Lan mreza

7/28/2019 Lan mreza

1/20

Prenos podataka Lokalne raunarske mree

248

11. Lokalne raunarske mree

Pojavom na tritu jeftinih i monih mikroprocesora, sve vie postoji izraena tendencija da se umestovelikih centralizovanih raunara koriste mali decentralizovani. Sa druge strane, sve ee korienjemalih autonomnih maina namee potrebu za njihovim medjusobnim povezivanjem. Danas, raunarskim

mreama ostvaruje se medjusobno povezivanje kako razliitih raunara tako i perifernih uredjaja (kakvisu tampai, uredjaji za masobno memorisanje). Ovim se obezbedjuje nesmetano korienje prvo deljiveinformacije, a zatim i skupih resursa. Lokalne raunarske mree (Local Area Network- LAN) obezbedjujuove mogunosti u okviru ograniene geografske oblasti.

11.1. ta je to LAN ?

LAN je komunikaciona mrea koja ostvaruje medjusobno povezivanje razliitih uredjaja kakvi suraunari, terminali, i periferni uredjaji u okviru ograniene geografske oblasti. Kljune karakteristikeLAN-ova su sledee:

(a) ostvaruje se veza na kraa rastojanjaobezbedjena je komunikacija u okviru zgrade, ili kompleksazgrada na povrini od nekoliko kilometara.

(b) karakterie ih velika brzina kod prenosa podatakaLAN-ovi obino koriste znatno velike brzinekod prenosa podataka (od 10 Mbps do 10 Gbps).

(c) mali je broj greaka u prenosuprocenat greaka u prenosu je reda 108 do 10-11 u poredjenju saWAN gde je 10-5 do 10-7.

(d) jednostavno rutiranjekod velikog broja LAN-ova koriste se samo broadcastporuke pa zbog toganema potrebe za korienjem algoritama za rutiranje poruka.

(e) vlasnik LAN-a je jedna organizacijaimajui u vidu ogranienu geografsku pokrivenost obinosvaka organizacija ima svoju LAN mreu ime se znaajno smanjuje cena administriranja i

odravanja.(f) nia cena komuniciranjanii procenat greaka kod prenosa podataka, jednostavnost (ili odsustvo)algoritama za rutiranje, kao i nia cena za administriranje i odravanje mree ukazuju da jecelokupna komunikaciona cena LAN-a znatno nia od WAN-a.

11.1.1. Standardi kod LAN-ova

Jedan od glavnih ciljeva donoenja standarda je taj da se ostvari kompatibilnost u radu izmedjuuredjaja razliitih proizvodjaa. Tako na primer, na nivou IEEE Project 802 Februara 1980 godinestrandardizovana, su kod LAN-ova, sledea tri protokola za pristup medijumu:

1. CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect2. Token Bus

3. Token Ring

Pored IEEE organizacije postoje i druge institucije koje se danas bave donoenjem mrenihstandarda. To su pre svega American National Standard Institute (ANSI), ITU-T.......... (poznata ranijekao Consultative Committee for Internatinal Telephone and Telgraph CCITT), European Computer

Manufacturers Association (ECMA), International Standards Organiziation (ISO) National Institute for

Sandards in Technologies (NIST) i druge.ISO i IEEE se bave donoenjem standarda kojima se, kada se govori o mrenoj opremi,

specificiraju pre svega specifinosti raunarske opreme, dok ITU-T (tj. CCITT) razmatra specifinostistandarda sa aspekta povezivanja opreme razliitih tipova nacionalnih i internacionalnih PTT mrea.

7/28/2019 Lan mreza

2/20


249

Kako sve vie dolazi do izraaja preklapanje interesa izmedju proizvodjaa raunarske itelekomunikacione opreme tako se sve vie namee potreba za pveani nivo saradnje i dogovora.

ISO referentni model predstavlja polaznu osnovu za defniciju standarda kod povezivanjaheterogenih raunarskih sistema. Ovaj model obezbedjuje bazu za povezivanje otvorenih sistema kodaplikacija distribuiranog procesiranja (termin otvoreni se pre svega odnosi na povezivanje bilo koja dvasistema izmedju kojih postoji slaganje u pogledu referentnog modela i pridruenih standarda). Na Slici

11.1 prikazan je odnos izmedju IEEE 802 LAN referentnog modela i ISO-OSI referentnog modela.

aplikacioni

prezentacioni

sesije

transportni

mreni

veze

fizicki

nivoi

LLC

MAC

PS

Interfejs ka gornjimnivoima

ISO-OSI referentni model

Slika 11.1 Odnos izmedju ISO-OSI i LAN referentnih modela

Napomena: LLC logical link control; MAC - medium access control; PS physical signaling

Kao to se vidi sa slike 11.1, nivo-veze (data link) i fiziki-nivo (physical layer) ISO-OSI modelapreslikavaju se u sledea tri nivoa kod IEEE 802 LAN modela:

A. LLC (Logical Link Control)zaduen je za uspostavljanje, odravanje i raskidanje logike vezeizmedju LLC korisnika. LLC specificira mehanizme za adresiranje stanica prikljuenih na prenosnommedijumu kao i upravljanje razmenom podataka izmedju dva korisnika. Princip rada i formatstandarda se zasniva na HDLC-u. Uredjajima koji koriste LLC stoje na raspolaganju sledea tri tipaservisa:

i) Unacknowledged connectionless serviceovaj servis je datagramski-stil servisa. To jejednostavan servis koji ne obezbedjuje mehanizme za regulisani tok prenosa podataka kao ikontrolu greaka kod prenosa podataka. To znai da se sigurna isporuka podataka ne garantuje.Ipak kod najveeg broja uredjaja, softver na viim nivoima protokola je taj koji je zaduen za

pouzdan prenos. Tako na primer, TCP ili ISO transportni protokol je taj koji obezbedjujemehanizam za pouzdan prenos podataka. Ovaj tip servisa karakteristian je za uredjaje koji sekoriste za prikupljanje podataka od raznih senzora ili samo-testirajuih raporta od nekih uredjajakoji nadgledaju rad mrenih komponenti. Kod monitoring aplikacija, gubitak nekih podatakanee izazvati krah rada sistema, jer, u principu, novi raport e uskoro ponovo doi.

