14. Лекція: Вибір конфігурації мереж Ethernet і Fast Ethernet
Вибір конфігурації Ethernet
При виборі конфігурації мережі Ethernet, що складається з сегментів різних типів, виникає багато питань, пов'язаних перш за все з максимально допустимим розміром (діаметром) мережі і максимально можливим числом різних елементів. Мережа буде працездатною тільки в тому випадку, якщо затримка розповсюдження сигналу в ній не перевищить граничної величини. Це визначається вибраним методом управління обміном CSMA/CD, заснованому на виявленні і дозволі колізій.
Перш за все, слід зазначити, що для отримання складних конфігурацій Ethernet з окремих сегментів застосовуються проміжні пристрої двох основних типів:
Репітерниє концентратори (хабы) є набором репітерів і ніяк логічно не розділяють сегменти, підключені до них;
Комутатори передають інформацію між сегментами, але не передають конфлікти з сегменту на сегмент.
При використанні складніших комутаторів конфлікти в окремих сегментах вирішуються на місці, в самих сегментах, але не розповсюджуються по мережі, як у разі застосування простіших репитерных концентраторів. Це має принципове значення для вибору топології мережі Ethernet, оскільки використовуваний в ній метод доступу CSMA/CD припускає наявність конфліктів і їх дозвіл, причому загальна довжина мережі якраз і визначається розміром зони конфлікту, області колізії (collision domain). Таким чином, застосування репитерного концентратора не розділяє зону конфлікту, тоді як кожен комутуючий концентратор ділить зону конфлікту на частини. У разі застосування комутатора оцінювати працездатність треба для кожного сегменту мережі окремо, а при використанні репитерных концентраторів – для мережі в цілому.
На практиці репитерные концентратори застосовуються набагато частіше, оскільки вони і простіше і дешевше. Тому надалі мова піде саме про них.
При виборі і оцінці конфігурації Ethernet використовуються дві основні моделі.
Правила моделі 1
Перша модель формулює набір правив, які необхідно дотримувати проектувальникові мережі при з'єднанні окремих комп'ютерів і сегментів:
Репітер або концентратор, підключений до сегменту, знижує на одиницю максимально допустиме число абонентів, що підключаються до сегменту.
Повний шлях між двома будь-якими абонентами повинен включати не більше п'яти сегментів, чотирьох концентраторів (репітерів) і два трансиверов (MAU).
Якщо шлях між абонентами складається з п'яти сегментів і чотирьох концентраторів (репітерів), то кількість сегментів, до яких підключені абоненти, не повинно перевищувати три, а решта сегментів повинна просто зв'язувати між собою концентратори (репітери). Це вже згадуване "правило 5-4-3".
Якщо шлях між абонентами складається з чотирьох сегментів і трьох концентраторів (репітерів), то повинні виконуватися наступні умови:
максимальна довжина оптоволоконного кабелю сегменту 10BASE-FL, що сполучає між собою концентратори (репітери), не повинна перевищувати 1000 метрів;
максимальна довжина оптоволоконного кабелю сегменту 10BASE-FL, що сполучає концентратори (репітери) з комп'ютерами, не повинна перевищувати 400 метрів;
до всіх сегментів можуть підключатися комп'ютери.
При виконанні перерахованих правил можна бути упевненим, що мережа буде працездатною. Ніяких додаткових розрахунків в даному випадку не потрібні. Вважається, що дотримання даних правил гарантує допустиму величину затримки сигналу в мережі.
На мал. 14.1 показаний приклад максимальної конфігурації, що задовольняє цим правилам. Тут максимально можливий шлях (діаметр мережі) проходить між двома нижними по малюнку абонентами: він включає п'ять сегментів (10BASE2, 10BASE5, 10BASE-FL, 10BASE-FL і 10BASE-T) чотири концентратори (репітера) і два трансивера MAU.
Мал. 14.1.  Приклад максимальної конфігурації відповідно до першої моделі
Розрахунок по моделі 2
Друга модель, вживана для оцінки конфігурації Ethernet, заснована на точному розрахунку тимчасових характеристик вибраної конфігурації мережі. Ця модель іноді дозволяє вийти за межі жорстких обмежень моделі 1. Застосування моделі 2 необхідно у тому випадку, коли розмір проектованої мережі близький до максимально допустимому.
У моделі 2 використовуються дві системи розрахунків:
перша система припускає обчислення подвійного (круга) часу проходження сигналу по мережі і порівняння його з максимально допустимою величиною;
друга система перевіряє допустимість величини отримуваного міжпакетного тимчасового інтервалу, міжпакетній щілині (IPG – InterPacket Gap) в мережі.
При цьому обчислення в обох системах розрахунків ведуться для якнайгіршого випадку, для шляху максимальної довжини, тобто для такого шляху передаваного по мережі пакету, який вимагає для свого проходження максимального часу.
При першій системі розрахунків виділяються три типи сегментів:
початковий сегмент, відповідає початку шляху максимальної довжини;
кінцевий сегмент розташований в кінці шляху максимальної довжини;
проміжний сегмент входить в шлях максимальної довжини, але не є ні початковим, ні кінцевим.
Проміжних сегментів у вибраному шляху може бути декілька, а початковий і кінцевий сегменти при різних розрахунках можуть мінятися місцями один з одним. Виділення цих трьох типів сегментів дозволяє автоматично враховувати затримки сигналу на всіх концентраторах, що входять в шлях максимальної довжини, а також в приемопередающих вузлах адаптерів.
Для розрахунків використовуються величини затримок, представлені в таблиці 14.1.
Таблиця 14.1. Величини затримок для розрахунку подвійного часу проходження сигналу (затримки дані в бітових інтервалах)

