Мережа 100VG-AnyLAN

Мережа 100VG-AnyLAN – це одна з останніх розробок високошвидкісних локальних мереж, що недавно з’явилася на ринку. Вона розроблена компаніями Hewlett-Packard й IBM і відповідає міжнародному стандарту IEEE 802.12, так що рівень її стандартизації досить високий.

Головними її достоїнствами є велика швидкість обміну, порівняно невисока вартість апаратури (приблизно вдвічі дорожче встаткування найбільш популярної мережі Ethernet 10BASE-T), централізований метод керування обміном без конфліктів, а також сумісність на рівні форматів пакетів з мережами Ethernet й Token-Ring.

У назві мережі 100VG-AnyLAN цифра 100 відповідає швидкості 100 Мбіт/с, букви VG позначають дешеву неекрановану кручену пару категорії 3 (Voice Grade), а AnyLAN (будь-яка мережа) позначає те, що мережа сумісна із двома найпоширенішими мережами.

Основні технічні характеристики мережі 100VG-AnyLAN:

• Швидкість передачі – 100 Мбіт/с.
• Топологія – зірка з можливістю нарощування (дерево). Кількість рівнів каскадування концентраторів (хабов) – до 5.
• Метод доступу – централізований, безконфліктний (Demand Priority – із запитом пріоритету).
• Середовище передачі – зчетверена неекранована кручена пара (кабелі UTP категорії 3, 4 або 5), здвоєна кручена пара (кабель UTP категорії 5), здвоєна екранована кручена пара (STP), а також оптоволоконий кабель. Зараз в основному поширена зчетверена кручена пара.
• Максимальна довжина кабелю між концентратором й абонентом і між концентраторами – 100 метрів (для UTP кабелю категорії 3), 200 метрів (для UTP кабелю категорії 5 й екранованого кабелю), 2 кілометри (для оптоволоконого кабелю). Максимально можливий розмір мережі – 2 кілометри (визначається припустимими затримками).
• Максимальна кількість абонентів – 1024, рекомендується – до 250.

Таким чином, параметри мережі 100VG-AnyLAN досить близькі до параметрів мережі Fast Ethernet. Однак головна перевага Fast Ethernet – це повна сумісність із найпоширенішою мережею Ethernet (у випадку 100VG-AnyLAN для цього потрібен міст). У той же час, централізоване керування 100VG-AnyLAN, що виключає конфлікти й гарантує граничну величину часу доступу (чого не передбачено в мережі Ethernet), також не можна скидати з рахунків.

Мережа 100VG-AnyLAN складається із центрального (основного, кореневого) концентратора рівня 1, до якого можуть підключатися як окремі абоненти, так і концентратори рівня 2, до яких у свою чергу підключаються абоненти й концентратори рівня 3 і т.д. При цьому мережа може мати не більше п’яти таких рівнів (у первісному варіанті було не більше трьох). Максимальний розмір мережі може становити 1000 метрів для неекранованої крученої пари.

На відміну від неінтелектуальних концентраторів інших мереж (наприклад, Ethernet, Token-Ring, FDDI), концентратори мережі 100VG-AnyLAN – це інтелектуальні контролери, які управляють доступом до мережі. Для цього вони безупинно контролюють запити, що надходять на всі порти. Концентратори приймають пакети й відправляють їх тільки тим абонентам, яким вони адресовані. Однак ніякої обробки інформації вони не роблять, тобто в цьому випадку виходить все-таки не активна, але й не пасивна зірка. Повноцінними абонентами концентратори назвати не можна.

Кожний з концентраторів може бути настроєний на роботу з форматами пакетів Ethernet або Token-Ring. При цьому концентратори всієї мережі повинні працювати з пакетами тільки якого-небудь одного формату. Для зв’язку з мережами Ethernet й Token-Ring необхідні мости, але мости досить прості.

