Sieci Ethernet 10 Mb/s i 100 Mb/s
Sieć Ethernet 10 Mb/s

Sieci Ethernet 10BASE5, 10BASE2 i 10BASE-T są uznawane za klasyczne sieci Ethernet; Klasyczne sieci Ethernet mają cztery cechy wspólne. Są to: parametry czasowe, format ramki, proces transmisji oraz podstawowe reguły obowiązujące przy ich projektowaniu.

Rysunek pokazuje parametry Ethernetu 10 Mb/s. Ten typ Ethernetu oraz wersje wolniejsze są asynchroniczne. Każda stacja odbiorcza używa specjalnych ośmiu oktetów do zsynchronizowania swych układów odbiorczych z nadchodzącymi danymi. Sieci 10BASE5, 10BASE2 i 10BASE-T mają takie same parametry czasowe. Dla przykładu czas przesłania 1 bitu przy prędkości 10 Mb/s = 100 nanosekund (ns) = 0,1 mikrosekundy = 1 dziesięciomilionowa część sekundy. To oznacza, że w Ethernecie 10 Mb/s przesłanie 1 bitu w podwarstwie MAC trwa 100 ns.

Dla wszystkich prędkości w Ethernecie, 1000 Mb/s lub wolniejszych, transmisja nie może być krótsza niż szczelina czasowa. Szczelina czasowa jest minimalnie dłuższa niż czas, który jest teoretycznie potrzebny na przejście od jednego końca maksymalnie dużej, prawidłowej domeny kolizyjnej do drugiego końca, kolizję z inną transmisją możliwie późno, a następnie powrót uszkodzonego fragmentu, by został wykryty przez stację nadawczą.

Sieci 10BASE5, 10BASE2 i 10BASE-T mają także wspólny format ramki.

Proces transmisji w klasycznych sieciach Ethernet przebiega w ten sam sposób aż do niższej części warstwy fizycznej modelu OSI. Gdy ramka przechodzi z podwarstwy MAC do warstwy fizycznej, przed umieszczeniem bitów z warstwy fizycznej w medium przeprowadzane są dodatkowe operacje. Jedną z ważnych operacji jest wstawienie sygnału SQE (Signal Quality Error). SQE to transmisja wysyłana przez transceiver z powrotem do kontrolera by sprawdzić, czy jego układy wykrywania kolizji działają prawidłowo. SQE jest też zwany sygnałem bicia serca (heartbeat). Sygnał SQE został zaprojektowany do wcześniejszych wersji Ethernetu gdzie host nie zawsze wiedział czy transceiver jest w danym momencie faktycznie przyłączony. Sygnał ten jest zawsze używany w trybie półdupleksu. Sygnał SQE może być także używany w trybie pełnego dupleksu, ale nie jest to konieczne. Sygnał SQE jest aktywny w następujących przypadkach:

  • W czasie od 4 do 8 mikrosekund po normalnej transmisji, sygnalizując, że wychodząca ramka została pomyślnie przesłana.
  • W wypadku wystąpienia kolizji w medium.
  • Gdy w medium pojawi się nieprawidłowy sygnał, taki jak odbicia wynikające ze zwarcia kabla lub zbyt długie ramki (jabber).
  • W wypadku przerwania transmisji.

Wszystkie rodzaje sieci Ethernet 10 Mb/s przeprowadzają na oktetach otrzymanych z podwarstwy MAC proces zwany kodowaniem liniowym. Kodowanie liniowe opisuje sposób przesyłania bitów przez przewody. Najprostsze metody kodowania mają niekorzystne charakterystyki czasowe i elektryczne. Ze względu na to zaprojektowano takie kody, które mają pożądane własności transmisyjne. W sieci 10 Mb/s używany jest schemat kodowania Manchester.

Do określenia wartości binarnej dla danego okresu bitu w kodowaniu Manchester wykorzystywany jest kierunek zbocza pośrodku okna czasowego. Górny przebieg ma opadające zbocze, więc jest interpretowany jako 0 binarne. Następny przebieg ma zbocze narastające, które jest interpretowane jako 1 binarna. Trzeci przebieg zawiera zmieniającą się sekwencję liczb binarnych. W wypadku zmieniających się danych binarnych nie istnieje potrzeba powrotu do poprzedniego poziomu napięcia. Jak widać na trzecim i czwartym przebiegu, wartości binarne są wyznaczone przez kierunek zmian w czasie trwania danego bitu. Poziomy napięcia na początku i końcu każdego okresu bitu nie wyznaczają wartości binarnych.

Architektura sieci klasycznego Ethernetu ma wiele cech wspólnych. Sieci składają się zwykle z różnych rodzajów mediów. Dzięki zgodności ze standardem mogą one ze sobą współpracować. Ogólny projekt architektury nabiera zasadniczego znaczenia przy tworzeniu sieci złożonej z różnych mediów. Gdy sieć się rozrasta, łatwiej przekroczyć maksymalne limity opóźnień. Limity czasowe zależą od takich parametrów, jak:

  • długość kabla i jego opóźnienie propagacji,
  • opóźnienia wtórników,
  • opóźnienia transceiverów,
  • zmniejszanie przerwy międzyramkowej,
  • opóźnienia wewnątrz stacji.

Sieć Ethernet 10 Mb/s może działać bez przekraczania limitów czasowych, jeśli składa się z nie więcej niż pięciu segmentów oddzielonych nie więcej niż czterema wtórnikami. Jest to tak zwana reguła 5-4-3. Na drodze między dwiema odległymi stacjami nie mogą znajdować się więcej niż cztery kolejne wtórniki. Pomiędzy tymi stacjami nie mogą znajdować się także więcej niż trzy wykorzystywane segmenty.