Standardul IEEE 802.3, recunoscut si ISO 8802.3, cuprinde ca ierarhie un protocol pentru nivelul fizic (de fapt un evantai de protocoale posibile a se folosi pentru nivelul fizic) si un protocol pentru subnivelul MAC, acceptand ca protocol al subnivelului LLC superior, standardul IEEE 802.2 (figura ...).

Standardul 802.3 s-a bazat initial, la nivel fizic, pe o arhitectura de tip magistrala cu cablu coaxial, si a evoluat catre topologie de stea, bazat pe cablu UTP (categorie a cablului cu perechi de fire rasucite) si fibra optica. Vitezele de transmisie prevazute de standard pentru diversele variante de medii sunt de 1Mbps, pentru varianta 1Base5, si 10Mbps, pentru versiunile 10Base5, 10Base2, 10Broad36, toate bazate pe cablu coaxial, pentru cablu cu perechi de fire rasucite UTP existand varianta 10Base T. Pentru fibra optica, standardul prevede tot viteza de 10Mbps, avand versiuni precum FOIRL, 10BaseFP, 10BaseFB, 10BaseFL.

Retelele care lucreaza la viteze peste 10Mbps sunt considerate retele de mare viteza, si sunt prezentate sub denumirea de LAN de mare viteza (HSLAN).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nivelul fizic

 

Nivelul fizic indeplineste asupra datelor in principal functia de codificare/decodificare a pachetelor (cadrelor) in flux de biti, utilizand codificarea Manchester. Protocolul la nivelul fizic se ocupa insa si de specificarea caracteristicilor electrice, mecanice, functionale, ale elementelor care opereaza aici, precum transceiverul, repetorul, cablul, conectorul.

La modul general, pentru standardul 802.3, nivelul fizic poseda caracteristicile urmatoare:

• viteza de transmisie de 10Mbps

• maxim 1024 de statii legate in retea

• medii de transmisie diverse, precum cablul coaxial subtire (thin), cablul coaxial gros (thick), cablul cu perechi de fire rasucite (twisted pair), cablul coaxial CATV, cablul optic

• topologii diverse: magistrala, inel (vazut ca o succesiune de legaturi punct-la-punct) si stea

• distanta maxima intre doua statii din retea de 4km

 

Subnivelul MAC

 

Functiile indeplinite de subnivelul MAC al standardului 802.3 sunt cele enumerate in capitolul precedent .... Formatul cadrului de date este ilustrat in figura ...

 

Octeti 7 1 6 6 2 0 - 1500 0 - 46 4

Preambul

SFD

DA

SA

Lungime

Info

PAD

FCS

 

 

Cadrul de date MAC 802.3 are o lungime variabila, cuprinsa intre 64 si 1518 octeti.

Primul camp al sau este campul Preambul, format din 7 octeti, pe baza caruia are loc sincronizarea statiei receptoare cu ceasul statiei transmitatoare a respectivului cadru.

Campul SFD, delimitator de inceput de cadru (Start Frame Delimiter), de un octet, contine biti codificati Manchester non-data (fara tranzitie la mijloc de bit), pentru a nu se confunda cu octeti din campurile obisnuite de date.

Campurile de adrese ale statiei sursa (campul SA) si a celei (ale celor) destinatie (campul DA), sunt de lungime de 6 octeti.

Campul Lungime (Length), indica lungimea campului urmator, de date (campul Info). De regula campul Info contine pachetul reprezentand unitatea de date a protocolului de nivel superior (LLC-PDU). Daca lungimea acestui camp de date nu depaseste 46 de octeti, este necesara inserarea unui camp suplimentar, numit PAD, care sa contribuie prin octetii sai la asigurarea lungimii minime de 64 de octeti pentru un cadru MAC 802.3.

Campul FCS (Frame Control Sequence) contine, precum cadrul Ethernet, valoarea sumei de control pe baza polinomului CRC, calculata pentru campurilor de date precedente.

Nici aici nu exista un camp marcator (delimitator) al sfarsitului de cadru, rolul sau este indeplinit de pauza de transmisie, sau intervalul de timp intre doua cadre succesive (inter-frame gap ), si care are prin standard stabilita o valoare minima de 9,6ms.

 

Interfata 802.3

 

Controllerul de retea sau interfata 802.3 are aceleasi caracteristici precum interfata Ethernet. Deosebirea ar fi ca placa de retea poate contine nu numai interfata, ci si circuitele transceiverului. In acest caz posibil nu mai exista in exterior cablu transceiver (numit prin standardul 802.3, cablu AUI (Attachment Unit Interface)).