ii) Connection-mode serviceovaj servis slian je onom koji se nudi od strane HDLC-a. No treba

naglasiti da prvo treba da se uspostavi logika veza izmedju dva korisnika koji medjusobnorazmenjuju podatke, a zatim se dogovorom na nivou protokola definie nain u razmene

7/28/2019 Lan mreza

3/20


250

podataka, format podataka, kao i kontrola greaka u prenosu podataka. Ovaj tip servisakarakteristian je za rad uredjaja kakav je terminal-kontrolera.

iii) Acknowledged connectionless service predstavlja kombinaciju prethodna dva servisa. Prenospodataka je datagramski, ali se prijem podataka potvrdjuje, no potvrda se ne ostvaruje pre negoto se uspostavi logika veza. Tipian primer ovih servisa sreemo kod sistema za automatskoupravljanje procesom proizvodnje gde centralni raunar komunicira sa veim brojem procesora

ili programibilnih kontrolera. Naime veoma esto se javlja potreba, pre nego to se preduzmeodgovarajua akcija, za pouzdan prenos vremensko-kritinih podataka kao i predalarmnih ialarmnih informacija/statusa.

B. MAC (Media Access Control) nivosve mree tipa LAN ine skup uredjaja koji dele prenosnikapacitet mree. To znai da kontrola pristupa prenosnog medijuma, sa ciljem da se maksimalnoiskoristi prenosni kapacitet mree, mora biti regulisana na jedan korektan i efikasan nain. Upravo jeovo funkcija MAC protokola, tj MAC kontrolie pristup medijumu kada nekoliko stanica pokuava daistovremeno obavi predaju, pri emu se samo jednom predajniku prua mogunost da uzme pravoupravljanja nad deljivim medijumom. Dve tehnike koje se standardno koriste za prenos podataka suCSMA/CD i token-passing.

Da bi se shvatio odnos izmedju LLC i MAC protokola neophodno je prvo sagledati formate prenosakod oba protokola. LLC protokol prihvata formatirane podatke od viih nivoa (recimo mreni nivo). Nanivou LLC protokola ovi podaci se pakuju u blokove podataka koje nazivamo PDU (protocol data unit).PDU se zatim predaje MAC nivou koji formira MAC okvir.

Taan format MAC nivoa zavisi od tipa MAC protokola koji se aktuelno koristi. Ali, u principu, sviMAC okviri imaju format slian onom prikazan na Slici 11.2. Polja u okviru okvira su:

MAC controlovo polje sadri upravljaku informaciju protokola koja je neophodna za korektnofunkcionisanje MAC protokola. Tako na primer, nivo protokola se definie ovim poljem. odredina MAC adresaukazuje na odredinu fiziku prikljunu taku LAN-a za ovaj okvir izvorinu MAC adresuizvorinu fiziku prikljunu taku LAN-a za ovaj okvir LLC PDUpodaci koji su prihvaeni (preneti) od vieg nivoa protokola. Tu spadaju korisniki

podaci (polje promenljive duine), plus izvorini i odredini SAP (serviceaccess point), kao i LLCcontrolpolje CRCcikliki redundantno polje provere, tj. informacija na osnovu koje se proverava ispravan

prenos prenete poruke.Kod najveeg broja protokola-na-nivou-veze (data link control protocol), protokol je taj koji je

zaduen za:a). detekciju greaka kod prenosa podataka (koristei CRC); i

b). retransmisiju oteenih okvira.Kod LAN protokol arhitekture, ove dve funkcije su podeljene izmedju MAC i LLC nivoa. MAC nivo

je odgovoran za detekciju greaka i izbacivanje okvira sa grekom, dok LLC nivo vodi rauna (uva trag)

o ispravno primljenim okvirima i izdaje zahtev za retransmisiju okvira koji su primljeni sa grekom.

7/28/2019 Lan mreza

4/20


251

LLC adresna polja

MACcontrol

odredinaMAC adresa

izvorinaMAC adresa

LLC PDU CRCMACokvir

LLC

PDU DSAP SSAP

LLC

control informacija

I/G DSAP vrednost C/R SSAP vrednost

1 oktet 1 1ili2 promenljivo

Slika 11.2 Struktura LLC PDU kod opteg MAC okvira

Napomena: DSAP (SSAP) destination (source) access point

C. PS nivo (physical signaling level)funkcije ovog nivoa (vidi sliku 1) tiu se fizikih i elektrinihkarakteristika fizikog nivoa ISO-OSI modela.Funkcije koje su pridruene ovom nivou su: kodiranje i dekodiranje signala, generisanje preambule sa ciljem da se ostvari korektna sinhronizacija prijemnika,otklanjanje

preambule predaja/prijem informacije na nivou bita.

