home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Network Support Library / RoseWare - Network Support Library.iso / hardware / arcnet.arc / ARCNET.TXT
Text File  |  1989-09-18  |  13KB  |  260 lines

  1. ARCNET
  2.  
  3. ARCNET is one of the oldest existing LAN systems, originally
  4. developed in 1977 by Datapoint.  The primary architect of ARCNET
  5. was John Murphy, who is now a software engineer with Performance
  6. Technology, a developer of LAN operating software.  Standard
  7. Microsystems Corporation (SMC) developed the first ARCNET
  8. controller chip in 1981, and the first ARCNET controller board for
  9. IBM type PCs in 1983.  Since then ARCNET has become one of the most
  10. popular LAN hardware systems in the world, comprising an estimated
  11. 25% of new LAN installations. This figure includes all LAN types;
  12. the estimate for PC LANs is much higher.  For example, it is
  13. estimated that more than half the installations of Novell's popular
  14. NetWare operating software are using ARCNET hardware.  According
  15. to Ben Wolfe, chairman of the ARCNET Trade Association, there are
  16. approximately 135 manufacturers of ARCNET products.  ARCNET is
  17. supported by many LAN operating systems, including Novell NetWare,
  18. Banyan Vines, Western Digital Vianet, CBIS Network OS, Performance
  19. Technologies POWERLAN, Univation LifeNET and many others. ARCNET
  20. is also used widely in industrial and manufacturing control
  21. systems.  ARCNET interfaces are available for various expansion
  22. buses, including IBM PC, PC AT, PS/2, S-100, Multibus, VME bus,
  23. Qbus, STD bus STE Bus and Nubus (used by the Apple Macintosh). Mr.
  24. Wolfe stated that more than 1,300,000 ARCNET nodes will be
  25. installed by the end of 1988.  The major manufacturers of ARCNET
  26. currently include SMC, Pure Data Corporation, Thomas Conrad
  27. Corporation and Tiara Computer Systems.
  28.  
  29. Why is a LAN system that does not bear an IEEE stamp of approval
  30. so popular?  There are several important reasons: reliability,
  31. flexibility, performance, ease of installation and ease of fault
  32. diagnosis are among them.  The consensus among LAN resellers and
  33. installers is that ARCNET is the easiest LAN to install and
  34. troubleshoot.  Once installed, ARCNET controllers rarely cause
  35. trouble, and, due to the "star-cluster" topology of ARCNET,
  36. isolating sections of the network for diagnosis is quite easy.
  37.  
  38. While ARCNET at 2.5 megabits per second is not the fastest LAN
  39. around, due to its token-passing protocol it provides reasonable
  40. performance that does not degrade quickly under load.  ARCNET also
  41. provides a great deal of cabling flexibility.  Additionally,
  42. virtually any manufacturer's ARCNET controller will function
  43. properly in the same network with any other manufacturer's
  44. controller.  ARCNET seems to have achieved a degree of
  45. standardization not always available in the 802.3 Ethernet and
  46. Starlan world.
  47.  
  48. Topology and cabling
  49.  
  50. The standard topology for ARCNET is a star-cluster scheme, with
  51. ARCNET nodes (or stations) attached to distribution devices called
  52. hubs.  There are two types of ARCNET hubs: active and passive.  An
  53. active hub is a powered unit that acts as a distribution device and
  54. signal amplifier, while a passive hub only distributes signals over
  55. short distances.  Active hubs may have between four and 64 ports,
  56. while passive hubs have 4 ports.  By using multiple hubs, an ARCNET
  57. can have a diameter as large as 20,000 feet, meaning a maximum
  58. cabling distance of 20,000 feet from any node on the network to any
  59. other node.  Standard ARCNET cable is RG-62 coaxial cable with an
  60. impedance of 93 ohms.  Enhancements made over the last few years
  61. have added cabling options (more about this later).
  62.  
  63. Cable Access Scheme
  64.  
