Vysokorychlostní sítě (FAST Ethernet, FDDI, ATM – charakteristika a porovnání)

Vysokorychlostní sítě (FAST Ethernet, FDDI, ATM – charakteristika a porovnání).

FAST Ethernet

Fast Ethernet byl odvozen ze standardního Ethernetu redukcí bit-time faktorem 10. Práce na novém rychlejším standardu byly zahájeny v roce 1992, 14. července 1995 byl přijat standard IEEE802.3u popisující 100 megabitový Ethernet (zabývá se 1. a 2. vrstvou ISO/OSI).

Očividnou změnou oproti Ethernetu klasickému je ukončení podpory koaxiálního kabelu a tím i sběrnicové topologie - tyto již v novém Ethernetu nelze použít. Typickou topologií se stala hvězda. Pro Fast Ethernet je umožněno používat UTP kabely a optická vlákna. Metoda přístupu k médiu je převzata z původního Ethernetu (CSMA/CD). Formát rámců zůstal rovněž zachován (včetně minimálního a maximálního limitu délky a adresace). Podporované typy kabelů včetně označení a maximálních délek jsou v tabulce 17.1.

Tab. 17.1 Kabely Fast Ethernet

Pro Fast Ethernet jsou definovány dva druhy hubu (rozbočovačů)

Hub class 1 opakuje signál po jeho konverzi do digitální podoby, maximální počet hubu v kolizní doméně je jeden.

Hub class 2 konverzi signálu neprovádí, má menší zpoždění a v kolizní doméně mohou být huby dva (ovšem propojené kabelem maximální délky 10 m). Důvodem pro existenci hubu class 1 je možnost koexistence obou typů UTP kabelů - TX i T4.

Tab. 17.2 Topologická omezení pro Fast Ethernet

Gigabit Ethernet

V březnu 1998 byla publikována specifikace IEEE 802.3z, která standardizuje síť na bázi Ethernetu s přenosovou rychlostí 1000 Mb/s. Tento standard se týkal pouze optických kabelů, u metalických kabelů byla maximální možná délka velmi malá (25 m). Koncem téhož roku ale byla přijata specifikace IEEE 802.3ab, která obsahuje možnost použít UTP kabel o max. délce 100 m. Síť používá přístupovou metodu odvozenou z CSMA/CD. Síť používá na všech médiích přenosový režim full duplex. 1000 Mb Ethernet rovněž obsahuje podporu virtuálních sítí. Topologií je opět hvězda, základním aktivním prvkem je switch pracující na 2. nebo 3. vrstvě a tzv. buffered distributor (v zásadě víceportový repeater, pro možnost práce v režimu full duplex jsou všechny rámce před vysláním přijaty a uloženy do vyrovnávací paměti - bufferu). Topologická omezení jsou v tabulce 17.3.

Tab. 17.3 Topologická omezení pro Gigabit Ethernet

FDDI

Fiber Distributed Data Interface (FDDI) je nejstarším standardem řazeným mezi vysokorychlostní sítě. Síť používá topologii dvojitého kruhu, ke kterému lze připojit pobočné stromy a pracuje s rychlostí 10 Mb/s. FDDI byla zejména v první polovině devadesátých let 20. století dosti rozšířená, neboť jako jediná dostupná technologie umožňovala vysokorychlostní řešení i pro poměrně rozlehlé sítě, typickou oblastí použití byly metropolitní a campusní sítě. FDDI byla dosti drahá síť a byla postupně vytlačena jinými levnějšími nebo perspektivnějšími platformami (nejdříve sítí ATM, v současné době její roli převzal gigabitový Ethernet).

FDDI používá základní topologii dvou kruhů, každý kruh má jiný směr toku dat. Jeden z kruhů je primární, a v běžných situacích se pouze tento používá pro datové přenosy. Ve zvláštních situacích se do přenosů zapojí i sekundární kruh - např. v situaci, kdy dojde k přerušení kruhu (přerušení kabelu) dojde k tzv. fragmentaci kruhu, kdy připojené aktivní prvky dokážou kruh uzavřít s využitím sekundárního kruhu a práce sítě může pokračovat (při porušení kabelu na dvou místech se ovšem síť rozpadne na dvě izolované sítě). Topologie sítě je na obr. 17.1. Zkratky v obrázku 17.1 mají význam: PI — primary (ring) in, PO - primary (ring) out, SI - secondary (ring) in, SO - secondary (ring) out.

Obr. 17.1 Topologie FDDI

Metoda přístupu k médiu využívá předávání příznaku oprávněnosti k vysílání (token), oproti síti Token Ring jsou zde ale podstatné odchylky: stanice, která potřebuje vysílat, počká na token, na síť vloží svoje data a hned za nimi vysílá token (na kruhu se tak může objevit za sebou několik datových rámců následovaných tokenem - někdy se používá termín tlačná lokomotiva). Tato úprava byla přijata s ohledem na značnou rozlehlost sítě - součtová délka obou kruhů (obvod) může dosáhnout až 200 km.

ATM

Technologie nazvaná Asynchronous Transfer Mode (ATM) byla vyvinuta v průběhu osmdesátých let dvacátého století. Původně byla tato síť vyvinuta pro digitální multimediální přenosy, postupně se rozšířila i do běžných datových sítí. Technologie ATM navzdory značné technické pokročilosti a eleganci byla pronásledována některými nešťastnými okolnostmi, které zavinily, že nikdy nebyla a není tolik rozšířená, jak by technické vyspělosti odpovídalo. Projekt digitální kabelová televize se nikde na světě nerozvíjel takovým tempem, jako se původně předpokládalo, v oblasti datových sítí nevládly tak přísné požadavky, které by nutily k nasazení ATM ve velkém měřítku. Významnou aplikační oblastí ATM tak zůstaly zejména rozsáhlé páteřní sítě (campusní, metropolitní i celoevropské). Tato oblast nasazení ale nebyla schopna odebrat takové množství aktivních prvků, aby došlo k jejich výraznému zlevnění. Se zrychlením sítě Ethernet je ATM v současné době vytlačována prakticky ze všech aplikací.

Základním aktivním prvkem sítě ATM je ATM přepínač. Technologie ATM využívá k přenosu buňky o pevné délce 53 bytů, což je kompromisní hodnota pro přenos různého typu informací. Přenosová rychlost dosahuje teoreticky až 2,4 Gb/s, v praxi se používá rychlost do 622 Mb/s. Typickým přenosovým médiem jsou optická vlákna, podporovány jsou však i UTP a koaxiální kabely.

V rámci evropského projektu TEN-155 byla vytvořena a v současné době je provozována evropská páteřní síť o rychlosti 155 Mb/s založená právě na technologii ATM. Na tuto páteřní síť je připojena i Česká republika.