11.2. Mere za ocenu performansi LAN-ova

Za ocenu performansi LAN-ova koriste se razliite mere. Tri najee koriene performansne meresu:

a) informaciona propusnost (information throughput)definie se kao ukupan broj prenetihinformacionih bitova u jedinici vremena. Nezavisno od toga to se pored informacionih bitova prenosii odredjeni broj dodatnih bitova koji se odnose na adresiranje, provere da li je dolo do greke u

prenosu, potrebe za administriranjem, i dr., ove reijske bitove ne uzimamo u obzir kada se procenjujeinformaciona propusnost.b) iskorienost kanala (channel utilization) definie se kao deo vremena koji se troi za predaju

informacionih bitova u odnosu na ukupno vreme koje se troi za predaju informacionih i reijskihbitova. Sa ciljem da se ostvari velika iskorienost kanala, reijska informacija (overhead) koja sepridruuje prenosu informacionih bitova treba da bude mala. Ovo reijsko vreme ine (uklju~uje)vreme ekanja potrebno da se dobije pravo pristupa nad medijumom radi uspenog prenosa paketa,

prenos preambule koja je neophodna za sinhronizaciju rada prijemnika, vreme potrebno da se preneseinformacija o adresi i informacija o greci, kao i ostala upravljaka informacija koja zavisi od tipa

protokola.c) (razliiti oblici) kanjenja (delay)u zavisnosti od trenutka kada poinje merenje, kanjenjem sedefiniu razliite forme kanjenja. Jedna od mera je srednje proseno vreme prenosa (mean transfertime) paketa. Ovo ka{njenje se defini{e kao proseni vremenski period od trenutka generisanja paketana predajnoj strani do zavretka prijema na odredinoj strani.

7/28/2019 Lan mreza

5/20


252

11.2.1. Faktori koji utiu na performanse LAN-a

Kod brzih LAN-ova vreme predaje paketa T, komparativno posmatrano, moe biti kratko,prvenstveno zbog velike brzine prenosa podataka kroz kanal. ta vie, i za pakete velikog obima mogueje da T bude istog reda veliine kao i propagaciono kanjenje kanala . Ako a definiemo kao odnosizmedju propagacionog kanjenja kanala od kraja do kraja u odnosu na vreme prenosa paketa (tj.normalizovano propagaciono kanjenje kanala), dobiemo da je veliina abliska jedinici ili neto vea.Tako na primer, za paket obima 2000 bitova pri brzini prenosa od 100 Mbps, vreme prenosa paketa

s201020101002000T 66 ===

Ako usvojimo da je brzina propagacije signala kroz medijum za prenos 2*108 m/s tada za deonicuLAN-a od 5000 m imaemo da je propagaciono kanjenje od kraja do kraja = 5000/2*108 = 25 s. Zakonkretni sluaj imamo da je a = 25/20 = 1,25. Sa druge strane za deonicu LAN-a od 10 000 m imaemoda je = 50 s i a = 2,5. Moemo sada veliinu a posmatrati kao maksimalan broj paketa koji mogu udatom trenutku biti u tranzitu preko prenosnog kanala. Ukazaemo sada na efekat veliine a na

performanse LAN-a. Kada je veliina a mala (znatno manje od 1) vreme predaje paketa je dominantno uodnosu na propagaciono kanjenje siganala kroz medijum. Zbog toga deo vremena koji se troi za

prenos signala je dosta veliki u odnosu na ukupno vreme ukljuujui tu i reijsko vreme. Kod najveegbroja protokola za pristup medijumu, imaemo da se visok stepen iskorienosti kanala i malo kanjenjedobija kada je amalo.

Sa druge strane kada je a veliko (blisko ili vee od 1), propagaciono kanjenje signala kroz medijumpostaje dominantni faktor u odnosu na vreme potrebno za prenos paketa. Zbog toga deo vremenapotreban za prenos informacije je znatno manji. Kao rezultat, vei udeo reijskog vremena uslovljenpropagacionim kanjenjem rezultirae brzoj degradaciji performansi sa poveanjem a. Da bi ukazali naovaj efekat analiziraemo CSMA/CD protokol. Kod ovog protokola stanica koja `eli da obavi predaju

prvo oslukuje medijum (carrier sensing) sa ciljem da utvrdi da li je neki drugi prenos u toku. Ako je

medijum pasivan (idle) prenos moe da pone. Ali pri ovome moe da se desi da dve ili vei broj stanicaistovremeno nadgleda medium za stanje pasivno kao i da pokua sa istovremenom predajom. Ovo erezltirati (dovesti) do pojave kolizije u predaji paketa. Zbog toga u toku predaje, svaka od stanicanadgleda medijum radi kolizije. Za sluaj da se detekture kolizija predaja se prekida i prenosi signal

jamming. Svrha signalajammingje da dostavi ka znanju svim stanicama da je dolo do kolizije. Nakonovoga sve stanice ponovo replaniraju novu predaju za neko budue vreme.

Kljuni elementi LAN-ova su:

Topologija magistrala, prsten, zvezda Prenosni medijum upredeni par ica, koaksijalni kabl, optiki kabl Layout- linearni ili zvezda MAC- CSMA/CD, ili token passing

Svi ovi elementi ne odredjuju samo cenu i kapacitet LAN-a nego i tip podataka koji se prenosi,brzinu i efikasnot komunikacije, kao i tip aplikacije koji se podrava. Na slici 11.3 dat je pregled ovihelemenata.

7/28/2019 Lan mreza

6/20


253

element opcija ogranicenja komentari

topologija

prenosnimedijum

layout

MAC

magistrala/stablo

prsten

zvezdaneirmovani

upredeni kablupredeni

irmovani kablbaseband

koaksijalni kablbroadband

koaksijalni kabl

opticki kabl

linearni

zvezda

CSMA/CD

token passing

opticko vlaknonije jeftino

ne CSMA/CD iliirokopojasni

ogranicenje tipabrzina/rastojanje

ne koristi se kodprstena

nije tako jeftin

ne kod prstena

ogranicenje tipabrzina/rastojanje

-

-

-

-

-

ne postoje aktivni elementi

podravaju opticko vlakno

u saglasnosti sa standardima zaicano povezivanje

jeftino: podlonosmetnjama

relativno-jeftino

opada popularnost

veliki kapacitet; vecibroj kanala; skup

veoma veliki kapaciteti siguran prenos

kabl minimalne duine

jednostavno povezivanje

jednostavna: nairokoimplementirana

velika propusnost:prioritet

Slika 11.3 Tehnoloki elementi LAN-ova

U tekstu koji sledi ukazaemo u kratkim crtama na glavne karakteristike prvih triju kategorija.

