home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Tech Arsenal 1 / Tech Arsenal (Arsenal Computer).ISO / tek-07 / artisoft.zip / !GD10BS.TXT < prev    next >
Text File  |  1991-12-03  |  15KB  |  238 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.           {A Guided Tour of 10BASE-T
  6.  
  7.  
  8.           The recent certification of the 10BASE-T specification churned up
  9.           a wave of  new products and   a flood  of information --  company
  10.           position  papers and magazine  articles explaining what  it's all
  11.           about.  While some people see 10BASE-T simply as a newer and more
  12.           flexible  implementation of Ethernet,  others are uncertain about
  13.           what it  is and  does. And  technicians  faced with  implementing
  14.           10BASE-T   are    justifiably  hesitant  to  proceed  without  an
  15.           understanding of the underpinnings of the specification. 
  16.           10BASE-T  gives Ethernet  network installers  the  option to  use
  17.           unshielded twisted-pair  (UTP)   wiring.  It  provides a  way  to
  18.           install networks using one of the least expensive and most common
  19.           types   of wiring  without compromising network  performance. The
  20.           new specification has established UTP as a  viable alternative to
  21.           higher-cost  cabling  options  and  provides  a  touch-stone  for
  22.           interoperability among  different vendors' products.
  23.  
  24.           Actually, UTP has  always been a wiring option.  The problem with
  25.           pre-10BASE-T UTP  solutions,  however,  is that they've  all been
  26.           proprietary.  Few  of   these  products  provide  any   level  of
  27.           interoperability   with one  another. The  10BASE-T specification
  28.           resolves these  incompatibilities, specifying  how devices   that
  29.           communicate on a 10BASE-T segment are to perform.
  30.  
  31.           10BASE-T  is  actually   a  supplement  to  the   standard  802.3
  32.           specification,  which established the  requirements for both thin
  33.           and thick coax  networks. This  means that  the underpinnings  of
  34.           802.3 - the  data transmission  clock rate, for example -- remain
  35.           unchanged while the ability to operate with  UTP  wiring has been
  36.           added.
  37.  
  38.           To support reliable  transmission of Ethernet signaling  over UTP
  39.           wiring, four  problems needed  to   be resolved:  electromagnetic
  40.           emissions (from  transmitting devices), susceptibility  (to other
  41.           devices   transmitting in  the same  frequencies as  the 10BASE-T
  42.           signal), crosstalk (between the UTP wires) and  jitter (explained
  43.           later).  The  10BASE-T  committee  was  able  to  overcome  these
  44.           problems by  leveraging off   the experience  of vendors  who had
  45.           already  provided  UTP networking  solutions.  However, having  a
  46.           specification alone didn't  necessarily ensure that the  products
  47.           from   all  vendors  providing  10BASE-T    products  would  work
  48.           together.  Like  most  IEEE  specifications,  10BASE-T  does  not
  49.           actually tell a vendor  how to design compliant devices; instead,
  50.           the  specification  simply  describes how  such  a  device should
  51.           operate.
  52.  
  53.           {10BASE-T Defined
  54.  
  55.  
  56.           10BASE-T defines two basic network components: the wiring and the
  57.           devices that terminate  the  ends of  a wiring segment, known  as
  58.           media attachment  units (MAUs). 10BASE-T cable segments use  four          unshielded  wires, typically  at 22  to 26  AWG (between  0.6 and
  59.           0.4mm thick). These wires are   attached to lines 1, 2, 3,  and 6
  60.           of an  ISO-compliant physical interface  -- i.e., an  RJ-45 jack.
  61.           These lines   correspond to "tip and ring"  receive and transmit,
  62.           respectively ("tip and ring" are telephone terms for  essentially
  63.           plus and  minus). Wiring  lengths run from  zero distance  -- two
  64.           RJ-45 jacks wired together --  to some theoretical limit.
  65.  
  66.           10BASE-T provides a list  of specifications for a cable  segment,
  67.           concluding with  the statement   that  these specifications  "are
  68.           generally met by  100 meters  of 0.5mm  telephone twisted  pair."
  69.           It's  theoretically  possible for a higher grade  of wiring under
  70.           ideal  conditions  to  support  greater  segment    lengths.  For
  71.           example,  AT&T's network  interface  cards  and  hubs  can  drive
  72.           segments  up to  150  meters.   With  special  AT&T cabling  that
  73.           distance  can be  extended to  200 meters.  The downside  of such
  74.           segment-extension schemes is that they are proprietary, operating
  75.           solely with a  single vendor's  equipment, which  is exactly what
  76.           10BASE-T was designed to avoid.    If you're  not using  a scheme
  77.           like  AT&T's,  however, you'll  probably need  to make  a careful
  78.           analysis of your existing UTP  wire before using it for 10BASE-T.
  79.  