Тип сегменту Ethernet
Макс. довжина, м
Початковий сегмент
Проміжний сегмент
Кінцевий сегмент
Затримка на метр довжини



t0
tm
t0
tm
t0
tm
t1

10BASE5
500
11,8
55,0
46,5
89,8
169,5
212,8
0,087

10BASE2
185
11,8
30,8
46,5
65,5
169,5
188,5
0,103

10BASE-T
100
15,3
26,6
42,0
53,3
165,0
176,3
0,113

10BASE-FL
2000
12,3
212,3
33,5
233,5
156,5
356,5
0,100

FOIRL
1000
7,8
107,8
29,0
129,0
152,0
252,0
0,100

AUI
50
0
5,1
0
5,1
0
5,1
0,103


Методика розрахунку зводиться до наступного:
У мережі виділяється шлях максимальної довжини. Всі подальші розрахунки ведуться для нього. Якщо цей шлях не очевидний, то розраховуються всі можливі шляхи, потім на підставі цього вибирається шлях максимальної довжини.
Якщо довжина сегменту, що входить у вибраний шлях, не максимальна, то розраховується подвійний (круг) час проходження в кожному сегменті виділеного шляху по формулі: ts = L*tl + to, де L – це довжина сегменту в метрах (при цьому треба враховувати, тип сегменту: початковий, проміжний або кінцевий).
Якщо довжина сегменту рівна максимально допустимою, то з таблиці для нього береться величина максимальної затримки tm.
Сумарна величина затримок всіх сегментів виділеного шляху не повинна перевищувати граничної величини 512 бітових інтервалів (51,2 мкс).
Потім необхідно виконати ті ж дії для зворотного напряму вибраного шляху (тобто в даному випадку кінцевий сегмент вважається за початковий і навпаки). Із-за різних затримок вузлів концентраторів величини затримок, що передають і приймаючих, у різних напрямах можуть відрізнятися (але трохи).
Якщо затримки в обох випадках не перевищують величини 512 бітових інтервалів, то мережа вважається за працездатну.
Зокрема, для конфігурації, показаної на мал. 14.1, шлях найбільшої довжини – це шлях між двома нижними по малюнку комп'ютерами. В даному випадку це задоволено очевидно. Цей шлях включає п'ять сегментів (зліва направо): 10BASE2, 10BASE5, 10BASE-FL (два сегменти) і 10BASE-T.
Наприклад, можна провести розрахунок, вважаючи за початковий сегмент 10BASE2, а кінцевим 10BASE-T:
Початковий сегмент 10BASE2 має максимально допустиму довжину (185 метрів), для нього слід узяти з таблиці величину затримки 30,8.
Проміжний сегмент 10BASE5 також має максимально допустиму довжину (500 метрів), тому для нього потрібно узяти з таблиці величину затримки 89,8.
Обидва проміжні сегменти 10BASE-FL мають довжину 500 метрів, отже, затримка кожного з них обчислюватиметься за формулою:
500 * 0,100 + 33,5 = 83,5.
Кінцевий сегмент 10BASE-T має максимально допустиму довжину (100 метрів), тому величина затримки для нього в таблиці дорівнює 176,3.
У шлях найбільшої довжини входять також шість AUI-кабелей: два з них (у сегменті 10BASE5) показані на малюнку, а чотири (у двох сегментах 10BASE-FL) не показані, але в реальності цілком можуть бути присутніми. Можна вважати, що сумарна довжина всіх цих кабелів дорівнює 200 метрам, тобто чотирьом максимальним довжинам. Тоді затримка на всіх AUI-кабелях буде рівна:
4 * 5,1 = 20,4
В результаті сумарна затримка для всіх п'яти сегментів складе:
30,8 + 89,8 + 83,5 + 83,5 + 176,3 + 20,4 = 484,3
що менше, ніж гранично допустима величина 512, тобто мережа працездатна.
Тепер можна розрахувати сумарну затримку для того ж шляху, але у зворотному напрямі. При цьому початковим сегментом буде 10BASE-T, а кінцевим – 10BASE2. В результаті в кінцевій сумі зміняться тільки два доданків (проміжні сегменти залишаються проміжними). Для початкового сегменту 10BASE-T максимальної довжини затримка складе 26,6 бітових інтервалів, а для кінцевого сегменту 10BASE2 максимальної довжини затримка складе 188,5 бітових інтервалів. Сумарна затримка дорівнюватиме:
26,6 + 83,5 + 83,5 + 89,8 + 188,5 + 20,4 = 492,3
що знову ж таки менше 512. Працездатність мережі підтверджена.
Проте для того, щоб зробити остаточний вивід про працездатність мережі, розрахунку подвійного часу проходження, відповідно до стандарту, ще не достатньо.
Другий розрахунок, вживаний в моделі 2, перевіряє відповідність стандарту величини міжпакетного інтервалу (IPG). Ця величина спочатку не має бути менше, ніж 96 бітових інтервалів (9,6 мкс), тобто тільки через 9,6 мкс після звільнення мережі абоненти можуть почати свою передачу (див. Лекція 10 "Метод управління обміном CSMA/CD"). Проте при проходженні пакетів (кадрів) через репітери і концентратори міжпакетний інтервал може скорочуватися, унаслідок чого два пакети можуть врешті-решт сприйматися абонентами як один. Допустиме скорочення IPG визначене стандартом в 49 бітових інтервалів (4,9 мкс).
Для обчислень тут так само, як і у попередньому випадку, використовуються поняття початкового і проміжного сегментів. Кінцевий сегмент не вносить внеску до скорочення міжпакетного інтервалу, оскільки пакет доходить по ньому до приймаючого комп'ютера без проходження репітерів і концентраторів.
Обчислення тут дуже прості. Для них використовується дані таблиці 14.2.
Таблиця 14.2. Величини скорочення міжпакетного інтервалу (IPG) для різних сегментів Ethernet