11.3. Topologije

U kontekstu komunikaciona mrea, termin topologija se odnosi na nain kako su krajnje take ilistanice, prisutne u mrei, medjusobno povezane. Standardne toplogije kod LAN-ova su magistrala (bus),stablo (tree), prsten (ring) i zvezda (star)vidi sliku 11.4. Magistrala je specijalan sluaj stabla i to sa

jednim krakom bez grananja.

deonicetok podatakatap

zavrnaimpedansa

a) magistrala

7/28/2019 Lan mreza

7/20


254

headend ...

...

b) stablo

repetitor

stanica

c) prsten

centralni hub,switch ili repetitor

d) zvezda

Slika 11.4 Topologije LAN mrea

11.3.1. Topologije magistrala i stablo

Obe topologije karakterie kori{}enje vi{eta~kastog (multipoint) medijuma. Kod magistrale, svestanice su direktno prikljuene na linearni prenosni medijum ili magistralu preko odgovarajueg

7/28/2019 Lan mreza

8/20


255

hardverskog interfejsa poznat kao tap. Tap omoguava da se ostvari veza izmedju stanice i prenosnogmedijuma (magistrala). Signal se du magistrale prostire u oba pravca. Na oba kraja magistrale postojezavrnice koje obezbedjuju da ne dolazi do refleksije signala.

Topologija tipa stablo predstavlja generalizaciju topologije tipa magistrala. Prenosni medijum je kablkoji se grana, ali ne postoji zatvorena petlja. Na poetku stabla nalazi se taka nazvana headend. Od ovetake moe da se grana jedan ili vei broj kablova, a svaki od kablova moe ponovo da se grana. Signal

generisan od strane jedne stanice prostire se kroz celu mreu i primaju ga sve stanice. Obino stanicepredaju podatke u manjim blokovima koje nazivamo okvire (frames). Svaki okvir sadri deo podatakakoje stanica eli da preda plus zaglavlje koje ukljuuje u sebi upravljaku informaciju. Svakoj stanici namagistralil se dodeljuje jedinstvena adresa, ili identifikator. Okvir obino sadri izvorinu i odredinuadresu, tj. adresu stanice koja alje podatke i adresu stanice koja treba da primi podatke. Svaka stanica

prima poruku koja je samo njoj upuena.

11.3.2. Topologija tipa prsten

Kod topologije tipa prsten (ring) mreu ini skup repetitora koji su medjusobno povezani na principutaka-ka-taki (point-to- point links) formirajui petlju. Repetitor je jednostavan uredjaj koji je sposobanda prima podatke po jednoj vezi i predaje ih bit-po-bitpo drugoj vezi sa istom brzinom sa kojom ih i

prima bez mogunosti baferovanja. Veze su jednosmerne, tj podaci se predaju samo u jednom smeru pri~emu su sve veze orijentisane na isti nain. To znai da podaci cirkuliu oko prstena u jednom smeru (usmeru kazaljke na satu ili suprotno). Svaka stanica povezuje se na mreu preko repetitora, i moe da

predaje podatke na mrei samo preko repetitora. Podaci se prenose u malim blokovima koje nazivamookvire. Kada se okvir preda na mrei na svom krunom putu on prolazi kroz sve stanice, ali ga pri tomesamo odredina stanica prepoznaje i kopira u svoj lokalni bafer. Okvir produava da kruno putuje svedok se ne vrati do izvorine stanice gde se on prihvata i izbacuje. Imajui u vidu da vei broj stanica deli(prikljuen je na) prsten, neophodno je uvesti neki mehanizam kojim e se regulisati pravo pristupa

medijumu za prenos. Ovaj mehanizam treba da odredi u kom

e trenutku svaka od stanica imati pravopristupa medijumu za prenos. Ovakvim pristupom ostvaruje se korektno insertovanje (tj. prenos) poruka.

11.3.3. Topologija tipa zvezda

Kod topologije tipa zvezda (star) svaka stanica je direktno povezana sa zajednikim centralnimvorom. Obino svaka stanica se povezuje na centralni vor preko dve veze tipa taka-na-taki. Po svakojod veza prenosi se podatak u jednom smeru.

Centralni vor moe da radi na jedan od sledea dva naina. Prvi je tipa emisija-svima (broadcast).Prenos okvira od jedne stanice ka centralnom voru se predaje po svim vezama. U ovom sluaju, i poredtoga to je fizika topologija tipa zvezda, logiki prenos podataka je isti kao kod magistrale. To znai da

se okvir predat od strane jedne stanice prima od strane svih stanica, ali ga prihvata samo jedna (onaj kojojje okvir namenjen). Kod drugog naina rada centralni vor se ponaa kao komutator (switch). Obinodolazei okvir se baferuje u centralni vor, a nakon toga se predaje po definisanoj vezi odredinoj stanici.

11.3.4. Izbor topologije

Izbor topologije zavisi od velikog broja faktora ukljuujui pouzdanost prenosa, cenu mree, iperformanse. Izbor topologije ukljuuje sveobuhvatne zahteve koji se odnose na realizaciju projektaLAN-a. Ipak ukazaemo sada na neke osnovne smernice koje se tiu izbora topologije.

Kada je potrebno ostvariti prose

ne brzine u prenosu podataka tada su topologije tipamagistrala/stablo najpogodniije.

7/28/2019 Lan mreza

9/20


256

Topologije tipa stablo su pogodne za instalaciju kod fizikih konfiguracija u razudjenim zgradamakada su grananja neophnodna.

Topologija tipa prsten se koristi kod ostvarivanja veze koja radi na veim brzinama. Nedostatak ovetopologije je taj to otkaz jedne veze ili repetitora dovodi do potpunog otkaza operativnosti mree.

