης οι σταθμοί που προσπάθησαν να εκπέμψουν, θ αντιληφθούν το φαινόμενο και θα μεταδώσουν σύντομο μήνυμα που θ αναφερει την ύπαρξη σύγκρουσης και θα σταματήσουν να εκπέμπουν. Μετά το σήμα οι σταθμοί που συμμετείχαν στη σύγκρουση θα περιμένουν κάποιο τυχαίο διάστημα πριν εκπέμψουν ξανά. 49

50 Αν τ είναι ο χρόνος διάδοσης του σήματος μεταξύ των δύο πιο απομακρυσμένων σταθμών, τότε ένας σταθμός μπορεί να είναι βέβαιος ότι έχει καταλάβει το φυσικό μέσο, αν μεταδίδει για 2τ χωρίς να ανιχνεύσει σύγκρουση 50

51

52

53 Σύμφωνα με τα προηγούμενα, πρέπει: Το μήκος των πακέτων που μεταδίδονται θα πρέπει να είναι τέτοιο που να επιτρέπει την ανίχνευση των συγκρούσεων πριν απο το τέλος της μετάδοσης όλων των δεδομένων. Ο λόγος που κάνουμε ανίχνευση των συγκρούσεων, είναι για να σταματάμε τη μετάδοση του πακέτου που συγκρούστηκε πριν ολοκληρωθεί και να κερδίζουμε έτσι χρόνο για άλλες μεταδόσεις. Η μέθοδος CSMA/CD ορίζει ότι το μέγιστο μήκος του πλαισίου δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερο απο 1518 bytes και μικρότερο απο 64 bytes. Επίσης ορίζει ότι αν το μήκος του καλωδίου είναι πολύ μεγάλο, οι συγκρούσεις δεν θα ανιχνεύονται έγκαιρα. Ακόμα, τα σήματα δεν θα πρέπει να έχουν στάθμη 0 Volt, γιατί η σύγκρουση 2 σημάτων με μηδενική στάθμη, δεν θα ανιχνευθεί. 53

54 Για να καλυφθούν οι διάφοροι συνδιασμοί φυσικών μέσων και οι διάφοροι ρυθμοί δεδομένων, το πρότυπο IEEE έχει εκδώσει κάποιες παραλλαγές. Η κωδικοποίηση του ονόματος καθε παραλλαγής είναι: Χ Base/Broadband Y Ταχύτητα μετάδοσης σε Mbps Η περιοχή συχνοτήτων που γίνεται η μετάδοση του σήματος Μέγιστο μήκος του τμήματος. 54

55 Πέρα απο τις βασικές παραλλαγές, υπάρχουν κι αυτές για οπτικές ίνες, 10Base-F 55

56 Υπάρχουν 2 νέες εκδόσεις του ΙΕΕΕ : Το ΙΕΕΕ 802.3u (Fast Ethernet) To IEEE 802.3z (Gigabit Ethernet) 56

57 Εύρος ζώνης 100Μbps. Δεκαπλάσια ταχύτητα απο τα προηγούμενα. Ανάλογα με το χρησιμοποιούμενο φυσικό μέσο, δημιουργήθηκαν 3 νέα πρότυπα: 100Base-TX για καλώδια UTP κατηγορίας 5, ή καλώδιο STP. Το μέγιστο μήκος καλωδίου μπορεί να φτάσει τα 100 μέτρα. 100Base-FX για πολύτροπη ή μονότροπη οπτική ίνα. Το μέγιστο μήκος για την πολύτροπη ίνα είναι 412 μέτρα (σε επικοινωνία half-duplex) και 2 χλμ. (σε επικοινωνία full-duplex). Για μονότροπη ίνα η απόσταση φτάνει τα 25 χλμ. 100Base-T4 για καλώδιο UTP κατηγορίας 3 και πάνω. Μέγιστη απόσταση τμήματος 100 μέτρα. 57

58 Προσφέρει εύρος ζώνης 1000Mbps. Το 1000BaseT είναι πρότυπο για καλώδια κατηγορίας 5. Το 1000BaseSX για πολύτροπη οπτική ίνα, το μέγιστο μήκος φτάνει απο μέτρα. Το 1000BaseLX για πολύτροπη οπτική ίνα, το μέγιστο μήκος φτάνει στα 550 μέτρα. Για μονότροπη οπτική ίνα φτανει τα 5χλμ. 58