Сегмент
Початковий
Проміжний

10BASE2
16
11

10BASE5
16
11

10BASE-T
16
11

10BASE-FL
11
8


Для отримання повної величини скорочення IPG треба підсумувати величини з таблиці для сегментів, що входять в шлях максимальної довжини, і порівняти суму з граничною величиною 49 бітових інтервалів. Якщо сума менше 49, можна зробити вивід про працездатність мережі. Для гарантії розрахунок проводиться в обох напрямах вибраного шляху.
Для прикладу варто звернутися все до тієї ж конфігурації, показаної на мал. 14.1. Максимальний шлях тут – між двома нижними по малюнку комп'ютерами. Можна взяти за початковий сегмент 10BASE2. Для нього скорочення міжпакетного інтервалу дорівнює 16. Далі слідують проміжні сегменти: 10BASE5 (величина скорочення дорівнює 11) і два сегменти 10BASE-FL (кожен з них внесе свій внесок по 8 бітових інтервалів). В результаті сумарне скорочення міжпакетного інтервалу складе:
16 + 11 + 8 + 8 = 43,
що менше граничної величини 49. Отже, дана конфігурація і по цьому показнику буде працездатна.
Обчислення для зворотного напряму по цьому ж шляху дадуть той же результат, оскільки початковий сегмент 10BASE-T дасть ту ж величину, що і початковий сегмент 10BASE2 (16 бітових інтервалів). А всі проміжні сегменти залишаться проміжними.
Тепер можна спробувати за допомогою другої моделі розрахунків оцінити максимальний розмір мережі Ethernet. Теоретично можливий розмір мережі складає 6,5 кілометрів. Але це в припущенні, що вся мережа виконана на одному сегменті. Проте на практиці це нездійсненно. Адже гранична довжина сегменту не перевищує 2 кілометрів (для 10BASE-FL). Присутність репітерів або концентраторів в мережі максимального розміру обов'язково, а вони внесуть свій внесок до затримки проходження сигналу по мережі.
Проста конфігурація мережі з двох сегментів 10BASE-FL, сполучених концентратором (мал. 14.2).
Мал. 14.2.  Мережа Ethernet максимально можливої довжини
З таблиці 14.1 видно, що при виборі максимальної довжини обох сегментів по 2000 метрів (один з них буде початковим, а інший – кінцевим) сумарна подвійна затримка розповсюдження складе:
212,3 + 356,5 = 568,8,
що значно більше допустимої величини 512. Таким чином, реальна довжина мережі буде навіть менша, ніж 4 кілометри. Елементарний розрахунок показує, що при двох однакових сегментах 10BASE-FL довжина кожного з них не повинна перевищувати 1716 метрів. Подвійна затримка розповсюдження при цьому обчислюватиметься так (таблиця. 14.1):
12,3 + 1716 * 0,1+ 156,5 + 1716 * 0,1 = 512.
І загальна довжина мережі при цьому складе 3432 метри, що значно менше теоретично можливої довжини в 6500 метрів.
Слід зазначити, що сегменти в конфігурації на мал. 14.2 можуть бути і різної довжини, але їх загальна довжина не повинна перевищувати 3432 метрів. При цьому варто ще враховувати, що в розрахунок не включені затримки трансиверных кабелів. Якщо використовуються зовнішні трансиверы, то необхідно ще зменшити довжину оптоволоконних кабелів.
Тепер можна спробувати оцінити максимально можливий розмір мережі при використанні тільки електричного кабелю, наприклад, найбільш популярної зараз витої пари.
Допустимо, є конфігурація з п'яти сегментів 10BASE-T гранично допустимої довжини (100 метрів), сполучених між собою чотирма концентраторами. Затримка початкового сегменту складе (з таблиці. 14.1) 26,6 бітових інтервалів. Затримка кінцевого сегменту буде рівна 176,3 бітових інтервалів. Затримка трьох проміжних сегментів буде 53,3 бітових інтервалу на кожен сегмент.
Разом сумарна затримка дорівнює:
26,6 + 176,3 + 3 * 53,3 = 362,8,
що менше граничної величини 512.