Topologija tipa zvezda je najbolja za kraa rastojanja jer podrava rad malog broja uredjaja koji moguprenositi podatke na velikim brzinama.

11.3.5. Prenosni medijum

Kod LAN-ova standardno se koriste sledee tri forme prenosnog medijuma:a) upredeni kabl postoje dva naina izvodjenja ovog kabla, a to su:

irmovani (shielded twisted pairSTP); i neirmovani (unshielded twisted pairUTP).

Po oba tipa kabla prenose se digitalni signali. Electronic Industries Association godine 1991. jepublikovala standard EIA-568 koji se odnosi na upredene kablove. Shodno EIA-568 postoje sledee trikategorije UTP kabliranja:

Category 3: UTP kablovi i pridrueni hardver za konektiranje ije su karakteristikeprenosa specificirane do 16 MHz

Category 4: UTP kablovi i pridrueni hardver za konektiranje ije su karakteristike prenosespecificirane do 20 MHz

Category 5: UTP kablovi i pridrueni hardver za konektiranje ije su karakteristike prenosaspecificirane do 100 MHz.

Na slici 11.5 prikazane su performanse UTP kablova Category 3 i 5 kao irmovan od 150 kabla STP.

FrekvencijaMHz

slabljenje (dB po 100m) presluavanje na bliem kraju (dB)

category 3UTP

category 5UTP

150STP

category 3UTP

category 5UTP

150STP

1

4

16

25

100

300

2,6 2,0 1,1 41 62 58

5,6 4,1 2,2 32 53 58

13,1 8,2 4,4 23 44 50,4

10,4

22,0

6,2

12,3

21,4

32 47,5

38,5

31,3

-

-

- -

-

-

-

-

-

Slika 11.5 Uporedne karakteristike upredenih {irmovanih i neirmovanih kablova

b) koaksijalni kabl koristi se za prenos kako analognih tako i digitalnih signala. Ovi tipovi signalasu poznati kao basebandi broadband.

c) optiko vlakno koritsti se za prenos analognih signala. Dva tipa optikih kablova se koriste kodLAN-ove

7/28/2019 Lan mreza

10/20


257

multimode kao izivor svetlosti se koristi LED elemenat. Ostvaruje se prenos sa velikombrzinom, ali na kratka rastojanjasingle mode kao izvor svetlosti koristi se laser, a u optem sluaju ovi kablovi koriste seza prenos signala na dua rastojanja.

Kao to smo ve uoili dve standardne forme prenosa signala kod LAN topologija tipa

magistrala/stablo, kada je prenosni medijum koaksijalni kabl, su baseband i broadband. Karakteristikabasebandmagistrale je ta da prenosi digitalne signale (digital signaling). Naime, binarni podaci, koji seprenose, insertuju se u kabl kao sekvenca naponskih impulsa, obino koristei Manchester ilidiferencijalnoManchesterkodiranje. Priroda digitalnih signala je takva da se koristi ukupni spektar kabla.Shodno ovome, nije mogue ovom tehnikom prenositi vei broj kanala po istom kablu (frekventnimultipleks). Prenos je dvosmeran. To znai da signal koji se insertuje u bilo koju taku medijuma

propagira se u oba smera ka krajevima kabla gde se i absorbuje (vidi sliku 11.6a). Usled slabljenja signalapri viim frekvencijama, duina deonica kod bus-baseband LAN-ova ograniena je na 1 km. Zapoveanje duine mree koriste se repetitori (vidi sliku 11.7). Repetitor spaja dva segmenta kabla iproputa digitalne signale u oba dva smera izmedju tih segmenata. Repetitor ne obavlja baferovanjesignala, kao i logiku izolaciju segmenata, to znai da je transparentan ostatku sistema. Ako dve stanice

povezane u razliitim segmentima pokuaju istovremenu predaju njihovi paketi e interferirati, tj. doi }edo kolizije.

U kontekstu LAN-ova termin broadband ukazuje na korienje analognih signala za prenos(analog signaling). Drugim reima mogu je prenos u frekventnom multipleksu. Frekventni spektar kabladeli se na kanale. Po svakom od kanala mogu je nezavisan prenos podataka.

zavrnica

stanica stanica stanica

paketi putuju u oba smera

apsorberpaketa

a) baseband


headend

frekventnikonvertor

prijem na f2predaja na f1

b) podeljeni broadband

7/28/2019 Lan mreza

11/20


258


prijem na f1

predaja na f1

pasivniheadend

c) broadbandsa dva-kabla

Slika 11.6Basebandi broadbandtehnika prenosa

sta

nica

stanica

stanica stanica

stanica stanicarepetitor

segment

segment

Slika 11.7Basebandkonfiguracija sa repetitorima

Broadbandkomponente omoguavaju razdvajanje i spajanje kablova, pa shodno tome mogue jerealizovati topologije tipa magistrala/stablo. BroadbandLAN-ovi se koriste za prenos signala na vearastojanja (nekoliko desetina kilometara). Za razliku od baseband, broadband LAN-ovi koriste

jednosmerne tehnike prenosa; signali koji se insertuju u medijum prostiru se samo u jednom smeru.Glavni razlog za ovakvo reenje je taj to nije mogue napraviti pojaavae koji e propustati signalejedne frekvencije u oba smera. Jednosmerni prenos oznaava da samo one stanice koje se nalaze''nizvodno'' mogu primati signale. Postavlja se sada pitanje: Kako je mogue ostvariti potpunu

povezljivost ? Nedvosmisleno je da su potrebna dva puta. Putevi se spajaju na strani headend-a. Kodtopologije magistrale, headendse nalazi na kraju magistrale. Sve stanice predaju po jednom putu premaheadend-u (inbound). Signal koji pristigne na headend-u se zatim propagira po drugom putu (outbound).Sve stanice primaju po outboundputu. Sa take gledita fizike realizacije za implementaciju inboundioutboundputeva koriste se dve alternativne konfiguracije (slika 11.6 b) i c)). Kod slike 11.6c) inboundioutboundputevi se ostvaruju po posebnim kablovima, pri emu je headendu sutini pasivni konektorizmedju oba puta. Stanice predaju i primaju na istoj frekvenciji. Kod podeljenog broadband-a (slika

11.6b) inbound i outbound putevima se dodeljuju razliite frekvencije po istom kablu. Bidirekcioni

7/28/2019 Lan mreza

12/20


259

pojaavai proputaju nie frekvencije po inbound putu a vie po outbound. Headend u sutini serealizuje kao frekventni konvertor, koji translira inboundfrekvencije u outbound.