59 Όταν βγήκε το πρότυπο 802.3, οι άνθρωποι της βιομηχανίας και κυρίως αυτοί που ασχολούνταν με τους αυτοματισμούς, όπως η General Motors, είχαν ενδοιασμούς για τον τρόπο λειτουργίας του. Π.χ. Ένας σταθμός ίσως χρειαστεί να περιμένει μεγάλο χρόνο για να στείλει κάποια πακέτα. Έτσι δημιουργήθηκε το πρότυπο ΙΕΕΕ που λέγεται και αρτηρία με κουπόνι. Δεν είναι ιδιαίτερα διαδεδομένο, επειδή έχει πολύπλοκο μηχανισμό λειτουργίας και δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν πολλά είδη φυσικών μέσων. Χρησιμοποιούνται ομοαξονικά καλώδια με ταχύτητες απο 1,5-10Mbps. 59

60 Η αρτηρία με κουπόνι έχει τοπολογία γραμμικής ή δενδρικής μορφής. Οι σταθμοί εργασίας σχηματίζουν ένα λογικό δακτύλιο. Κάθε σταθμός γνωρίζει τη διεύθυνση των σταθμών που βρίσκονται πριν και μετά απο αυτόν. Στο δίκτυο κυκλοφορεί ειδικό πλάισιο που λέγεται κουπόνι (token). Κάθε κουπόνι έχει μια διεύθυνση προορισμού. 60

61 Ο σταθμός που λαμβάνει το κουπόνι, έχει δικαίωμα πρόσβασης στο μέσο για κάποιο χρονικό διάστημα. Στο χρόνο αυτό μπορεί να μεταδώσει τα πλαίσια του. Ο σταθμός περνά το κουπόνι στον επόμενο του σταθμό όταν: Δεν έχει να μεταδώσει πλαίσια Τα έχει στείλει όλα. Όταν τελειώσει ο χρόνος του. Έτσι αποφεύγονται οι συγκρούσεις 61

62 Τα πλάισια που στέλνονται έχουν διεύθυνση προορισμού. Επίσης ορίζονται 4 επίπεδα προτεραιότητας για τα πλαίσια που στέλνονται. Τα επίπεδα είναι: 0,2,4,6. 0 είναι χαμηλής προτεραιότητας και 6 υψηλής. Ετσι κάθε σταθμός έχει 4 ουρές για τα πλαίσια που θέλει να μεταδώσει, ανάλογα με την προτεραιότητα τους. Ο σταθμός που έχει το κουπόνι, ξεκινά την αποστολή απο την ουρά με τη μεγαλύτερη προτεραιότητα. Αν μια ουρά δεν έχει τίποτα να στείλει, ο χρόνος που της αντιστοιχεί δε χάνεται, αλλά τον χρησιμοποιούν οι υπόλοιπες ουρές. 62

63 Στο δίκτυο κυκλοφορεί ένα μικρό πλαίσιο, το κουπόνι. Ο σαθμός που λαμβάνει το κουπόνι έχιε καθορισμένο χ ρονο που το κρατά για να μεταδώσει τα πλαίσια του. Αν δεν έχει τίποτα να μεταδώσει, το περνά στον επόμενο σταθμό. Ο σταθμός που έλαβε το κουπόνι και έχει δεδομένα να μεταδώσει, μετατρέπει ένα bit του πλαισίου του κουπονιού και του προσκολλά τα δεδομένα του. Κατά τη διάρκεια της μετάδοσης δεν κυκλοφορεί κανένα άλλο κουπόνι,άρα αποφεύγονται οι συγκρούσεις. 63

64 Όταν το πλαίσιο με τα δεδομένα φτάσει στον προορισμό του, ο σταθμός παραλαβής αντιγράει τα δεδομένα και αλλάζει ένα Bit στο κουπόνι για να καταλάβει ο σταθμός «πομπός» οτι τα έλαβε. Ο «πομπός» μπορεί να κταλάβει απο το bit που άλλαξε αν: Ο σταθμός δέκτης δεν υπάρχει Είναι ανενεργός Υπάρχει, αλλά για κάποιο λόγο δεν παρέλαβε τα δεδομένα Παρέλαβε τελικά τα δεδομένα 64