Можна додати ще два 100-метрові проміжні сегменти, які дадуть ще 106,6, збільшивши кількість сегментів до 7, а число концентраторів до 6. І ще залишиться запас в 42,6 бітових інтервалів. Виходить, що всього сегментів може бути навіть 8 при семи концентраторах, а загальна довжина всіх кабелів може досягати 705,3 метра. Це значно перевищує обмеження моделі 1.
Можна підрахувати величину скорочення міжпакетного інтервалу при такій конфігурації.
Одін початковий сегмент дасть 16 бітових інтервалів (див. таблиці. 14.2). Шість проміжних сегментів дадуть 77 бітових інтервалів. У сумі вийде 93 бітових інтервалу, що значно перевищує дозволені 49 бітових інтервалів. Тому в даному випадку гранична довжина мережі буде обмежена всього лише п'ятьма сегментами, які скоротять міжпакетний інтервал на величину 16 + 11 * 3 = 49 бітових інтервалів.
В результаті мережа максимального розміру на витій парі складатиметься з п'яти сегментів по 100 метрів (мал. 14.3), що збігається з вимогами моделі 1. Повна довжина мережі в цьому випадку дорівнює 500 метрам. Гранична довжина мережі на одному сегменті 10BASE5 складає ті ж самі 500 метрів, але там не вимагається застосування концентраторів.
Мал. 14.3.  Мережа Ethernet максимального розміру на витій парі
Цікаво, що шляхи максимальної довжини для розрахунку кругової затримки і для розрахунку IPG можуть бути різними. Цілком можлива ситуація, коли максимальну затримку проходження дає один шлях в мережі, а максимальне скорочення IPG дає інший шлях. Наприклад, якщо один шлях складається з п'яти коротких сегментів (електричних і оптоволоконних) і чотирьох концентраторів, а інший шлях має всього два оптоволоконні сегменти, та зате з сумарною довжиною, близькою до максимально можливою, то перший дасть максимальне скорочення IPG, а другий – максимальну затримку проходження сигналу.
Значить, в ідеалі необхідно розраховувати як кругову затримку, так і скорочення IPG для кожного з можливих шляхів в даній топології мережі. А умова працездатності мережі полягатиме в тому, що затримки всіх шляхів мають бути менше 512 бітових інтервалів, а величини скорочення IPG для всіх шляхів мають бути менше 49 бітових інтервалів. Правда, неоднозначність шляху максимальної довжини треба враховувати тільки у тому випадку, коли в мережі присутньо більше чотирьох концентраторів, оскільки чотири концентратори (п'ять сегментів) в принципі не можуть зменшити IPG більше, ніж на 49 бітових інтервалів при виборі будь-яких можливих сегментів (див. таблиці. 14.2).
Таким чином, для оцінки працездатності тієї або іншої конфігурації можна використовувати обидві моделі (модель 1 і модель 2), хоча для складних топологий і гранично довгих сегментів переважно друга (числова) модель, що дозволяє кількісно оцінити тимчасові характеристики мережі. У разі ж простіших топологий цілком досить перевірити виконання елементарних правил першої моделі, що не вимагає ніяких розрахунків.
Якщо розрахунки показують, що мережа непрацездатна, то для подолання цих обмежень пропонуються наступні методи:
Зменшення довжини кабелів з метою зниження затримки проходження сигналу по мережі (якщо можливо).
Зменшення кількості концентраторів для зниження затримок і скорочення IPG (якщо можливо).
Вибір кабелю з найменшою затримкою. Кабелі різних марок мають різні затримки, тобто різні швидкості розповсюдження сигналу (див. таблиці. 2.3). Відмінності можуть досягати 10%. Всі дані в таблиці. 14.1 приведені для усередненого випадку.
Розбиття мережі на дві частини або більш за допомогою комутатора – радикальніший метод. Комутатор знижує вимоги до мережі в стільки раз, на скільки сегментів (зон конфлікту) він розбиває мережу. Для кожної нової частини мережі потрібно провести розрахунок працездатності ще раз. Сегмент, який приєднує комутатор, також входить в зону конфлікту, і його треба враховувати при розрахунках.