Sistemi koji koriste optike kablove rade u opsegu od 1014 do 1015 Hz, tj. pokrivaju infracrveni ividljivi deo spektra. Princip optikog prenosa je sledei. Svetlost koju zrai izvor usmerava se kacilindrinoj staklenoj niti ili plastinom jezgru. Zraci pod malim uglovima u odnosu na osu se reflektuju i

propagiraju du staklenog vlakna, dok se ostali zraci absorbuju od materijala koji obmotava vlakno. Ovaj

nain propagacije se naziva multimode. Ako se radijus vlakna smanji, svetlost e se reflektovati pomanjem broju uglova du puta prostiranja. Kada se radijus jezgra redukuje na red veliine talasne duinesvetlosti svetlost e prolaziti samo pod jednim uglom ili mode: aksijalni zrak. Ovaj single-mode nain

propagacije obzebedjuje superiornije performanse iz sledeeg razloga. Kod multimode prenosa postojivei broj puteva propagacije pri emu svaki put ima razliitu duinu a shodno tome i vreme prolaska krozvlakno. Ovo dovodi do vremenske disperzije (rasejavanja) signala na izlazu, a to ograniava brzinu sakojom se signali pouzdano prihvataju na izlazu.Kodsingle-mode prenosa postoji jedinstveni prenosni put

pa zbog toga ne dolazi do distorzije signala. Konano, promenom indeksa reflesije jezgra mogue jeostvariti i trei tip prenosa poznat kao multimodegradedindex. Na slici 11.8. prikazane su karakteristiketriju naina prenosa signala kroz optiko vlakno.

Kod optikih sistema mogue je koristiti sledea dva tipa izvora svetla, LED (lightemittingdiode)

i ILD (injectionlaserdiode). Oba izvora su poluprovodniki elementi koji emituju snop svetlosti kada sepobude. naponski .

Cena LED elementa je nia, ovaj elemenat ima dui vek trajanja i radi na viem temperaturama.ILD radi na principu lasera, efikasniji je i koristi se za prenos signala pri veim brzinama.

tip staklenogvlakna

dijametarjezgra( m)

dijametaroklopa( m)

maksimalno slabljenje(dB/km)

maksimalnipropusni opseg

(MHz/km)

single

mode

graded

index

step

index

5,0

8,1

50

62,5

100

200 ili 300

85 ili 125

125

140

380 ili 440

125

125

850 nm 1300 nm 1500 nm

2,3

0,5 0,25

- -

-

- -6,0

2,4

3,0

3,5

0,6

0,7

1,5

0,5

0,3

0,9

6

5000 na 850 nm

600 na 850 nm1500 na 1300 nm

200 na 850 nm1000 na 1300 nm

300 na 850 nm500 na 1300 nm

Slika 11.8 Karakteristike tipinih optikih vlakana

11.4. Odnosi izmedju medijuma i topologija

Izbori prenosnog medijuma i topologije nisu nezavisni. Kod topologije tipa prsten (ring) vezaizmedju repetitora je tipa taka-ka-taki (point-to-point). Fiziko povezivanje uredjaja se moe ostvariti

pomou upredenih kablova, basebandkoaksijalnog kabla, ili optikog vlakna. Treba naglasiti da kod ove

topologije broadbandkoaksijalni kablovi nee zadovoljiti potrebe za prenos. Naime, svaki repetitor treba

7/28/2019 Lan mreza

13/20


260

biti sposoban (biti u stanju) da istovremeno po veem broju kanala prima i predaje vei broj kanala. Nemasumnje da je cena ovakvih uredjaja suvie visoka tako da nije ekonomski isplativo njihovo korienje.

Na slici 11.9a) prikazani su kljuni parametri LAN-a tipa prsten koji se odnose na prenosnimedijum.

Kod topologije tipa magistrala (bus) koriste se oba tipa koaksijalnih kablova, broadband ibaseband. Do skoro optiki kablovi kod ove topologije takorei da se nisu koristili jer je konstrukcija

nisko-propusnih optikih filtarskih elemenata bila komplikovana i teka.U novije vreme sve vie za prenos pri velikim brzinama, postaju aktuelne topologije tipamagistrala koje su bazirane na optikim kablovima.

Topologija tipa stablo obino se realizuje pomou broadbandkoaksijalnog kabla. Naglasimo da jeprenos broadband signala samo u jednom smeru mogu kod ove arhitekture. Sa druge strane, kodarhitekture tipa stablo, bidirekcioni prenos baseband signala se realizuje pomou upredenih ica ikoaksijalnih kablova. Na slici 11.9b) prikazani su kljuni parametri prenosa i medijuma za topologijutipa stablo/magistrala.

Kod topologije tipa zvezda (star) veze izmedju uredjaja i centralnog vora su tipa taka-ka-taki.Obino se veze namenjene za prenos pri velikim brzinama na kraa rastojanja, a realizuju se pomouupredenih kablova ili optikih kablova. Kljuni parametri prenosa i medijuma za topologiju tipa zvezda

prikazani su na slici 11.9c).

