home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Power Tools 1993 November - Disc 2 / Power Tools Plus (Disc 2 of 2)(November 1993)(HP).iso / hotlines / cnhl / porter / tech.txt < prev   
Text File  |  1993-10-05  |  21KB  |  349 lines

  1.  
  2.  
  3. 100VG-AnyLAN:
  4. The Natural Evolution of Ethernet and Token Ring
  5.  
  6. Over the past ten years, dramatic changes have taken place in the office
  7. computing environment.  Computers are faster.  Files are larger.  Networks are
  8. more crowded.  Over the same period, however, the data transmission speed of
  9. standard Ethernet and Token Ring local area networks has remained constant at
  10. four, ten, or sixteen megabits per second (Mbit/s).  As a result, network
  11. performance has become a critical bottleneck in a variety of key business
  12. application areas.  Over the next few years, emerging applications will cause
  13. even more strain on these existing networks.
  14.  
  15. By the end of 1993, Ethernet and Token Ring networks will share a combined
  16. installed base of over 36 million users worldwide, according to industry
  17. researcher International Data Corp.  Many of these users will be considering
  18. alternatives to increase their network performance.
  19.  
  20. In the search for a successor to these two highly successful networking
  21. standards, one alternative showing unique promise is 100VG-AnyLAN, a new 100-
  22. Mbit/s local area network technology that combines the best of existing
  23. Ethernet and Token Ring standards.  Announced by Hewlett-Packard and IBM,
  24. 100VG-AnyLAN is an extension of the 100Base-VG technology developed by Hewlett-
  25. Packard and AT&T and recently endorsed by the IEEE 802 standards organization
  26. as the foundation for a new IEEE 802.12 standard.
  27.  
  28. 100VG-AnyLAN  is a new IEEE 802.12 technology for transmitting Ethernet and
  29. Token Ring frame information at 100 Mbit/s.  100VG-AnyLAN combines increased
  30. transmission speeds with a simple yet efficient media access control that
  31. operates over Category 3, 4, or 5 unshielded twisted-pair (UTP), shielded
  32. twisted-pair (STP), and optical fiber.  By supporting all of the network design
  33. rules and topologies of 10Base-T as well as Token Ring, 100VG-AnyLAN allows
  34. organizations to leverage their existing network and cable infrastructure.  In
  35. addition, 100VG-AnyLAN can provide guaranteed bandwidth for emerging time-
  36. sensitive applications such as multimedia.  Low costs and an easy migration
  37. path from existing 10Base-T and Token Ring networks promise to make 100VG-
  38. AnyLAN the best alternative for upgrading 10Base-T as well as Token Ring users
  39. to 100-Mbit/s speeds (see Figure 1).
  40.  
  41.  
  42. Figure 1.  100VG-AnyLAN: the natural evolution of Ethernet and Token Ring.
  43.  
  44. The Natural Evolution of Ethernet and Token Ring
  45.  
  46. 100VG-AnyLAN brings together the best characteristics of both Ethernet and
  47. Token Ring, combining the simple, fast network access familiar to Ethernet
  48. users with the strong control and deterministic delay characteristics of Token
  49. Ring networks.  In addition, by providing a single network hardware
  50. infrastructure capable of supporting both Ethernet as well as Token Ring packet
  51. frames, at ten times the bandwidth of existing Ethernet networks and more than
  52. six times the bandwidth of the fastest Token Ring networks, 100VG-AnyLAN is
  53. truly positioned as the logical successor to both Ethernet and Token Ring
  54. technologies.
  55.  
  56. The key to 100VG-AnyLAN's powerful capabilities is its leverage of  the
  57. physical star topology used in most modern networks.  Ethernet and Token Ring
  58. were initially conceived and implemented as shared-media bus and ring
  59. topologies, respectively. As a result, these technologies did not rely on any
  60. central intelligence to coordinate network usage and manage advanced
  61. capabilities such as security or guaranteed bandwidth.  Over the past five
  62. years, however, as technologies matured, almost all 10Base-T and Token Ring
  63. networks have come to be physically implemented using a star topology with a
  64. central hub, or media attachment unit (MAU), and individual connections
  65. radiating out to each connected node.
  66.  