Перехід на іншу локальну мережу (найрадикальніший метод). Найчастіше в таких випадках застосовують мережу FDDI, яка дозволяє будувати максимальні за розміром мережі. Правда, устаткування її дуже дорого, і для зв'язку з мережею Ethernet потрібні мости.
Вибір конфігурації Fast Ethernet
Точно так, як і у разі Ethernet, для визначення працездатності мережі Fast Ethernet стандарт IEEE 802.3 пропонує дві моделі, звані Transmission System Model 1 і Transmission System Model 2. Перша модель заснована на декількох нескладних правилах. Вона виходить з того, що всі компоненти мережі (зокрема, кабелі) мають найгірші з можливих тимчасові характеристики, тому завжди дає результат із значним запасом. Друга модель використовує систему точних розрахунків з реальними тимчасовими характеристиками кабелів. У зв'язку з цим її застосування дозволяє іноді подолати жорсткі обмеження моделі 1.
Правила моделі 1
Відповідно до першої моделі, при виборі конфігурації треба керуватися наступними принципами:
Сегменти, виконані на електричних кабелях (витих парах) не має бути довше 100 метрів. Це відноситься до кабелів всіх категорій – 3, 4 і 5, до сегментів 100BASE-T4 і 100BASE-TX.
Сегменти, виконані на оптоволоконних кабелях, не мають бути довше за 412 метри.
Якщо використовуються адаптери із зовнішніми (виносними) трансиверами, то трансиверные кабелі (MII) не мають бути довше 50 сантиметрів.
Модель 1 виділяє три можливі конфігурації мережі Fast Ethernet:
З'єднання двох абонентів (вузлів) мережі безпосередньо, без репітера або концентратора (мал. 14.4). Абонентами при цьому можуть виступати не тільки комп'ютери, але і мережевий принтер, порт комутатора, моста або маршрутизатора. Таке сполучення називається з'єднанням DTE—DTE або двоточковим.
Мал. 14.4.  Двоточкове з'єднання комп'ютерів без концентратора
З'єднання двох абонентів мережі за допомогою одного репитерного концентратора класу I або класу II (мал. 14.5).
Мал. 14.5.  З'єднання з одним концентратором
З'єднання двох абонентів мережі за допомогою двох репитерных концентраторів класу II (мал. 14.6). При цьому передбачається, що для зв'язку концентраторів завжди використовується електричний кабель завдовжки не більше 5 метрів. Концентратори класу II мають меншу затримку, тому їх може бути два. Використання трьох концентраторів відповідно до моделі 1 не допускається.
Мал. 14.6.  З'єднання з двома концентраторами
У разі вибору першої конфігурації (двоточковою) правила моделі 1 гранично прості: електричний кабель не має бути довше 100 метрів, напівдуплексний оптоволоконний – більше 412 метрів, повнодуплексний оптоволоконний – 2000 метрів (при цьому затримка сигналу в кабелі не має значення, оскільки метод CSMA/CD не працює).
У разі застосування другої конфігурації (з одним концентратором) треба обмежувати довжину кабелів A і B мережі відповідно до таблиці 14.3.
У разі вибору третьої конфігурації мережі (з двома концентраторами) треба обмежувати довжину кабелів A і B відповідно до таблиці 14.4. При цьому за умовчанням передбачається, що кабель З має довжину 5 метрів.
У обох конфігураціях з концентраторами при використанні одночасно електричного і оптоволоконного кабелів можна за рахунок зменшення довжини електричного кабелю збільшити довжину оптоволоконного. Причому зменшенню довжини електричного кабелю на 1 метр відповідає збільшення довжини оптоволоконного кабелю на 1,19 метра. Наприклад, зменшивши кабель TX на 10 метрів, можна збільшити кабель FX на 11,9 метра, і його гранична довжина складе при двох концентраторах 128,1 метра. Трохи збільшиться і граничний розмір мережі (у нашому прикладі на 1,9 метра).
Таблиця 14.3. Максимальна довжина кабелів в конфігурації з одним концентратором