7/28/2019 Lan mreza

14/20


261

a) topologija prsten

brzina prenosa(Mbps)

rastojanje izmedurepetitora (km)

broj stanica

4

16

16

100

100

0,1

0,3

1,0

2,0

0,1

70

250

250

250

10

prenosni medijum

neirmovaniuporedni kabl

irmovaniuporedni kabl

baseband

koaksijalni kabl

opticki kabl

beicni


baseband

koaksijalni kabl

opticki kabl

beicni


irmovaniuporedni kabl

baseband

koaksijalni kabl

opticki kabl

beicni

b) topologija magistrala/stablo

c) topologija zvezda

1

broadband

koaksijalni kabl

10 ; 50 sa ogranicenjima

50 ; 20 po kanalu

45

10

< 2

< 3/< 1

< 30

< 150

< 1

10

100/10

100/1000

500

10

10-100

10-100

16

10-100

100

0,1

0,3

1,0

1,0

0,1

70

250

250

250

10

Slika 11.9 Karakteristike prenosnog medijuma kod LAN topologija

7/28/2019 Lan mreza

15/20


262

11.5. LAN standardi

Komitet IEEE 802 predloio je skup LAN standarda koji su 1985. godine bili prihvaeni od straneANSI (American National Standards Institute) kao Ameriki nacionalni standardi. Standardi su nakon

toga, 1987. godine, revidirani i prihva

eni kao internacionalni standardi od strane ISO (InternationalOrganizatioon for Standardization) pod imenom ISO 8802. Od tog perioda komitet IEEE 802 je produiosa revizijom i proirenjem standarda koji su povremeno usvajani i uskladjivani sa ISO standardima.Struktura LAN standarda u toku razvoja standarda sledea dva kljuna apsekta su veoma brzo uoenaod strane komiteta IEEE 802, a oni se odnose na slede}e:

1) zadatak komuniciranja du lokalne mree je suvie kompleksan pa je neophodno da se razbije(podeli) na vei broj podzadataka koji se mogu lako upravljati2) ne postoji jedinstveni tehniki pristup koji e zadovoljiti sve zahteve, a to znai da ne moe da

postoji jedinstveni standard koji e zadovoljiti sve proizvodjae. Naime postoje razliite LANtopololgije, metode pristupa i prenosni medijumi koje nije mogue objediniti jedinstvenimstandardom.

Na slici 11.10 prkazano je tekue stanje koje se odnosi na standardizaciju. Kao to se vidi sa slike 10standardi su sa aspekta hijerarhije protokola organizovani u tri nivoa. LLC (logical link control) jeodgovoran za adresiranje i upravljanje tokom podataka na nivou-veza (data link control). LLC jenazavisan od topologije, prenosnog medijuma, i izabrane upravljake tehnike za pristup prenosnommedijumu.

Ispod LLC-a nalaze se nivoi MAC (media access control) i fiziki nivo. Zbog medjusobne zavisnostikoje postoje izmedju MAC-a, samog medijuma, i topologije, ovi nivoi su organizovani u standarde naosnovu MAC algoritama kao i specificiranog fizikog nivoa koji je deo standarda MAC-a.

7/28/2019 Lan mreza

16/20


263

IEEE 802.2

Unacknowledged connectionless service- servis kod nepotvrdenog povezivanja Connection-mode service - servis u reimu rada povezivanja Acknowledged connectionless service - servis kod potvrdenog povezivanja

Logicallink

control(LLC)

Mediumac

cess

control(MAC)

Physical

CSMA/CD Token busRound robin;

prioritetToken ring Token ring DQDB

CSMA;polling

IEEE802.3

IEEE802.11

IEEE802.6

IEEE802.5

IEEE802.12

IEEE802.4

FDDI

osnovni opsegkoaksijalni kabl:

10 Mbps

neirmovaniupredeni par

ica:100 Mbps

irokopojasnikoaksijalni kabl:

10 Mbps

opticko vlakno:10 Mbps

irokopojasnikoaksijalni kabl:

1, 5, 10 Mbps

koaksijalni kablza prenos nosioca:

1, 5, 10 Mbps

opticko vlakno:5, 10, 20 Mbps


ica:100Mbps

irmovaniupredeni par ica:

4, 16 Mbps

neirmovaniupredeni par ica:

4 Mbps

opticko vlakno:100Mbps


ica:100 Mbps

opticko vlakno:100Mbps

infracrveni:1, 2 Mbps

proirenispektar:

1, 2 Mbps

Topologije tipa magistrala /stablo/zvezda Topologije tipa prsten Dualne topologijetipa magistrala

Beicne

Slika 11.10 LAN standardi

11.6. Metodi pristupaKada se po zajednikom (deljivom) medijumu obavlja prenos podataka koriste se sledea dva razliita

metoda za pristup:1. proizvoljni pristup bilo koja stanica u bilo koje vreme moe da inicira prenos pod uslovom da jemedijum dostupan, tj druga stanica ne obavlja prenos. To znai da ne postoji eksplicitna supervizijakojom se individualnim stanicama dozvoljava prenos.2. deterministiki pristup svaka stanica mora da eka na red za predaju. Naime pristup medijumu

nije proizvoljan nego eksplicitno dodeljen preko token-a ilipoll-a.

11.7. Ethernet i CSMA/CD

U okviru komiteta za LAN standarde IEEE 802, radna grupa 802.3 predloila je skup standardakoji se pre svega odnose na tehniku pristupa medijuma za prenos, poznatu kao CSMA/CD. Ovaj skupstandarda je rezultirao pojavom komercijalnog proizivoda Ethernet. Ethernet je danas, bez sumnje,najpopularniji LAN, a esto se koristi kao pojam koji obuhvata sve specifikacije standarda. Kakav jesluaj i sa ostalim 802 standardima (sa izuzetkom LLC-a), IEEE 802.3 definie MAC nivo kao i brojopcija prenosnog medijuma.