  67. Taking advantage of this star topology, 100VG-AnyLAN places intelligence in the
  68. hub to better manage network usage and improve network control.  This central
  69. intelligence implements a powerful frame switching technique called Demand
  70. Priority.  Using Demand Priority, 100VG-AnyLAN hubs arbitrate requests from
  71. connected nodes for access to the network, building in a natural flow control
  72. that allows 100VG-AnyLAN to minimize network latency, maximize network
  73. throughput, and enable support for time-sensitive applications such as
  74. multimedia.  The resulting network is simple in concept, yet delivers powerful
  75. capabilities that expand on the best characteristics of its Ethernet and Token
  76. Ring predecessors (see Figure 2).
  77.  
  78.  
  79. Figure 2.  100VG-AnyLAN leverages the star topology of today's networks.
  80.  
  81. How Demand Priority Works
  82.  
  83. A simple 100VG-AnyLAN network consists of a central hub and a network of
  84. individual connections radiating out to each connected node.  Using Demand
  85. Priority, a node wishing to transmit a packet signals its request to the hub.
  86. If the network is idle, the hub immediately acknowledges the request and the
  87. node begins transmitting its packet to the hub.  As the packet arrives at the
  88. hub, the hub decodes the destination address contained in the packet and
  89. automatically switches the incoming packet to the outbound destination port
  90. (see Figure 3).  If more than one request is received at the same time, the hub
  91. uses a simple 'round robin' arbitration scheme to acknowledge each request in
  92. turn, until all requests are serviced.
  93.  
  94.  
  95. Figure 3:  Demand Priority hubs switch packets to their destination.
  96.  
  97. In a Demand Priority network, since much of the intelligence is concentrated in
  98. the hub rather than distributed out to each node, management functions can be
  99. implemented inexpensively and their costs shared across all connected users.
  100. At the adapter, Demand Priority's relatively simple request/acknowledge
  101. handshaking and minimal management requirements greatly simplify adapter
  102. design.  The combination of simple adapter functions with centralized
  103. intelligence makes Demand Priority very cost-effective to implement, despite
  104. its speed.
  105.  
  106. Improved Network Security.  In a Demand Priority network, data packets are
  107. directed only to their intended destination port.  Since no other station on
  108. the network sees the data packet, its source, or its destination, this frame
  109. switching technique provides a level of Link Privacy or security that is not
  110. provided today by existing Ethernet, Token Ring, or FDDI networks.  For network
  111. diagnostic purposes, network administrators can activate individual hub ports
  112. to monitor all traffic passing through the hub.
  113.  
  114. Deterministic Latency -- Minimizing Network Delay.  Since stations do not
  115. transmit their packets until they receive an acknowledgment from the hub,
  116. Demand Priority networks have a natural flow control that avoids packet
  117. collisions and allows prioritization of network traffic.  By avoiding packet
  118. collisions, Demand Priority eliminates the network overhead consumed by packet
  119. collisions and recovery and substantially increases usable network throughput.
  120. In doing so, Demand Priority simplifies network operation and improves network
  121. characteristics such as latency.
  122.  
  123. Because the round-robin arbitration scheme used by Demand Priority is
  124. completely deterministic, the maximum latency or network delay seen by a packet
  125. of information is deterministic as well.  This deterministic latency
  126. characteristic is similar to that of Token Ring networks.
  127.  
  128. The maximum delay seen by a packet of information is calculated by multiplying
  129. the maximum packet interval by the number of stations that might simultaneously
  130. request transmission.  For 1514-byte Ethernet packets at 100 Mbit/s, the
  131. maximum packet interval is 120 microseconds.  On a 100VG-AnyLAN network with 10
  132. active users, for example, the worst-case delay for any station to transmit a
  133. packet of information would be no more than 1.2 milliseconds.  Best-case
  134. latencies would be one-tenth that amount.  In comparison, on a completely idle
  135. Ethernet network, the best-case delay for completion of a packet transmission
  136. is 1.2 milliseconds, while worst-case delays could exceed a second or more if
  137. the network is busy or if packet collisions occur.
  138.  
  139. Compared to Token Ring-based networks such as 16-Mbit/s Token Ring or 100
  140. Mbit/s FDDI, the round-robin arbitration scheme of Demand Priority hubs
  141. effectively collapses the token-passing process into the operation of the hub
  142. itself, eliminating token-rotation delays and reducing latency for stations on
  143. an otherwise idle network.  In addition, Demand Priority relaxes the limits on
  144. the number of stations in a single ring or subnet.  Unlike traditional Token
  145. Ring environments, the latency experienced by individual stations on a Demand
  146. Priority network is unaffected by the number of idle stations connected to the
  147. network.