Вид кабелю А
Вид кабелю В
Клас концентратора
Макс. довжина кабелю А, м
Макс. довжина кабелю В, м
Макс. розмір мережі, м

TX, T4
TX, T4
I або II
100
100
200

TX
FX
I
100
160,8
260,8

T4
FX
I
100
131
231

FX
FX
I
136
136
272

TX
FX
II
100
208,8
308,8

T4
FX
II
100
204
304

FX
FX
II
160
160
320


Таблиця 14.4. Максимальна довжина кабелів в конфігурації з двома концентраторами

Вид кабелю А
Вид кабелю В
Макс. довжина кабелю А, м
Макс. довжина кабелю В, м
Макс. розмір мережі, м

TX, T4
TX, T4
100
100
205

TX
FX
100
116,2
221,2

T4
FX
136,3
136,3
241,3

FX
FX
114
114
233


У разі використання двох оптоволоконних кабелів можна зменшувати один з кабелів за рахунок збільшення іншого. При зменшенні одного кабелю на 10 метрів можна збільшити інший теж на 10 метрів. Якщо ж використовується два електричні кабелі, то збільшувати один з них за рахунок зменшення іншого не можна, оскільки їх довжина в принципі не може перевищувати 100 метрів із-за загасання сигналу в кабелі.
Концентратор класу II в принципі не може одночасно підтримувати сегменти з різними методами кодування TX/FX і T4. Тому варіанти, відповідні другим знизу рядкам обох таблиць 14.3 і 14.4 ніколи не реалізуються на практиці, але стандарт все ж таки дає цифри і для них.
У всіх перерахованих випадках під розміром мережі розуміється розмір зони конфлікту (області колізії, collision domain). При цьому треба враховувати, що включення в мережу одного комутатора дозволяє збільшити повний розмір мережі удвічі.
Приклад мережі максимальної конфігурації відповідно до першої моделі для витої пари показаний на мал. 14.7. Тут максимальний розмір зони конфлікту складається з сегментів A, B і C, тобто складає:
100 + 5 + 100 = 205 метрів
що задовольняє умові працездатності мережі (таблиця 14.4, верхня строчка).
Мал. 14.7.  Приклад максимальної конфігурації мережі Fast Ethernet
Сегмент D також входить в зону конфлікту, оскільки комутатор є повноправним передавачем пакетів мережі. Довжина сегменту D не може перевищувати 100 метрів, щоб сумарна довжина сегментів A, B і D не була більше все тих же 205 метрів. Сегменти, відокремлені від даної зони конфлікту комутатором, ніяк не впливають на її працездатність.
Розрахунок по моделі 2
Друга модель для мережі Fast Ethernet, як і у разі Ethernet, заснована на обчисленні сумарного подвійного часу проходження сигналу по мережі. На відміну від другої моделі, використовуваної для оцінки конфігурації Ethernet, тут не проводиться розрахунків величини скорочення міжпакетного інтервалу (міжпакетній щілині, IPG). Це пов'язано з тим, що навіть максимальна кількість репітерів і концентраторів, допустимих в Fast Ethernet (два), в принципі не може викликати неприпустимого скорочення міжпакетного інтервалу.
Для розрахунків відповідно до другої моделі спочатку треба виділити в мережі шлях з максимальним подвійним часом проходження і максимальним числом репітерів (концентраторів) між комп'ютерами, тобто шлях максимальної довжини. Якщо таких шляхів декілька, то розрахунок повинен проводитися для кожного з них.
Розрахунок в даному випадку ведеться на підставі таблиці 14.5.
Для обчислення повного подвійного (круга) часу проходження для сегменту мережі необхідно помножити довжину сегменту на величину затримки на метр, узяту з другого стовпця таблиці. Якщо сегмент має максимальну довжину, то можна відразу узяти величину максимальної затримки для даного сегменту з третього стовпця таблиці.
Потім затримки сегментів, що входять в шлях максимальної довжини, треба підсумувати і додати до цієї суми величину затримки для приемопередающих вузлів двох абонентів (це три верхні строчки таблиці) і величини затримок для всіх репітерів (концентраторів), що входять в даний шлях (це три нижні рядки таблиці).
Таблиця 14.5. Подвійні затримки компонентів мережі Fast Ethernet (величини затримок дані в бітових інтервалах)

Тип сегменту
Затримка на метр
Макс. затримка

Два абоненти TX/FX
-
100

Два абоненти T4
-
138

Один абонент T4 і один TX/FX
-
127

Сегмент на кабелі категорії 3
1,14
114 (100 м)

Сегмент на кабелі категорії 4
1,14
114 (100 м)

Сегмент на кабелі категорії 5
1,112
111,2 (100 м)

Екранована витаючи пара
1,112
111,2 (100 м)

Оптоволоконний кабель
1,0
412 (412 м)