65 65

66 Υποστηρίζονται 8 επίπεδα προτεραιότητας. Ο βαθμός προτεραιότητας δηλώνεται μέσα στο κουπόνι. Υπάρχει και μηχανισιου.μός συντήρησης του δακτυλίου. Ορίζεται ένας σταθμός σαν «ενεργός ελεγκτής» που διορθώνει όσο μπορεί πιθανές καταστάσεις δυσλειτουργίας.σε περίπτωση βλάβης του, αναλαμβάνει κάποιος άλλος σταθμός. 66

67 Πρότυπο Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα ΙΕΕΕ Απλότητα του αλγορίθμου CSMA/CD, εύκολα υλοποιήσιμη, εφαρμόζεται αρκετά χρόνια, ο πλέον διαδεδομένος τύπος Η υλοποίηση του με χρήση κεντρικής μονάδας εξυπηρέτησης, βοηθά στη γρήγορη εγκατάσταση σταθμών χωρίς να βγεί εκτός λειτουργίας το δίκτυο. Ο διαμοιρασμός της χρήσης του δικτύου είναι δίκαιος και η καθυστέρηση σε χαμηλό φορτίο είναι ελάχιστη. Νέες εκδόσεις με διαθέσιμο εύρος ζώνης 100 και 1000 Mbps. Ελάχιστες απαιτήσεις για αλλλαγές στην υπάρχουσα καλωδίωση Μη καθορισμένη συμπεριφορά Σε κατάσταση λειτουργίας με υψηλό φορτίο, η απόδοση του μειώνεται δραματικά. Δεν μπορεί να προβλεφθεί ο χρόνος πρόσβασης στο μέσο και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί γαι εφαρμογές πραγματικού χρόνου. Δεν έχει μηχανισμό προτεραιοτήτων. Μέρος του ενεργού εξοπλισμού του απαιτεί αναλογικά μέρη. Μικρό κόστος Μεγαλύτερη τεχνολογική εξέλιξη σε σχέση με τους ανταγωνιστές του. 67

68 Πρότυπο ΙΕΕΕ ΙΕΕΕ Πλεονεκτήματα Η προκαθορισμένη συμπεριφορά των δικτύων. Η απόδοση φτάνει το 100% όσο αυξάνει το φορτίο κίνησης Η δυνατότητα υποστήριξης επιπέδων προτεραιότητας. Μειονεκτήματα Σε χαμηλή κίνηση έχουν χειρότερη συμπεριφορά απο το ΙΕΕΕ Αυξημένη πολυπλοκότητα των αλγορίθμων που χρησιμοποιούν. Μεγάλο κόστος. 68

69 Δεν προορίζονται για χρήση στον ίδιο εργασιακό χώρο. Το ΙΕΕΕ εγκαθίστααται σε βιομηχανικούς χώρους. Το προσφέρει εγγυημένο εύρος ζώνης σε κάθε επίπεδο προτεραιότητας. Το ευνοεί υπερβολικά τους σταθμούς υψηλής προτεραιότητας. Στο δεν υπάρχει κεντρικός σταθμός εποπτείας του δακτυλίου, αλλά όλοι οι σταθμοί περιοδικά αναλαμβάνουν πρωτοβουλίες συντήρησης. Στο υπάρχει μόνο ένας σταθμός εποπτείας. 69

70 Ο σχεδιαστής δικτύων πρέπει να σταθμίσει ποιά χαρακτηριστικά πρέπει να καλύπτει το δίκτυο που θέλει να σχεδιάσει, σε συνάρτηση με τις εφαρμογές που θα τρέχουν πάνω σ αυτό και ν αποφασίσει. Πολλές φορές η υλοποίηση νέου δικτύου είναι πιο εύκολη απο την αναβάθμιση υπάρχοντος, γιατι δεν χρειάζεται να ληφθεί υπ όψη η υπάρχουσα εγκατάσταση. Σημαντικός παράγοντας, το κόστος. Σ αυτό υπερτερεί το Οι περισσότερες εγκαταστάσεις δικτύων είναι βασισμένες σ αυτό το πρότυπο. 70