  148.  
  149. Guaranteed Bandwidth -- Critical  for Multimedia.  The ability to guarantee
  150. continuous, uninterrupted bandwidth is one of the critical requirements for
  151. efficient network support of time-sensitive applications such as multimedia.
  152. By prioritizing network traffic and taking advantage of the natural flow
  153. control inherent in Demand Priority networks, 100VG-AnyLAN is able to guarantee
  154. bandwidth to specific applications regardless of other traffic on the network.
  155.  
  156. To minimize delays experienced by time-sensitive applications, Demand Priority
  157. networks have the ability to recognize high-priority as well as normal-priority
  158. transmission requests.  By acknowledging high-priority requests before normal-
  159. priority requests, Demand Priority hubs allow high-priority data to be
  160. transmitted with minimal delay, without regard to the level of normal-priority
  161. requests.  Using this approach, a time-sensitive application can be assured no
  162. more than a specific maximum delay before its packet will be transmitted to its
  163. destination, dependent only on the number of other applications transmitting at
  164. high priority.  In this way, 100VG-AnyLAN can effectively guarantee bandwidth
  165. to high-priority applications.  The minimum guaranteed bandwidth to an
  166. application is simply the inverse of the maximum delay or latency experienced
  167. by its individual packets.  To ensure that normal-priority data traffic is not
  168. blocked by high-priority requests, the Demand Priority protocol incorporates
  169. natural safeguards to guarantee that all traffic, regardless of priority,
  170. eventually gets transmitted.
  171.  
  172. Increased Bandwidth over Existing Cabling
  173.  
  174. Demand Priority operates at 100 Mbit/s over 4-pair Category 3, 4, or 5
  175. unshielded twisted-pair  (UTP) cable, over 2-pair shielded twisted-pair (STP or
  176. IBM Type 1) cable, and over single-mode or multimode fiber-optic cable.  This
  177. offers a ten-fold increase in bandwidth over existing 10Base-T networks, and a
  178. six-fold increase over existing high-speed Token Ring networks, using the same
  179. cable infrastructure.  With such broad cable support, 100VG-AnyLAN is likely to
  180. operate over much of the 10Base-T and Token Ring cable installed today.
  181.  
  182. Unshielded Twisted-Pair (UTP) Cable.  To transmit 100 Mbit/s of data over
  183. unshielded twisted-pair cable, 100VG-AnyLAN uses a technology called Quartet
  184. Coding.  Using Quartet Coding, the data being transmitted is split into four
  185. parallel streams, with one stream directed down each pair of the four-pair UTP
  186. cable.  On each pair of wires, an efficient 5B6B NRZ encoding scheme is used to
  187. transmit two bits of information per cycle.  In this way, Quartet Coding allows
  188. 100 Mbit/s worth of data to be sent across a 4-pair UTP cable while keeping
  189. individual signal frequencies at no more than 15 MHz, well below U.S. FCC and
  190. International CISPR-mandated limits.  This approach permits 100VG-AnyLAN to
  191. operate over existing Category 3, 4, or 5 UTP cabling systems without any
  192. changes in connectors, cross-connects, and cable distances (see Figure 4).
  193.  
  194.  
  195. Figure 4.  Quartet Coding: 100 Mbit/s over 4-pair UTP.
  196.  
  197. Shielded Twisted-Pair (STP) Cable.  To transmit 100 Mbit/s data over shielded
  198. twisted-pair cable (a 2-pair STP media such as IBM Type 1 cable), 100VG-AnyLAN
  199. transmits the data in two parallel streams.  This approach takes advantage of
  200. the comparably higher level of shielding provided by STP to transmit at higher
  201. frequencies, achieving 100 Mbit/s of overall transmission speed using only two
  202. pairs of wire (see Figure 5).  The frequencies are well within guidelines
  203. specified in the IBM Cabling System specification, to permit use of existing
  204. connectors and cable plant.
  205.  
  206.  
  207. Figure 5.  Quartet Coding: 100 Mbit/s over 2-pair STP.
  208.  