 

Transceiver

 

Transceiverul, asa cum este specificat de standardul 802.3, are aceleasi functii precum cele descrise pentru transceiverul Ethernet v.2.0. Ele sunt insa incompatibile, datorita temporizarii diferite (durate diferite ale semnalului de test si ale momentelor generarii, fata de terminarea transmiterii unui cadru) pentru semnalele de test ale coliziunii, semnal numit CPT/Heartbeat in terminologia Ethernet si numit SQET (Signal Quality Error Test) in cea a standardului 802.3. Din aceasta cauza, nu se poate vorbi de o compatibilitate a interfetelor Ethernet si 802.3.

Transceiverul 802.3, numit de standard MAU (Medium Attachment Unit) este compus, ca si cel Ethernet, din doua parti diferite logic: partea independenta de cablu PMA (Physical Medium Attachment) si cae dependenta de mediu MDI (Medium Dependent Interface). ..

 

Repetoare 802.3

 

Repetoarele, numite convertoare de protocol pentru nivelul fizic OSI, au ca sarcina principala amplificarea semnalului receptionat (amplificarea este intr-un domeniu propriu mediului de transmisie), fara modificarea structurii sale, si transmiterea catre segmentele urmatoare.

Repetoarele 802.3 indeplinesc insa si functii specifice (devenind mai complexe), cum ar fi:

• retemporizarea semnalului, in sensul ca asigura ca semnalul transmis mai departe sa aiba acelasi ceas ca si cel receptionat, deci nemodificat prin procesul amplificarii

• regenerarea preambulului, in sensul ca daca in procesul sincronizarii s-au pierdut biti din acest camp, la transmiterea mai departe a cadrului se asigura cei 56 biti de sincronizare

• retransmiterea neconditionata a semnalului de coliziune si refacerea sa, daca numarul de biti al semnalului de coliziune receptionat a devenit mai mic de 96

• detecteaza pachete prea lungi (eroare de lungime - jabber), in sensul ca daca sesizeaza la transmisie o perioada continua mai mare de 5ms, intrerupe transmisia.

 

 

Retele in banda de baza (ce este BB) si retele de band larga.

 

Standardul 10Base2

 

Standardul specifica elementele de importanta referitoare la transceiverul si mediul de transmisie folosite, relative la o viteza de transmisie de 10Mbps (numar indicat de primul camp al numelui standardului), pentru banda de baza (al doilea camp) si bazat pe segmente de cablu de 185m, sau circa de 2 ori (cum se indica) cate 100m.

 

 

Segmentul 10Base2 este constituit dintr-un cablu coaxial de impedanta 50W, de tip RG58 (cablu subtire - thin cable). Standardul specifica urmatoarele:

• impedanta 50±2W

• viteza minima de propagare a semnalului electric in cablu de 0,65c

• atenuarea maxima per segment de 8,5dB la 10MHz

• lungime maxima segment de 185m

• distanta minima intre doua dispozitive transceiver de 0,5m

• numar maxim de statii legate la un segment de 30

 

Standardul 10Base5

 

Specificatiile acestui standard se refera la caracteristicile unitatii de atasare la mediu (MAU - transceiverul), si ale mediului de transmisie, relative la o viteza de transmisie de 10MHz (primul camp al numelui standardului), in banda de baza, si bazat pe segmente de cablu cu lungime de 500m (de 5 ori 100m, cum este indicat de ultimul camp al numelui).

Transceiverul (unitatea de atasare la mediu) pentru standardul 10Base5 este foarte asemanator cu cel al standardului Ethernet v.2.0, indeplinind aceleasi functii si avand o structura electronica asemanatoare.

Deasemenea conectorul folosit pentru atasarea mecanica la mediu (conector de tip tap) este identic cu cel folosit de Ethernet si ilustrat la capitolul ...

Mediul de transmisie este si el acelasi, adica cablul coaxial gros (thick), numit si cablu ‘galben’, cu impedanta de 50±2W, tip RG213.

Regulile de configurare ale retelei 10Base5 sunt aceleasi ca ale retelei Ethernet v.2.0, si sunt ilustrate sintetic de figura

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Reteaua 10Broad36 este, cum semnifica si indicativul, o retea in banda larga (banda larga - broadband - semnifiva banda cu o latime superioara benzii de frecvente standard folosita in telefonie, deci peste 4KHz; in acceptiunea actuala, retele cu transmisie in banda larga sunt echivalentul retelelor cu transmisie analogica).

