ARCnet是Datapoint公司1977年开发成功的一种局域网,目前仍具有较大的使用范围,并作为Netware LAN的敷缆系统.ARCnet使用RG-62同轴 电缆 ,而这种电缆刚好与IBM3270终端和IBM主机相连的电缆相同,所以这种网络在大量IBM机的使用基地得到广泛应用.
ARCnet现在也可使用双绞线和光纤.新型的ARCnet plus速率已从原来的2.5Mb/s增加到100Mb/s(使用光纤时).这种网络使用的媒体访问法为令牌总线.
ARCnet使用的媒体有同轴电缆和双绞线,它对双绞线要求较低, 电话线 中多余的双绞线。便可作此用途,因为ARCnet仅需要一对线,而且 数据 速率较低.然而,最好不要使用这种方式,因为当你要升级到也使用双绞线的其它技术时会产生问题.
一、 ARCnet 的构件
在构造ARCnet网络时,所用关键硬件设备有两种:其一是有源Hub,其二是无源Hub.所谓无源Hub是指一种设备,可对网络信号进行分裂信号加以分裂.它无放大功能,不需要电源,只是将信号加以分裂.正因为无放大功能,无源Hub的电缆长度远不如有源Hub.这是ARCnet网络构成时的主要构件.
除Hub外,第二种构件是ARCnet网卡,通常能以同轴电缆和双绞线两种方式之一进行 工作 .当同轴电缆卡要联接到双绞线网络时,必须使用一种称作banlun的设备,这是一种小型设备,可将同轴电缆联接器转换为双绞线联接器.
第三种构件是93Ω的终结器。使用同轴电缆时,任何不用的无源Hub端口或电缆都要用终端器终接;使用双绞线时,终接器插入位于电缆末端的网卡上.
二、 ARCnet 的网络结构
ARCnet布缆方式有两种:一种是总线型,另一种是星型总线型.下面分别介绍这两种类型的ARCnet.
1.总线结构
总线结构与Ethernet细缆方式相类似,如图1所示.ARCnet总线最大长度为305m,可联接的设备最多8个.设备与总线的联接通过T型联接器,该联接器的顶部与电缆相连,底部与网卡相连.电缆两端必须用93Ω的电阻终结.
以上是使用同轴电缆的情况,如果使用双绞线,上述规定会有一定变化.在这种情况下使用菊链结构,即适合双绞线媒体的网卡有两个端口:一个用于连接 服务器 ,另一个用于连接下一个PC机.如此级链时最多可连接10个PC机,双绞线最大距离不超过122m(400英尺).第一个网卡和第二个网卡都必须用93Ω终接器终接.
2.星形总线结构
这种物理 布线 是以Hub为中心,形成一种多星形互连在一起的结构,如图2所示.这种结构之所以称为总线是由于所有 工作站 共享公共电缆.
这种结构可使用电缆,也可使用双绞线.在使用电缆时,星形总线通过使用Hub分裂信号来形成.Hub可以是有源的,也可以是无源的.如果使用有源Hub,有源电缆变插入其端口之一,其余的端口连接工作站.工作站与有源Hub的最大距离为610m(2000英尺).
当使用双绞线时,需要使用有源Hub,Hub与文件服务器相连,工作站也与其直接相连.在这种方式下,服务器或工作站与有源Hub之间的距离最大可为1220m(4000英尺).网卡上不用的端口必须用93Ω的终接器短接.
三、ARCnet布线规则
ARCnet可以多种方式配置,因此,这里只能给出典型使用情况下的方法.由于使用双绞线和同轴电缆有不同的规范,因此布线规则将分别加以说明.然而,不管使用那种媒体,ARCnet应遵循下述通用规则:
① 有源Hub可以连接到其它有源Hub或无源Hub,也可连接到工作站.
② 无源Hub可连接到有源Hub和工作站,但不能直接连接到其它无源Hub.
③ 在ARCnet中不能形成环路.所谓环路是指一根电缆出自某一Hub,经其它Hub,最后又连回到起始Hub.
④ 必须对无源Hub不使用的端口进行终接.
1.ARCnet同轴电缆总线设计规则
ARCnet使用总线结构时,在305m(1000英尺)的最大距离上使用RG-62型电缆最多可级连8个工作站.在总线结构下,使用T型连接器连接工作站,一个总线段必须用93Ω的终接器在两端加以终接.
ARCnet同轴电缆可与有源Hub提供的星型结构相结合.在这种情况下,总线一端连接到有源Hub上.一个8端口的有源Hub可连接的工作站总数为8X8=64.?如果要连接两个有源Hub,每个有源Hub的一个端口可用来连接有源Hub,?那么每个有源Hub?可支持56个工作站,两个有源Hub则可支持112个工作站.表1为同轴电缆总线的配置规范.