  209. Fiber-Optic Media.  Many Ethernet and Token Ring networks take advantage of the
  210. distance and electrical isolation characteristics of fiber-optic media,
  211. particularly in building or campus backbone networks, or in high-noise or other
  212. specialized desktop environments.  100VG-AnyLAN supports multimode fiber optic
  213. links of up to 2 kilometers between devices, ensuring that any Ethernet or
  214. Token Ring topology containing fiber-optic links can be duplicated at 100
  215. Mbit/s using 100VG-AnyLAN components. 100VG-AnyLAN transmits the data packet
  216. over a single fiber strand, using a second strand for receiving incoming
  217. signals from the hub.  (see Figure 6).
  218.  
  219.  
  220. Figure 6.  Quartet Coding: 100 Mbit/s over fiber optics.
  221.  
  222. 100VG-AnyLAN Topologies
  223.  
  224. The network design rules and allowable topologies for 100VG-AnyLAN are a
  225. superset of those supported by 10Base-T and Token Ring.  This means any 10Base-
  226. T or Token Ring topology composed of twisted-pair and fiber media can be
  227. duplicated using 100VG-AnyLAN components, without changing network topology or
  228. design.
  229.  
  230. Like 10Base-T, multiple 100VG-AnyLAN hubs can be cascaded within a single
  231. subnet to extend the topology without requiring additional bridges or other
  232. components (see Figure 7).  In a cascaded 100VG-AnyLAN configuration, the
  233. Demand Priority protocol allows hubs to  automatically recognize whether they
  234. are connected to a higher-level hub.  When a lower-level hub receives a packet
  235. request from a connected node, it forwards the request to the next-higher-level
  236. hub before acknowledging the requesting node.  The top-level hub arbitrates
  237. this request along with other packet requests from other nodes or hubs.  When
  238. the top-level hub acknowledges each request in turn, the acknowledgment
  239. cascades down to the lower-level hub, which then acknowledges each of its own
  240. pending requests before relinquishing control back to the higher-level hub.  As
  241. the lower-level hub passes the acknowledgment to the requesting node, the node
  242. then transmits its packet with an assurance of uncontested transmission
  243. throughout all the connected hubs in the subnet.  In this way, the Demand
  244. Priority arbitration scheme is extended across multiple hubs with no loss of
  245. fairness or efficiency.  As in 10Base-T, an 100VG-AnyLAN network can also be
  246. segmented using bridges or switches to allow simultaneous packet transmissions
  247. on separate subnets, further increasing the bandwidth available to individual
  248. nodes or servers.
  249.  
  250.  
  251. Figure 7.  100VG-AnyLAN duplicates any 10Base-T or Token Ring topology.
  252.  
  253.  
  254. Compatible with Existing Ethernet and Token Ring Networks
  255.  
  256. 100VG-AnyLAN is uniquely able to provide an upgrade path for both Ethernet and
  257. Token Ring networks since it accommodates both Ethernet and Token Ring frames.
  258. Because the operation of the Demand Priority protocol is relatively independent
  259. of a specific frame format, Demand Priority networks can transmit Token Ring
  260. frames as easily as they handle Ethernet frames.
  261.  
  262. When 100VG-AnyLAN is used to upgrade portions of an existing 10Base-T Ethernet
  263. network, a speed-matching bridge is all that is needed to connect the 10Base-T
  264. and 100VG-AnyLAN subnets.  The bridge buffers the higher-speed packets as they
  265. enter the slower-speed network.  Since the same Ethernet packet format can be
  266. used on both the 10Base-T and 100VG-AnyLAN subnets, no packet translation or
  267. other processing is required.
  268.  
  269. In a similar fashion, when portions of an existing Token Ring network are
  270. upgraded to 100VG-AnyLAN, a speed-matching bridge is all that is needed to
  271. connect the two subnets.  The same Token Ring packet format can be used on both
  272. the Token Ring and 100VG-AnyLAN subnets.
  273.  
  274. The true integration capabilities of 100VG-AnyLAN show at their best when
  275. 100VG-AnyLAN is used to upgrade a mixed Token Ring and Ethernet environment.
  276. Existing Token Ring and Ethernet subnets can be upgraded to 100VG-AnyLAN
  277. individually, sharing a common network hardware infrastructure.  Individual
  278. stations can continue to operate using their native packet format, while
  279. transmitting information at 100 Mbit/s.  Servers and other resources can be
  280. configured to accept and respond to packets in either Ethernet or Token Ring
  281. format, or a router can be used to translate Ethernet and Token Ring frames for
  282. communication between the two independent subnets.