Ea se bazeaza la nivel fizic pe cablul coaxial cu impedanta de 75W, cablul folosit in transmisiile CATV. Aceste cabluri permit transmisii pana la 450MHz si permit lungimi de segmente superioare, datorita semnalizarii analogice, mai putin sensibila decat cea digitala. Un inconvenient al folosirii amplificatoarelor analogice pe segmentele retelei, datorat faptului ca acestea amplifica si transmit semnalele doar intr-o directie, este imposibilitatea ca pachetele sa parcurga reteaua in ambele sensuri. Pentru aceasta sistemele in banda larga prevad fie cablu dual, cate unul pentru receptie si emisie, fie folosesc benzi separate de frecventa pentru emisie si respectiv receptie.

Retelele cu transmisie in banda larga au o arhitectura de arbore, radacina sa fiind numita statie de capat (headend), si avand importanta majora in retea. Orice mesaj emis de catre o statie catre alta statie, este transmis pe linia de transmisie catre headend, care il inainteaza apoi pe linia de receptie catre destinatie. Figura ... reprezinta arhitectura unui sistem dual, liniile paralele continua si cea intrerupta simbolizand cablul dual.

 

 

 

Standardul 10Base5 cu fibra optica - FOIRL

 

Pentru imbunatatirea performantelor unei retele 10Base5, in ceea ce priveste distanta posibila maxima intre statii, o varianta ar fi utilizarea segmentului de interconectare bazat pe fibra optica. Prin cresterea vitezei de propagare a semnalului purtator de informatie in mediu, este posibila cresterea lungimii segmentului, fara a afecta parametrii critici ai unei retele 802.3, distanta temporala intre doua cadre (inter-frame gap) si mai ales intarzierea in propagarea coliziunii (round trip collision delay). Standardul FOIRL (Fiber Optic Inter Repeater Link), cum ii spune si numele, descrie caracteristicile mediului de transmisie si a unitatii de atasare la mediu (MAU), in conditiile folosirii ca segment de interconectare a fibrei optice. Unitatea de atasare la mediu, numita acum FOMAU (Fiber Optic MAU), este capabila sa transmita si sa receptioneze semnale optice pe un segment de fibra optica cu o lungime maxima de 1000m, segment numit de standard FOIRL (Fiber Optic Inter Repeater Link).

Mediul de transmisie il constituie cablul de fibra optica, fiind folosita de obicei fibra optica 62,5/125 (vezi capitolul ...), si instalarea facandu-se conform normelor EIA/TIA 568 (capitolul ...).

Unitatea de atasare FOMAU este structurata la fel ca orice MAU 802.3, fiind compusa dintr-o interfata independenta de mediu FOPMA (Fiber Optic Physical Medium Attachment) si una dependenta de mediu FOMDI (Fiber Optic Medium Dependent Interface). FOMDI este elementul din FOMAU ce contine elementele de emisie/receptie pentru fibra optica, dispozitivele optice lucrand pe frecventa de unda de 850nm, iar fibra optica si componentele pasive fiind conforme cu specificatiile standardului EIA/TIA 568.

Figura ... ilustreaza structura FOIRL.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Functiile principale ale unui FOMAU sunt cele cunoscute de la standardele anterioare, la care se aduga cele specifice noului mediu:

• transmiterea fluxului de biti de la repetorul 10Base5 catre cablul de fibra optica

• receptarea fluxului de biti de la fibra optica si transmiterea sa catre repetor

• determinarea si corecta inaintare a semnalului de coliziune

• determinarea erorii de jabber si intreruperea transmisiei

• detectarea nivelului critic de semnal pe fibra si intreruperea corespunzatoare a receptiei.

 

Standardul 10BaseT

(confruntare cu Tanenbaum)

 

Standardul 10BaseT specifica caracteristicile unitatii de atasare la mediu si caracteristicile mediului de transmisie, legate de transmisia la 10MHz, in banda de baza si pe un segment de cablu cu perechi de fire rasucite (twisted pair, de unde si indicativul ‘T’ din al treilea camp al numelui standardului). Conform acestui standard, singura modalitate de conectare a doua statii este printr-o legatura punct-la-punct, de unde necesitatea utilizarii repetoarelor multiport, pentru conectarea a mai mult de doua statii, formandu-se astfel o topologie stelara.

