Глава 7. Применение оптоволокна

7.2 Локальные компьютерные сети (LAN)

В 1980-е годы начались работы по созданию стандартных технологий и устройств для использования оптоволоконных каналов в локальных сетях. Работы по обобщению опыта и разработке первого оптоволоконного стандарта для локальных сетей были сосредоточены в Американском Национальном Институте по Стандартизации — ANSI, в рамках созданного для этой цели комитета X3T9.5.

В настоящее время большинство сетевых технологий поддерживают оптоволоконные кабели в качестве одного из вариантов физического уровня.

Большинство локальных сетей работает с ограниченной скоростью и на ограниченном расстоянии, поэтому использование волоконной оптики привлекательно по двум причинам.

Во-первых, она позволяет увеличить расстояние передачи сигнала. Например, сеть 10BASE-T, допускает максимальное расстояние между концентраторами в 100 метров. При использовании волоконно-оптического повторителя в некоторой точке сети оно может быть увеличено в двадцать раз, и достигать 2 км, что существенно расширяет пространственные рамки сети.

Вторая причина — невосприимчивость к электромагнитным помехам. В некоторых случаях в сети используются волоконно-оптические участки для избежания влияния внешних помех.

Во многих приложениях скорость передачи информации не требует при­менения волоконной оптики. В частности, локальные сети на медном кабеле работают со скоростью 10 или 16 Мб/сек (Мегабит в секунду), что существенно ниже возможностей волоконной оптики.

В настоящее время существует два наиболее популярных вида локальных сетей: IEEE 802.3 Ethernet  и  802.5 Token Ring. Указанные индексы присвоены комитетом IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers), который разработал эти стандарты и выпустил соответствующие документы.

7.2.1      Стандарт IEEE 802.5 Token Ring

Стандарт IEEE 802.5 специфицирует сеть типа token ring (с передачей марке­ра). Она часто называется IBM token ring, потому что ее первоначальная разра­ботка была произведена компанией IBM. В данной сети на логическом уровне используется топология типа кольцо, в то время как на физическом уровне ре­ализована топология типа звезда. Рабочие станции подключаются к концентра­тору, а концентраторы соединяются сетевым кабелем, называемым магистральным (backbone).

Волоконная оптика используется в сетях IEEE 802.5 для соединения повторителей. Сигнал передается повторителю по витой паре, трансформируется в оптический сигнал и передается другому повторителю, ко­торый на другом конце оптической линии принимает сигнал и снова трансфор­мирует его в электронный вид. Каждый повторитель имеет порт для подключения витой пары и два порта для приема и передачи светового сигнала.

7.2.2      Стандарт IEEE 802.3 Ethernet

Стандарт IEEE 802.3 разработан для сетей типа CSMA/CD и обычно называется Ethernet. Он определяет топологию сети на логическом уровне в виде шины, а на физическом уровне она может быть реализована как в виде шины, так и в виде звезды, в зависимости от используемого кабеля. Коак­сиальный кабель используется для реализации топологии типа шина: общий кабель проходит от одной станции к другой. Сеть на витой паре и волокне имеет топологию звезды. При этом все станции подключены к концентратору (также называемому мультипортовым повторителем). Каждый концент­ратор имеет несколько портов, осуществляющих подключение рабочих станций или другого концентратора.

Стандартный порт концентратора работает как приемопередатчик, тип которого зависит от используемого кабеля. Единственной задачей приемо­передатчика является преобразование сигнала в форму, приемлемую для передачи по сетевому кабелю.

Например, в кабеле типа витой пары используется четыре провода, два — для передачи и два — для приема сигнала. Также применяются модульные соединители типа телефонных. В коаксиальном кабеле используется единст­венный кабель, как для приема, так и для передачи, и радиочастотные со­единители BNC-типа или N-типа. Использование волоконно-оптического кабеля подразумевает включение двух волокон для передачи в обоих направ­лениях и соединителя ST-типа или SMA-типа.

7.2.3      Стандарт 10Base-F

Стандарт 10Base-F использует в качестве среды передачи данных оптоволокно. Функционально сеть стандарта 10Base-F состоит из тех же элементов, что и сеть стандарта 10Base-T - сетевых адаптеров, многопортового повторителя и отрезков кабеля, соединяющих адаптер с портом повторителя. Как и при использовании витой пары, для соединения адаптера с повторителем используется два оптоволокна - одно соединяет выход Tx адаптера со входом Rx повторителя, а другое - вход Rx адаптера с выходом Tx повторителя.

Стандарт FOIRL (Fiber Optic Inter-Repeater Link) - это первый стандарт комитета 802.3 для использования оптоволокна в сетях Ethernet. Он гарантирует длину оптоволоконной связи между повторителями до 1 км при общей длине сети не более 2500 м. Максимальное число повторителей - 4.

Стандарт 10Base-FL предназначен для соединения конечных узлов с концентратором и работает с сегментами оптоволокна длиной не более 2000 м при общей длине сети не более 2500 м. Максимальное число повторителей - 4.

Стандарт 10Base-FB предназначен для магистрального соединения повторителей. Он позволяет иметь в сети до 5 повторителей при максимальной длине одного сегмента 2000 м и максимальной длине сети 2740 м. Повторители, соединенные по стандарту 10Base-FB постоянно обмениваются специальными последовательностями сигналов, отличающимися от сигналов кадров данных, для обнаружения отказов своих портов. Поэтому, концентраторы стандарта 10Base-FB могут поддерживать резервные связи, переходя на резервный порт при обнаружении отказа основного с помощью тестовых специальных сигналов. Концентраторы этого стандарта передают как данные, так и сигналы простоя линии синхронно, поэтому биты синхронизации кадра не нужны и не передаются. Стандарт 10Base-FB поэтому называют также синхронный Ethernet.