Репітер (концентратор) класу I
-
140

Репітер (концентратор) класу II з портами TX/FX
-
92

Репітер (концентратор) класу II з портами T4
-
67


Сумарна затримка має бути менше, ніж 512 бітових інтервалів. При цьому треба пам'ятати, що стандарт IEEE 802.3u рекомендує залишати запас в межах 1 – 4 бітових інтервалів для обліку кабелів усередині сполучних шаф і погрішностей вимірювання. Краще порівнювати сумарну затримку величиною 508 бітових інтервалів, а не 512 бітових інтервалів.
Всі затримки, приведені в таблиці, дані для якнайгіршого випадку. Якщо відомі тимчасові характеристики конкретних кабелів, концентраторів і адаптерів, то практично завжди переважно використовувати саме їх. У ряді випадків це може дати помітну надбавку до допустимого розміру мережі.
Приклад розрахунку по другій моделі для мережі, показаної на мал. 14.7. Тут існують два максимальні шляхи: між комп'ютерами (сегменти А, В і З) і між верхнім (по малюнку) комп'ютером і комутатором (сегменти А, В і D). Обидва ці шляхи включають два 100-метрові сегменти і один 5-метровий. Припустимо, що всі сегменти є 100BASE-TX і виконані на кабелі категорії 5. Для двох 100-метрових сегментів (максимальної довжини) з таблиці слід узяти величину затримки 111,2 бітових інтервалів.
Для 5-метрового сегменту при розрахунку затримки, умножається 1,112 (затримка на метр) на довжину кабелю (5 метрів): 1,112 * 5 = 5,56 бітових інтервалів.
Величина затримки для двох абонентів ТХ з таблиці – 100 бітових інтервалів.
З таблиці величини затримок для двох репітерів класу II – по 92 бітових інтервалу.
Підсумовуються всі перераховані затримки:
111,2 + 111,2 + 5,56 + 100 + 92 + 92 = 511,96
це менше 512, отже, дана мережа буде працездатна, хоча і на межі, що не рекомендується.
Для гарантії краще декілька зменшити довжину кабелів або узяти кабелі, що мають меншу затримку (див. таблиці. 2.3). Наприклад, при використанні кабелю AT&T 1061 (NVP = 0,7, tз = 0,477) виходять наступні величини затримок для 100-метрових сегментів: (0,477 * 2) * 100 = 95,4 бітових інтервалів (множення на два необхідно, щоб отримати подвійний час проходження), а для 5-метрового сегменту – 4,77 бітових інтервалів. Сумарна затримка при цьому складе:
95,4 + 95,4 + 4,77 + 100 + 92 + 92 = 483,57,
тобто значно менше 512 і навіть 508, що означає повністю працездатну мережу.
Користуючись моделлю 2, можна обійти деякі обмеження моделі 1, оскільки модель 1 будується з розрахунку на якнайгірший випадок. Наприклад, в мережі може бути присутніми більше двох концентраторів класу II або більше одного концентратора класу I, а кабель, що сполучає концентратори, може бути довше 5 метрів.