  80.           Another   misunderstanding   about  10BASE-T   is   its  supposed
  81.           susceptibility to  electromagnetic  emissions. A  10BASE-T signal
  82.           transmits in  a frequency  range of 10  to 200  Mhz. In  a common
  83.           office   environment, few devices emit  electromagnetic radiation
  84.           in that range with enough power to affect a  signal on a 10BASE-T
  85.           UTP segment.
  86.  
  87.           While  it's theoretically possible that an FM radio transmitter's
  88.           80 Mhz to 108 Mhz broadcast  could affect 10BASE-T transmissions,
  89.           your LAN  would have to  be within  touching range  of the  radio
  90.           transmitter to be affected.
  91.  
  92.           {Establishing Connections
  93.  
  94.  
  95.           Included  in   the  10BASE-T   specification  are   the  required
  96.           capabilities for  MAUs. Any device   intended to transmit  over a
  97.           10BASE-T segment must interface to  the segment as a MAU. Typical
  98.           10BASE-T devices that act as MAUs include network interface cards
  99.           (NICs) and hubs. the 10BASE-T  specification  also has a name for
  100.           devices  that can initiate  the transmission of  information over
  101.           cable  segments: DTEs, for Data Terminating Equipment. A  typical
  102.           DTE is a LAN PC with a NIC.   Physically,   10BASE-T  NICs   look
  103.           almost exactly like  the 10BASE-2 and 10BASE-5 NICs  you've  used
  104.           previously, because  the manufacture  of a  10BASE-T NIC  doesn't
  105.           represent any unusual  redesign  or production  changes. Standard
  106.           Ethernet NICs  usually provide  both BNC and  AUI interfaces  for
  107.           10BASE-2 and  10BASE-5 connections,  respectively. Most  10BASE-T
  108.           vendors have  simply removed  the  NICs  BNC connector and  a few
  109.           chips, replacing these with an MAU chipset and RJ-45 connector. 
  110.  
  111.           The  network hub is  what actually supports  the interoperability          between  different  DTE's.   Different  vendors  call the  hub  a
  112.           multiport repeater, concentrator or wiring center.  10BASE-T hubs
  113.           are  active devices; that is  they interact with the signal on  a
  114.           10BASE-T  segment,   performing  vital  functions     for  packet
  115.           retransmissions.  In  this role,  the  hub  serves  as  a  signal
  116.           repeater.      To  work as a repeater port, the MAUs phase-locked
  117.           loop (PLL) circuitry  senses a series of   changes in  voltage on
  118.           the 10BASE-T  wire. This  set  of signals,  called the  preamble,
  119.           tells the MAU  that a  packet  is to follow.  The PLL starts  its
  120.           clock, knowing that the timing  for the packet signals will match
  121.           the  preamble   timing.  The   MAU  also   knows  the   signaling
  122.           requirements  for the  packet header,  as  well as   the  maximum
  123.           length a packet can be.
  124.  
  125.           If the timing for the preamble signals and the packet signals are
  126.           out of  phase, a condition known  as  "jitter" exists. The hub is
  127.           expected to remove any jitter, regenerate the preamble and clock,
  128.           amplify  signal symmetry and send the packet on its way.
  129.  
  130.           The hub  must also serve  as an active filter,  rejecting packets
  131.           that are severely distorted. The  10BASE-T specification mentions
  132.           a  "jitter-budget", which defines  the jitter limits  for various
  133.           components  on each 10BASE-T segment.  If the aggregate amount of
  134.           jitter generated by  all these  components exceeds  the budget, a
  135.           device may not be able to transmit on that segment.    How     do
  136.           MAUs  know when  they can  transmit?  10BASE-T MAUs  use a  state
  137.           machine    architecture.  They  determine  whether  the  10BASE-T
  138.           segment   to   which   they   are   connected   is   viable   for
  139.           communications,   and  they   know  whether   there   is  another
  140.           functioning MAU at the other end  of the  segment. During traffic
  141.           idle states, a MAU  sends out a "link integrity" pulse  to ensure
  142.           that there's  another active MAU at the other end of the link.
  143.  
  144.           External  conditions can  cause a  MAU  to determine  that it  is
  145.           unable to  transmit under the  required  conditions. For example,
  146.           if an  active telephone  cable carrying a  phone line  voltage is
  147.           inadvertently connected to a 10BASE-T segment, the MAUs at either
  148.           end  of  the segment  should shift  in   to  a "link  fail" state
  149.           because they "know" they can't transmit on such a line.     If  a
  150.           DTE gets stuck in transmit for a period longer than 150 ms (known
  151.           as "jabber"),  a MAU is   required  to disable transmit  and loop
  152.           back, shift  status to "link  bad" wait for  a period of  0.25 to
  153.           0.75   seconds, then  re-enable the link.  Most vendors  put link
  154.           integrity  LEDs on  the backplane  connector of   their  NICs and
  155.           above the  connector ports for  their hubs to allow  diagnosis of
  156.           problem situations.      Moving to a  hub-based wiring scheme has
  157.           a number of  advantages, the greatest of which is  the  potential
  158.           for  network management.  A variety  of  vendors offer  different
  159.           schemes   for  gathering   network     transmission   statistics,
  160.           monitoring problems and isolating faults. Some of these solutions
  161.           are  proprietary, while others  use more widely adopted protocols
  162.           such as SNMP.