Unitatea de atasare la mediu (transceiverul 10BaseT) are posibilitatea de a gestiona semnale electrice de-a lungul unor cabluri cu perechi de fire rasucite (segmente ale retelei) de lungime maxima de 100m. Aceste perechi de fire rasucite sunt conectate la unitatea MDI a transceiverului prin conectori jack de opt contacte, cu cheie centrala, de tip RJ45. Pe cele patru fire (doua perechi de fire rasucite) ale cablului telefonic folosit sunt transmise semnalele in curent pentru transmisie si receptie date.

Principalele functii ale unui transceiver 100BaseT sunt cele obisnuite unui transceiver 802.3, cu particularitatile proprii mediului de transmisie:

• transmisia datelor primite de la interfata 802.3, date codificate Manchester, catre mediu, respectiv catre perechea de linii de transmisie date TD (Transmit Data); in lipsa de date de transmis, se transmite pe linie un semnal TP_IDL, o secventa specifica de impulsuri

• receptia datelor de pe perechea de linii RD (Receive Data) si transmiterea catre interfata

• detectarea semnalului de coliziune in mediu (pe liniile RD) si elaborarea semnalului corespunzator catre interfata

• generarea de semnal de test pentru circuitele de detectare a coliziunii (semnal SQET)

• functia de jabber, detectarea cadrelor de lungime necorecta

• functia de buclare (loop-back), prin care datele transmise catre mediu sunt transmise in ecou inapoi catre interfata

• functia de test integritate a legaturilor, bazata pe faptul ca daca o perioada (50-150ms) nu se primeste semnal de date sau semnal TP_IDL, se considera cadere de linie.

 

Un segment 10BaseT este constituit dintr-un cablu format din cel putin doua perechi de fire rasucite, cu urmatoarele caracteristici:

• impedanta de 100±15W, pentru frecvente de pana la 16MHz

• lungimea de maxim 100m (in timp aceasta a fost marita datorita folosirii cablurilor TP de categoria 5, pentru care diafonia si atenuarea au scazut mult; se poate lucra aici pana la 165m)

• viteza de propagare a semnalului electric este de cel putin 0,585c

• atenuarea este de maxim 11,5dB.

 

Standardul pentru fibra optica 10BaseF

 

Setul de standarde 10BaseF reglementeaza folosirea cablului cu fibra optica pentru un LAN 802.3. Este compus din urmatoarele standarde:

• 10BaseFP, bazat pe steaua pasiva

• 10BaseFB, bazat pe transmisia sincrona pe fibra optica

• 10BaseFL, o imbunatatire a standardului FOIRL

 

Standardul 10BaseFP

 

Standardul 10BaseFP priveste elementele la nivelul fizic aferente unei transmisii la 10MHz, in banda de baza, pe cablu optic in topologie de stea pasiva (FP este prescurtarea lui Fiber Passive). Deoarece prin fibra optica legatura intre statii este doar de tip punct-la-punct (fibra optica nu permite difuzarea, precum folosirea undelor radio de exemplu), pentru a interconecta mai multe statii este necesara realizarea unei topologii stelare sau inelare

Topologia stelara implica existenta unui element central, a unui repartitor de semnal, un element care divide semnalul optic (splitter) si-l directioneaza (steaua pasiva). De aceea mare parte a semnalului optic transmis de un MAU pe un segment este ‘pierdut’ prin divizare in elementul central, lucru care face ca MAU sa contina elemente de atasare la mediu de foarte buna performanta.

Ca si caracteristici mai importante, se prevede o distanta maxima intre doua MAU, prin intermediul stelei, de 1000m, iar intre steaua pasiva si MAU, de 500m.

 

10BaseFB

 

O alta posibilitate de folosire a fibrei optice este data de standardul 10BaseFB, care descrie conditiile necesare folosirii cablului de fibra optica ca si coloana intre doua repetoare 802.3. Campul FB din nume semnifica exact folosirea fibrei optice ca backbone . Transmisia este de tip sincron, lucru care face eficace folosirea de echipamente transceiver tolerante la erori (fault-tolerant). Aceste echipamente sunt dotate cu doua porturi (interfete) pentru accesul la mediu, una principala si una de restaurare, care intra in functiune la defectarea primeia.

Caracteristicile se incadreaza in cele ale retelelor anterioare, dar unele sunt specifice:

• segmentul de fibra optica poate avea o lungime de 2000m

• un MAU prevede transmiterea, in absenta semnalului de date, a semnalului S_IDL (Synchronous Idle), cu rol de test a liniei

• la receptia unei erori din linie, MAU genereaza semnalul RF (Remote Fault)

• transmisia datelor si a semnalelor S_IDL si RF se face in mod sincron, pe baza celulei de 1 bit

Se prevad si aici aceleasi functii pentru MAU, precum tratarea coliziunii, functia de jabber si de transmitere in ecou a datelor.