На мал. 14.8 показана мережа, що містить три концентратори класу II, сполучених між собою відрізками кабелю завдовжки по 10 метрів. Комп'ютери сполучені з концентраторами сегментами 100BASE-TX довжиною по 50 метрів. Розрахунок подвійного часу проходження для цього випадку.
Кожен з трьох концентраторів класу II з портами ТХ дасть затримку 92 бітових інтервалу. Сумарна затримка концентраторів складе 276 бітовим інтервалам.
Для двох сполучних кабелів між концентраторами затримка дорівнює 2 * 1,112 * 10 = 22,24 бітових інтервалу.
Для двох сегментів ТХ по 50 метрів затримка складе 2 * 1,112 * 50 = 111,2 бітових інтервалу.
Для двох абонентів TX затримка дорівнюватиме 100 бітовим інтервалам.
Разом сумарна затримка: 276 + 22,24 + 111,2 + 100 = 509,44 бітових інтервалу.
Мал. 14.8.  Приклад працездатної конфігурації мережі, що порушує правила моделі 1
Дана мережа працездатна. Але при цьому треба враховувати, що кожен додатковий концентратор класу II зменшує загальну допустиму довжину кабелю на 92/1,112 = 82,7 метра. Мережа з чотирма концентраторами не матиме сенсу, оскільки на затримку в кабелі вже не залишається майже ніякого запасу (чотири концентратори дадуть сумарну затримку в 92 * 4 = 368 бітових інтервалів).
А зараз варто подивитися, яка буде максимальна величина мережі Fast Ethernet. Для цього треба узяти мережу з одним концентратором класу II і два сегменти 100BASE-FX. Елементарний розрахунок показує, що при однакових сегментах довжина кожного з них може досягати 160 метрів (мал. 14.9), а загальна довжина мережі складе 320 метрів. Розрахунок подвійного часу проходження для цього випадку виглядатиме так:
92 + 100 + 2 * 1,0 * 160 = 512
Виходить, що мережа працездатна, хоча і на межі. В даному випадку важлива тільки сумарна довжина обох кабелів. При зменшенні довжини якого-небудь з сегментів можна без втрати працездатності збільшити на точно таку ж величину довжину іншого сегменту.
Якщо в приведеній на мал. 14.9 конфігурацій використовується концентратор класу I, а не концентратор класу II, то допустима сумарна довжина сегментів скорочується з 320 метрів до 272 метрів (розрахунок для цього випадку очевидний). А згідно стандарту запасу краще зменшити сумарну довжину кабелю на 1 – 4 метри, що дасть зниження кругової затримки на 1 – 4 бітових інтервалу.
Мал. 14.9.  Мережа Fast Ethernet максимальної довжини
На закінчення слід зазначити, що модель 2 доцільно застосовувати в основному за наявності в мережі оптоволоконних сегментів. На електричному кабелі навіть за великого бажання досить важко створити мережу значного розміру.
Методи подолання обмежень на розмір мережі у разі Fast Ethernet ті ж самі, що і у разі Ethernet: скорочення довжини кабелів, зменшення кількості концентраторів, вибір марки кабелю з меншою затримкою, використання комутаторів, перехід на повнодуплексний режим обміну, а також перехід на другую сеть (например, FDDI).