  283.  
  284. Connecting individual 100VG-AnyLAN subnets to an FDDI backbone or other
  285. backbone or wide area resource is also relatively straightforward, using
  286. encapsulating bridges or routers to attach each 100VG-AnyLAN subnet to the FDDI
  287. ring.
  288.  
  289. Migrating to 100VG-AnyLAN -- Simplest Path to High Performance
  290.  
  291. Migrating to 100VG-AnyLAN from 10Base-T or Token Ring network is a simple, two-
  292. step process.  First, the network administrator identifies clients and servers
  293. to be upgraded, and replaces the LAN adapter in each workstation with a 100VG-
  294. AnyLAN adapter.  No new cabling needs to be installed.  The same RJ-45
  295. connector and unshielded twisted-pair cabling, or the same IBM Data Connector
  296. and Type 1 STP cabling used for the 10Base-T or Token Ring network would be
  297. used when operating at 100 Mbit/s with 100VG-AnyLAN.
  298.  
  299. The second step is installing a 100VG-AnyLAN hub in the wiring closet, in
  300. parallel with the existing 10Base-T or Token Ring module.  Individual
  301. workstations can be migrated from the existing low-speed subnet to the new
  302. 100VG-AnyLAN subnet by simply disconnecting the station's cabling connector
  303. from the 10Base-T or Token Ring hub port, and reconnecting it to the 100VG-
  304. AnyLAN hub port.
  305.  
  306. No other changes are necessary in the wiring closet or cabling infrastructure.
  307. Individual stations or entire workgroups can be upgraded to 100VG-AnyLAN,
  308. depending on user requirements.  No changes are required for network operating
  309. systems, software applications, or network management software.  100VG-AnyLAN
  310. components can be managed just as easily using an SNMP network management
  311. environment such as HP OpenView or IBM NetView, for example, as are 10Base-T
  312. and Token Ring products today.
  313.  
  314. Broad Industry Support for 100VG-AnyLAN
  315.  
  316. As organizations plan their evolution to higher-speed networks, they can be
  317. assured that a full complement of interoperable, standards-based 100VG-AnyLAN
  318. products will be available from a variety of vendors.  Earlier this year, the
  319. IEEE 802 standards organization, home of the successful 802.3 Ethernet and
  320. 802.5 Token Ring standards, chartered a new 802.12 committee to draft
  321. specifications for Demand Priority as a new 100-Mbit/s network standard.   Over
  322. 30 vendors supported the proposal and expressed interest in participating in
  323. the standards effort.   Many of these vendors have publicly stated their
  324. commitment to work together with HP and IBM to ensure that their Demand
  325. Priority-based products work together, even before IEEE standards efforts have
  326. been completed.  These vendors include leading semiconductor vendors, PC
  327. adapter and hub vendors, router vendors, and all three of the leading network
  328. operating system vendors.
  329.  
  330. For existing 10Base-T and Token Ring users, the standards committee's actions
  331. recognize the compelling opportunity 100VG-AnyLAN offers as an upgrade to
  332. existing networks, and signify that 100VG-AnyLAN will be a technology they can
  333. rely on for their growing network performance needs in the year ahead.  The
  334. committee's actions also recognize the unique contributions offered by HP's
  335. Demand Priority and Quartet Coding technologies and open the door for these
  336. technology standards to evolve and embrace new functionality and even higher
  337. data rates in the future.
  338.  
  339. 100VG-AnyLAN:  The Natural Evolution of Ethernet and Token Ring
  340.  
  341. 100VG-AnyLAN represents an attractive networking alternative for organizations
  342. looking to migrate to higher-speed solutions.   Bringing together the best
  343. characteristics of existing Ethernet and Token Ring networks, 100VG-AnyLAN
  344. offers six- to ten-fold increases in network performance while preserving
  345. investments in software, network topologies and cabling.  The low costs
  346. implicit in 100VG-AnyLAN and its easy migration path from existing Ethernet and
  347. Token Ring networks promise to make 100VG-AnyLAN the best alternative for
  348. upgrading Ethernet as well as Token Ring users to 100-Mbit/s speeds.
  349.