Pentru ca prin transmisia sincrona, unitatea MAU nu mai are nevoie de sincronizare prin intermediul preambulului, nu mai intervine faza de refacere a sa, si deci nu este influentat parametrul IPG (inter-frame gap). Cu alte cuvinte segmentul 10BaseFB nu conteaza ca repetor, pentru ca nu scurteaza parametrul IPG. Aceasta permite extinderea retelei 802.3, prin cascadarea a doua segmente 100BaseFB, putand conta acum pe distante intre statii de 4Km.

 

Standardul 10BaseFL

 

Standardul 10BaseFL se refera la problemele folosirii fibrei optice ca legatura (Link) intre repetoare sau statii ale unui LAN 802.3. Legaturile pot fi de tip punct-la- punct sau stelara (daca sunt folosite repetoare multiport).

Un segment 10BaseFL consta intr-o conexiune punct-la-punct prin fibra optica intre doua unitati MAU (unitati legate prin cabluri la repetoare sau statii). El poate avea o lungime de pana la 2000m.

Transceiverul este compatibil cu MAU FOIRL, si are aceleasi caracteristici optice precum MAU 10BaseFB.

 

Reguli pentru configurarea unei retele 802.3 cu mai multe segmente

 

Primele versiuni ale standardelor 802.3 dadeau ca reguli de configure unele destul de restrictive, devenind repede vetuste, prin posibilitatea folosirii unor medii de transmisie mai performante. Aceste reguli se bazeaza pe parametrii critici ai unei retele 802.3, care sunt asigurarea unui interval de timp minim intre doua cadre consecutive (parametrul IPG) si asigurarea unei durate de propagare a semnalului de coloziune. Este si motivul pentru care de-a lungul timpului ele au fost de multe ori modificate. Cel mai simplu set de reguli de configurare este si cel mai vechi si cel mai restrictiv; el ar fi urmatorul:

• se definesc, pentru configurarea unei retele 802.3 cu mai multe segmente, conectate prin repetoare, doua tipuri de segmente: segmente de tip coax, segmentele la care se conecteaza statiile (segmentele care poseda unitati de atasare MAU), precum segmente 10Base5 sau 10Base2 si segmente de tip legatura (link), care fac legatura intre doua repetoare, fara a poseda MAU, precum FOIRL sau 10BaseT.

• reteaua poate prevedea un numar de maxim 5 segmente, dintre care doar 3 pot fi de tip coax, deci reteaua va accepta un numar de maxim 4 repetoare

• segmentul de legatura de tip FOIRL va avea o lungime scazuta, de 500m, daca numarul de repetoare este maxim.

Un exemplu de configurare este dat de figura

Versiunea de standard din 1993 da o definire mai exacta a parametrilor de configurare, dand posibilitatea unor modele de configurare diverse.

Astfel ea defineste urmatorii parametri:

• segment mixt, care interconecteaza mai mult de doua unitati MAU (transceivere) de tip 10Base5, 10Base2 sau 10BaseFP

• segment de legatura, ce realizeaza o legatura punct-la-punct intre doua transceivere de tip FOIRL, 10BaseT, 10BaseFB sau 10BaseFL (prin transceiver sa se inteleaga aici complexul transceiver-repetor)

• cale in retea (path), sau traseul intre doua echipamente DTE, cu traversarea de segmente, repetoare, MAU

• intarzierea semnalului pe un segment dat, SDV (Segment Delay Value)

• intarzierea pe cale PDV (Path Delay Value), care nu trebuie sa depaseasca o valoare data de standard (49,9ms - valoare restrictiva), sau aproximativ 512 perioade de bit

• variabilitatea segmentului SVV (Segment Variability Value), ce da valoarea cu care afecteaza un segment dat valoarea parametrului IPG (Inter Packet Gap)

• variabilitatea caii PVV (Path Variability Value), suma tuturor valorilor SVV ale segmentelor ce definesc calea, si care nu trebuie sa depaseasca valoarea de 49 perioade de bit (IPG este de minim 49 de biti).

Tabelul urmator ... da pentru diferitele tipuri de segmente, valorile standard ale numarului maxim de transceivere conectate la segment si lungimea maxima permisa a segmentului.

 

Tip de segment	Numar maxim MAU/segment	Lungime max. segment ami
10Base5	100	500
10Base2	30	185
10BaseFP	33	1000
FOIRL	2	1000
10BaseT	2	100
10BaseFB	2	2000
10BaseFL	2	2000