Najjednostavniji oblik MAC-a za topologije tipa stablo i magistrala je CSMA/CD. Kod ove

tehnike stanica koja eli da predaje prvo oslukuje medijum da bi odredila da li je neki drugi prenos utoku (carrier sense). Ako medijum nije zauzet (idle), stanica moe da predaje, a za sluaj da je zauzet ona

7/28/2019 Lan mreza

17/20


264

mora da saeka. Usled propagacionog kanjenja u mrei moe da se desi da dve stanice istovremenoustanove da je medijum za prenos slobodan, i u isto vreme ponu sa predajom okvira podataka. Kada seova dva signala presretnu na nekoj deonici kabla dolazi do kolizije, ~ime se integritet podataka naruava

pa je prijem onemoguen. Nakon detekcije kolizije sve stanice se informiu preko specijalnog signala(jam) o nastanku kolizije. Stanice koje su uzrokovale koliziju moraju ponovo da alju svoje podatke uneko budue vreme.

U svakoj od stanica ugradjen je poseban algoritam (nazvan backoff) kojim se specificira ta stanicatreba da uradi ako ustanovi da je medijum zauzet, a ta kada do kolizije dodje. U grubim crtama, koracialgoritma su sledei:

1. ako je medijum slobodan, poinje se sa prenosom,2. ako je midujum zauzet, produava se sa oslukivanjem sve dok on ne postane slobodan, a zatim se

odmah poinje sa prenosom3. ako se u toku prenosa detektuje kolizija, odmah se prestaje sa predajom4. nakon detekcije kolizije, stanica saeka proiozvoljan vremenski period, a zatim pokua da ponovo

obavi predaju (ponavljanje od koraka 1).

Osnovna prednost CSMA/CD tehnike je njena jednostavnost, tj. lako je implementirati potrebnu logikuprotokola.

Primer

Na slici 0.1 prikazan je princip rada tehnike CSMA/CD kod basebandLAN-a.U trenutku to stanica A poinje sa predajom paketa koji je namenjen stanici D. U trenutku t1

stanice B i C su spremne za prenos. Stanica B detektuje da se po medijumu prenosi signal i odlaepredaju. Sa druge strane, stanica C ne zna da je stanica A poela sa prenosom i poinje svoj prenos.Kada signal od stanice A, u trenutku t2, pristigne do stanice C ona detektuje koliziju i prestaje sa

prenosom. Efekat kolizije prostire se ka stanici A gde se ona detektuje neto kasnije, u trenutku t3, nakonega i stanica A prestaje sa predajom.

7/28/2019 Lan mreza

18/20


265

A B C D

trenutakt0

predaja od strane A

predaja od strane C

signal na magistrali

trenutakt1

predaja od strane C


predaja od strane A

trenutakt2

predaja od strane C


predaja od strane A

trenutakt3

predaja od strane C


predaja od strane A

Slika 0.1 Princip rada CSMA/CD tehnike

Primer

7/28/2019 Lan mreza

19/20


266

U sutini nivo veze (layer link) je odgovoran za fiziko adresiranje uredjaja koji su povezani na mrei.Sa aspekta LAN-a znamo da se MAC adresom identifikuje adresa mrenog-interfejsa uredjaja. MACadresa moe da ima dve mogue duine (vidi sliku 0.2).

a) 16-bitnu od lokalnog znaajab) 48-bitnu od globalnog znaaja

adresaI/G

I/G U/L adresa

1 15

1 1 46

Slika 0.2 MAC adresni formati

Napomena: I/G (Individualno/Grupno); U/L-(Univerzalno/lokalno):

I/G=0: individualna MAC adresaI/G=1: grupna MAC adresaU&L=0: univerzalno dodeljena adresaU/L=1: lokalno dodeljena adresa

Adrese se obino izraavaju u heksadecimalni format i imaju slede}a dva dela:a) jedinstveni identifikator organizacije prva tri bajta (okteta) MAC adrese dodeljuju se

proizvodjau od strane organizacije IEEEb) identifikator interfejsa naredna tri okteta, dodeljuje ih jednoznano proizvodja.

Pored individualnih adresa na osnovu kojih se identifikuje specificirani interfejs mogue je adresirati

grupu interfejsa. Grupne MAC adrese se koriste za selektivnu emisiju (multicast) na nivou 2. I/G deoMAC adrese ukazuje da li se radi o individualnoj ili grupnoj MAC adresi.Na slici 0.3 prikazana je binarni format MAC adrese AC-DE-48-00-00-80

0011 0101 0111 1011 0001 0010 0000 0000 0000 0000 0000 0001

lsb msblsb

lsblsb

lsblsbmsb

msbmsb

msbmsb

prvi bajtproizvodaca

drugi bajtproizvodaca

treci bajtproizvodaca

C A E D 8 4 0 0 0 0 0 8

Slika 0.3 Primer MAC adrese AC-DE-48-00-00-80 u binarnom formatu

7/28/2019 Lan mreza

20/20


267

Na slici 0.4 prikazana je MAC grupna adresa AD-DE-48-00-00-80

1011 0101 0111 1011 0001 0010 0000 0000 0000 0000 0000 0001

D A E D 8 4 0 0 0 0 0 8

I/G adresni bit

Slika 0.4 Primer MAC adrese AD-DE-48-00-00-80

Redosled prenosa bitova kod jedne MAC adrese prikazan je na slici 0.5

1011 0101 0111 1011 0001 0010 0000 0000 0000 0000 0000 0001

prvi se prenosi

drugi se prenosizadnji seprenosi

Slika 0.5 Redosled prenosa bitova kod jedne MAC adrese

Documents

Lan mreza