  65. ARCNET is a Token Bus network.  A 'bus' network has a common cable
  66. set, with all signals being broadcast across the entire network
  67. simultaneously.  The signals are only received and acknowledged by
  68. the stations they are addressed to.  ARCNET uses a Logical Token
  69. Passing scheme to control cable access.  In token passing systems,
  70. there is an electronic signal called a "token" that is passed from
  71. station to station in a pre-determined order.  If a station has
  72. possession of the token, it can send a packet of information.  If
  73. it does not have possession of the token, it must wait until the
  74. token is passed to it by the previous station before it can
  75. transmit.  Basically, token passing systems are "contention-free"
  76. systems.  Unlike the contention access scheme of Ethernet and
  77. others (called CSMA, for Carrier Sense Multiple Access, where any
  78. station can transmit if the cable is free.  When two stations
  79. transmit simultaneously, a "data collision" occurs, and data
  80. packets must be re-transmitted by both stations.), each station
  81. "waits its turn" until it receives the token.  In token passing
  82. systems network access is guaranteed, while access is random in
  83. contention systems.  Performance in heavy traffic situations is
  84. generally better with token passing systems than with contention
  85. systems.
  86.  
  87. Token passing functions differently in ring systems, such as the
  88. IBM Token_Ring, than it does in bus systems, such as ARCNET.  In
  89. a token ring system, the token is physically passed from one
  90. station in the ring to the next station in the ring.  It is then
  91. regenerated and passed to the following station.  
  92.  
  93. In a token bus, such as ARCNET, the token acts as permission to
  94. transmit.  In simplest terms, each ARCNET station has the address
  95. of one other station on the network in its Next ID (NID) register. 
  96. When a station has possession of the token, it can elect to send
  97. a data packet to another station.  After it sends a packet (and
  98. receives acknowledgement) or if it elects not to send a packet, it
  99. broadcasts the token across the network to the station whose
  100. address is in its NID register.  The addressed station acknowledges
  101. receipt of the token and begins the process over again.
  102.  
  103. ARCNET dynamically and automatically reconfigures every time a
  104. station is added to or removed from the network.  When a station
  105. is added, or 'powered on', it transmits a signal that is
  106. unambiguously an invalid data pattern and longer than any possible
  107. data packet.  This "recon burst" interferes with all communication
  108. and prevents any node from receiving the token, forcing a
  109. reconfiguration.  At this point each station sets its NID register
  110. to its own address, then waits up to (146 X (255-ID)) microseconds. 
  111. Since ARCNET addresses are switch selectable in a range of 1 to
  112. 255, this means that the station with highest address starts the
  113. reconfiguration.  It sends out a signal then waits a specific
  114. amount of time (usually approximately 75 microseconds) for a
  115. response.  If it does not receive a response it increments the
  116. address in the NID register (in this case its own address), and
  117. starts over.  After reaching 255 it increments the address to 0
  118. and continues the process until it finds the lowest addressed
  119. station on the network.  It then puts that station's address in its
  120. address buffer and passes it the token.  Each node then
  121. reconfigures in order.  In a worst-case scenario, this process
  122. takes a maximum of 61 milliseconds.
  123.  
  124. When a station is removed from the network the process is much
  125. simpler.  The station with the address just below the removed
  126. station attempts to pass the token and waits for a response.  If
  127. it does not receive a response it increments the value in its NID
  128. register by one, sends out a signal and waits for a response.  It
  129. repeats this procedure until the next station is found, then passes
  130. the token to it.
  131.  
  132. Diagnosis
  133.  
  134. Fault diagnosis on ARCNET is usually quite easy.  Because of the
  135. star cluster topology, it is quite easy to disconnect whole
  136. sections of the network for fault isolation.  ARCNET also has a
  137. built-in diagnostic tool -- the "recon burst".  In a healthy
  138. network, recon bursts should only occur when stations are being
  139. added to the LAN (software, such as the Novell NetWare shell, can
  140. also force a recon burst).  A hardware problem, however, can often
  141. cause spurious reconfigurations.  There are several diagnostic
  142. software products that, among other things, monitor
  143. reconfigurations.  These include ARCMonitor from Brightwork
  144. Development, Inc., ARCDIAG from Microlan Systems, Inc. and ARCView
  145. from SMC.  By disconnecting sections of the network and monitoring
  146. recon bursts most ARCNET hardware problems can be located.
  147.  
  148. Extended ARCNET
  149.  
  150. Many extensions have been added to ARCNET since its original
  151. development.  Some of these are:
  152.  
  153. 1. Fiber optics.  The maximum distance between standard active
  154. ARCNET devices (ARCNET controllers and active hubs) is 2000'.  With
  155. fiber optics that distance can be extended.  With single fiber
  156. optic controllers and links that distance can be extended to 4000',
  157. while dual fiber systems can extend the distance to 11,500 feet.
  158.  