表1 ARCnet同轴电缆规范
参 数 | 规范 |
电缆类型 | RG-62 |
电缆物理布局 | 星型总线 |
最大节点数 | 254 |
最大有源Hub数 | 每有源电缆一个 |
有源Hub和节点间的最大距离 | 610m(2000英尺) |
有源Hub和无源Hub间的最大距离 | 30.5(100英尺) |
无源Hub和节点间的最大距离 | 30.5(100英尺) |
数据传输速率 | 2.5Mb/s |
2.ARCnet双绞线总线设计规则
首先指出,使用双绞线在功能和逻辑上都有等价于同轴电缆总线.用于双绞线的
网板备有两个6插针的模块化插座,用来菊链ARCnet网板,最大可菊链10个工作站,长
度不超过122m(400英尺).工作站之间的最小间隔为1.8m(6英尺).
双绞线结构可与有源Hub提供的星型拓扑结构组合,将总线的一端连接到有源Hub便可进行这种组合.表2示出了ARCnet双绞线规范.
表2 ARCnet双绞线规范
参数 | 规则 |
电缆类型 | 双绞线 |
电缆物理结构 | 星型总线 |
最大节点数 | 254 |
最大有源Hub数 | 10 |
有源Hub和节点间的最大距离 | 122m(400英尺) |
数据传输速率 | 2.5Mb/s |
四、 ARCnet的操作
数目和工作站地址的值.为使TimeOut初始值为0和将配置时间减至最小,至少
将ARCnet一个工作站地址设置为255.
具有ITT帧的工作站在将令牌帧传递给后继站之前最多发送一帧.在数据帧被发送到终点节点之前,必须询问是否有足够的缓冲空间来接受帧.执行这种询问功能的是FBE帧.被询问的站如果有缓冲器可用,便发回ACK帧,否则发回NAK帧.
发送FBE帧后一旦收到ACK帧,便可发送数据帧PAC.
如果因为故障破坏了令牌的正确传递,网络必须进行重新配置。产生另一种重新配置的情况是在令牌传递环上增加工作站或去掉工作站.因此重新配置是难以避免的事情.
如果一个活动工作站在840ms后未接收到ITT帧,由8个传号间隔组成的RECON图样,后跟一个空号便发送765次.RECON图样持续2754us,以确保破坏传输中的任何令牌帧,其结果是使令牌帧丢失.78us无活动后,所有工作站都会认识到,重新配置正在发生.于是每个站都将其自身的后继者设置为自身地址(ID)加1,并设置超时值.以后的过程与启动时一样.
在ARCnet技术中,删除一个工作站是一个较简单的过程,不需调用全部重新配置机制.如果地址为10的工作站从环上已撤离,而且只要对其前驱者工作站1发来的ITT帧不响应的时间超过74us.工作站1便认为工作站10不再存在.工作站1便对其NID值增加1(新值为11),并将ITT发到工作站11.如果在74us后还是没有响应,则重复上述过程.下一个站地址为25,工作站1需要(25-10)X74us=1.1ms的时间,才能发现它的后继工作站为25.
如果工作站10想重新进入环,它必须等待令牌的时间为840ms.如果它还未经过ITT帧被邀请发送,它必须调用全部重新配置机制.
五、ARCnet plus
ARCnet plus是ARCnet的第二代产品,比ARCnet性能有显著提高,单从传输速率看,提高到原来2.5Mb/s的8倍,即20Md/s,而且还与ARCnet向下兼容.
要了解性能提高的机制,必须清楚ARCnet传递速率低的原因。ARCnet的工作站使用5MHz的一个周期后跟等长的静止期来表示逻辑"1".逻辑"0"则由两个静止间隔组成。一个间隔是1/5MHz=200ns.由此可看出,发送1比特(0或1)信息需要两个这样的间隔.
ARCnet以多个整数个字节发送数据,每一字节由3比特较准图样(110)来使接受器与发送器同步.这表明每8个数据比特就有3比特的额外开销,因此,ARCnet的有数据速率为8/11×25Mb/s=1.82Mb/s。显然对带宽有较大的浪费.静止期是一种浪费,较准额外开销占总带宽的27%.
ARCnet plus增加带宽利用效率通过下述二种途径实现:
·消除静止周期;
·将每个字节使用3比特较准比特改为每8个字节使用3比特较准比特.
ARCnet plus使用的精巧技术是使用幅度调制在每200ns间隔中挤出4比特信息.脉冲可以是正的或负的正弦波,具有从0到12V的8个可能的幅度,从而给出总数为2X8=16的脉冲组合,足以代表4比特的数据.
因此,ARCnet plus的数据速率为4比特×5M脉冲/秒=20(Mb/s).然而这个数据率未包括额外开销,如果考虑较准所用的额外开销,其有效数据率为16.8Mb/s.
在ARCnet plus初始化期间,一个工作站发送一特殊信号,通知其它站要以ARCnet plus的高速方式操作.当工作站传递令牌时,也发送这种特殊信号.当ARCnet plus工作站与ARCnet工作站通信时,则要降至2.5Mb/s.