Концентратори мають один порт верхнього рівня (для приєднання його до концентратора більш високого рівня) і кілька портів нижнього рівня (для приєднання абонентів). Як абонент може виступати комп’ютер (робоча станція), сервер, міст, маршрутизатор, комутатор. До порту нижнього рівня може також приєднуватися інший концентратор.

Кожен порт концентратора може бути встановлений в один із двох можливих режимів роботи:

• Нормальний режим припускає пересилання абонентові, приєднаному до порту, тільки пакетів, адресованих особисто йому.
• Моніторний режим припускає пересилання абонентові, приєднаному до порту, всіх пакетів, що приходять на концентратор. Цей режим дозволяє одному з абонентів контролювати роботу всієї мережі в цілому (виконувати функцію моніторингу).

Метод доступу до мережі 100VG-AnyLAN типовий для мереж з топологією зірка й полягає в наступному.

Кожен абонент, що бажає передавати, посилає концентратору свій запит на передачу. Концентратор циклічно прослуховує всіх абонентів по черзі й надає право передачі абонентові, що випливає один по одному за тим, що закінчив передачу. Величина часу доступу гарантована. Пріоритет в абонентів – географічний, тобто визначається номером порту нижнього рівня, до якого підключений абонент. Однак цей найпростіший алгоритм ускладнений у мережі 100VG-AnyLAN, тому що запити на передачу можуть мати два рівні пріоритету:

• нормальний рівень пріоритету використовується для звичайних додатків;
• високий рівень пріоритету використовується для додатків, що вимагають швидкого обслуговування.

Запити з високим рівнем пріоритету обслуговуються раніше, ніж запити з нормальним пріоритетом. Якщо приходить запит високого пріоритету, то нормальний порядок обслуговування переривається, і після закінчення прийому поточного пакета обслуговується запит високого пріоритету. Якщо таких високопріоритетних запитів декілька, то повернення до нормальної процедури обслуговування відбувається тільки після повної обробки всіх цих запитів. Можна сказати, що високопріоритетні запити обслуговуються позачергово, але вони утворять свою чергу.

При цьому концентратор стежить за тим, щоб не була перевищена встановлена величина гарантованого часу доступу для низькопріоритетних запитів. Якщо високопріоритетних запитів занадто багато, то запити з нормальним пріоритетом автоматично переводяться їм у ранг високопріоритетних. Типова величина часу підвищення пріоритету дорівнює 200-300 мс (установлюється при конфігуруванні мережі). Таким чином, навіть низькопріоритетні запити не будуть чекати своєї черги занадто довго.

Концентратори більш низьких рівнів також аналізують запити абонентів, приєднаних до них, і якщо буде потреба пересилають їхні запити концентратору більш високого рівня. За один раз концентратор більш низького рівня може передати концентратору більше високого рівня не один пакет (як звичайний абонент), а стільки пакетів, скільки абонентів приєднано до нього.

Кожен концентратор містить у внутрішній пам’яті таблицю MAC-адрес всіх абонентів, підключених до його портів нижнього рівня. Це дозволяє йому перенаправляти отримані пакети саме тим абонентам, яким вони адресовані. Концентратори верхніх рівнів зберігають таблиці адрес і тих абонентів, які підключені до концентраторів більше низьких рівнів. Таким чином, основний (кореневий) концентратор містить у собі інформацію про всіх абонентів мережі. Формується таблиця адрес на етапі ініціалізації мережі.

Крім передачі пакетів і пересилання запитів на передачу в мережі застосовується також спеціальна процедура підготовки до зв’язку (Link Training), під час якої концентратор й абоненти обмінюються між собою керуючими пакетами спеціального формату. При цьому перевіряється правильність приєднання ліній зв’язку і їхня справність, а також рівень помилок: якщо 24 пакета підряд не проходять без помилок, то абонент не включається в роботу. Одночасно концентратор одержує інформацію про особливості абонентів, підключених до нього, їхньому призначенні й мережних адресах, які він заносить у таблицю. Запускається дана процедура абонентом при включенні живлення або після підключення до концентратора, а також автоматично при великому рівні помилок.