  159. 2. Linear Bus ARCNET.  Another relatively recent development is the
  160. Linear Bus ARCNET card, originally developed by SMC and now
  161. produced by many manufacturers.  This card uses special circuitry
  162. to allow up to 8 cards to share the same linear cable.  This cable
  163. can have a length of up to 1000 feet.  Attachment is made using the
  164. same type of BNC "T" connector used with thin Ethernet cable.  One
  165. end of this cable may be connected to an active hub, allowing
  166. interconnection with the star-cluster topology, and multiple linear
  167. buses may be connected using 2 port "active links".
  168.  
  169. 3. Twisted-Pair ARCNET.  ARCNET boards and hubs designed to use
  170. unshielded twisted-pair (UTP) phone wire have been developed by SMC
  171. (and, again, now manufactured by others).  These twisted-pair
  172. boards may be cabled (up to 400 feet) to special twisted-pair
  173. active hubs and up to 10 boards may be daisy-chained (in Starlan
  174. fashion).  Unlike other UTP LAN implementations, only a single wire
  175. pair is required.
  176.  
  177. 4. 16 Bit AT and Microchannel Interfaces.  First released by Thomas
  178. Conrad Corp. (16 bit AT) and Pure Data (microchannel), similar
  179. controllers are provided by other major ARCNET manufacturers. 
  180. These boards generally provide better performance due to the 16 bit
  181. data path and improved packet buffering.
  182.  
  183. 5. Nodal Priority.  SMC now manufactures a 16 bit board designed
  184. especially for LAN servers. This board, the PC500FS, can send
  185. multiple packets each time it has possession of the token.  This
  186. means that it can respond to pending requests from multiple work
  187. stations on the same round trip of the token.
  188.  
  189. The future of ARCNET
  190.  
  191. While many of the enhancements described above contribute to
  192. increased performance, ARCNET is still crippled by two factors: its
  193. relatively slow (by today's standards) 2.5 megabit transmission
  194. speed, and its inefficient 508 byte packet size.  Several groups
  195. are attempting to correct the situation.
  196.  
  197. SMC is developing a 5 megabit version of ARCNET that will
  198. reportedly have a 2K packet size.  Unfortunately, this system will
  199. not be compatible with current ARCNET products.
  200.  
  201. Another approach is being taken by the ARCNET Trade Association. 
  202. They are currently setting the specifications for an enhanced
  203. ARCNET that will initially provide a 20 megabit per second transfer
  204. rate, and a larger packet size, probably 2048 bytes, possibly 4096. 
  205. The advantage of this specification is that it will be supported
  206. on existing coax cabling (and possibly UTP) and will maintain full
  207. downward compatibility with current ARCNET products.  The design
  208. will allow 20 megabit boards to communicate with 2.5 megabit boards
  209. at the slower speed.  While the current specification calls for 20
  210. megabits per second, faster speeds are planned in the future, up
  211. to 100 megabits per second.
  212.  
  213. Acknowledgements
  214.  
  215. Many thanks to Mike Fischer of Datapoint Corp., John Murphy,
  216. formerly of Datapoint, now with Performance Technology, Ben Wolfe
  217. of the ARCNET Trade Association and many others for their help with
  218. this article.
  219.  
  220. ARCNET is a registered trademark of Datapoint Corp.
  221.  
  222. ARCNET Trade Association
  223. 3413 North Kennicott Avenue
  224. Suite B
  225. Arlington Heights, IL 60004
  226.  
  227. Datapoint Corporation
  228. 9725 Datapoint Drive
  229. San Antonio, TX 78284
  230. 512-699-7054
  231.  
  232. Standard Microsystems Corporation
  233. 35 Marcus Boulevard
  234. Hauppauge, NY 11788
  235. 516-273-3100
  236.  
  237. Performance Technology
  238. 800 Lincoln Center
  239. 7800 IH 10 West
  240. San Antonio, TX 78230
  241. 512-349-2000
  242.  
  243. Pure Data
  244. 200 West Beaver Creek Road
  245. Richmond Hill, Ontario
  246. Canada L4B 1B4
  247. 416-731-6444
  248.  
  249. Thomas Conrad Corporation
  250. 8403 Cross Park Drive, #1C
  251. Austin, TX 78754
  252. 512-836-1935
  253.  
  254. Tiara Computer Systems
  255. 2700 Garcia Avenue
  256. Mountain View, CA 94043
  257. 415-965-1700
  258.  
  259. (c) Copyright 1988 Patrick H. Corrigan
  260. Commercial reproduction prohibited without written permission.