  163.  
  164.           {Installation
  165.  
  166.           If  you've installed  Ethernet NICs  before,  you'll find  little
  167.           difference in the installation of NICs for  10BASE-T. As a matter
  168.           of fact, aside from the different connectors, you may have a hard
  169.           time telling   the 10BASE-T  boards apart from their  10BASE-2 or
  170.           10BASE-5 counterparts.   Note that you don't have to discard your
  171.           investment in 10BASE-2  and 10BASE-5 Ethernet NICs   to implement
  172.           10BASE-T. Interface devices known as "micro-MAUs" can be attached
  173.           directly  to the  AUI  port  on most  Ethernet NICs that  allow a
  174.           10BASE-T connection through the existing NIC.     You  will  also
  175.           find that  the cost for  wiring new connections will  probably be
  176.           lower. The  wire   itself is less  expensive and  more plentiful.
  177.           Vendors for the installation of telephone-type wiring abound  and
  178.           you'll no longer  have to explain patiently to  the installer the
  179.           differences among grades of coax  cable.
  180.  
  181.           When it  comes to hooking  the wiring together, however,  you may
  182.           need to do some adapting.   Unless you've used multiport repeater
  183.           configurations  for your  10BASE-2 or  10BASE-5  Ethernet network
  184.           before,  you'll find that the requirements of star-wiring include
  185.           a significant mental shift. You have to  redesign your network to
  186.           support  a  hub-based  layout, pull  workgroup  connections  to a
  187.           wiring closet,  then run cables between closets. 
  188.  
  189.           In addition,  you'll have to  take into account  the cost of  the
  190.           hubs themselves. Also,  every time   you need to  add a new  hub,
  191.           your per-station wiring costs goes up. You'll also  increase your
  192.           costs  as you   add  newer capabilities  to your  hubs, including
  193.           network   management  and  bridging  to  other  topologies    and
  194.           locations. 
  195.  
  196.           To help  decide whether  to  use 10BASE-T,  answer the  following
  197.           questions: 
  198.  
  199.           {* How long are  your existing wiring segments?}
  200.           In most  cases,  you  won't  have to worry:  AT&T reports that 95
  201.           percent of all phone connections have a telephone well within 100
  202.           meters of a wiring closet.
  203.  
  204.           {* What's the quality of your wiring?}
  205.           Not all UTP wire  is created equal and it will affect the maximum
  206.           length of cable segments.
  207.  
  208.           {* Are you sure you'll be using  RJ-45 jacks?}
  209.           Even though 10BASE-T needs only four wires,don't make the mistake 
  210.           of using RJ-11 jacks. An RJ-11 connector  will fit into an  RJ-45
  211.           slot, but the wires won't correspond.
  212.  
  213.           {* Does your  wiring run through many series  of punchdown blocks?}
  214.           If so, make sure  the blocks  have been wired  correctly. In many
  215.           buildings with  excess telephone  wiring, the  connections   have
  216.           never been used. Be careful to test the wiring you intend  to use
  217.           for 10BASE-T  to make   sure that no  active telephone lines  are
  218.           connected. If line  segments carry tinging or  battery  voltages,
  219.           devices  using them  will  be  unable  to  communicate.  Document
  220.           everything.
  221.           When designing your  network, remember that  10BASE-T is still  a
  222.           CSMA/CD  system. The  hubs   are not  bridges; they  don't filter
  223.           traffic,  except at a  very low level. And  you'll still have all
  224.           the attendant   issues to deal with  that you do on  10BASE-2 and
  225.           10BASE-5   networks,  including  the  potential  for    waves  of
  226.           collisions, packet fragmentation and broadcast  storms. If you've
  227.           already installed a UTP   network that uses a pre-10BASE-T scheme
  228.           (StarLAN 10, for  example), get your vendor  to tell you how   to
  229.           link to a compliant system.
  230.  
  231.           In some  cases you'll find  that your existing wiring  can't meet
  232.           the standards imposed by   10BASE-T. Ideally, you'll end up using
  233.           10BASE-T in  situations  where  you have  control  over  the  new
  234.           wiring of a workgroup, say in a "cubicle  jungle" where new phone
  235.           and other  wiring must  be run   anyway. This  will allow  you to
  236.           control the  quality and segment  lengths of your UTP  wiring, so
  237.           you can  design your 10BASE-T network from scratch.
  238.