home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Network Support Library / RoseWare - Network Support Library.iso / 3rdparty / pd10ba.doc < prev    next >
Text File  |  1991-08-21  |  19KB  |  412 lines
  1.         PUREDATA  C O N N E C T I O N
  2.              PRODUCT BULLETIN
  3.  
  4. Revised  Date:   /  /                   Bulletin No. 6503
  5. Original Date: 07/04/91                 Document No. 0650000300
  6.                                         ECO No.      NA
  7.  
  8. Product: PUREDATA 10BASE-T products
  9. _________________________________________________________________
  10.  
  11.  
  12.      Ethernet 10BASE-T
  13.  
  14.      The 10BASE-T protocol describes an Ethernet Local Area
  15. Network (LAN) implementation of CSMA/CD at 10 megabits per
  16. second, baseband, Unshielded Twisted Pair (UTP) wire media.  The
  17. establishment of an IEEE standard (IEEE 802.3i) for support of
  18. the Ethernet protocol utilizing this wiring scheme in a
  19. point-to-point (star/tree) topology for systems interconnect is
  20. an important industry move.
  21.  
  22.      Ethernet was originally designed as a method of providing a
  23. high speed communications channel between mid range (mini
  24. computers) and mainframe systems.  The common bus topology did
  25. not typically require a large amount of connection points.  As
  26. the Ethernet protocol gained acceptance in the desktop computer
  27. environment, the requirement to interconnect large numbers of
  28. micro computers in a local area network grew.  As more and more
  29. micro computers were added to the LAN, the cabling constraints of
  30. a common bus topology became more evident.
  31.  
  32.      Interconnecting a large number of devices into a local
  33. area network using a common bus topology can be a logistically
  34. difficult process.  The implementation of 10BASE-T provides a
  35. much more flexible (distributes star) type topology for Ethernet.
  36. This type of topology historically has been much easier to
  37. install and manage from a cabling viewpoint.  The technical
  38. benefit of a distributed star topology and the economical
  39. benefits derived from the use of UTP type wire make 10BASE-T an
  40. attractive network solution.  This document will describe the
  41. general characteristics of the CSMA/CD Ethernet communications
  42. protocol and the implementation of 10BASE-T technology.
  43.  
  44.  
  45.               AN EXPLANATION TO ETHERNET (CSMA/CD)
  46.  
  47.      Carrier Sense, Multiple Access (CSMA) is a "common
  48. bus" media sharing scheme in which stations listen in to
  49. what's happening on the network media (cable).  If the cable is
  50. not in use, the station is permitted to transmit its' message.
  51. CSMA is combined in IEEE 802.3 with a means of performing
  52. Collision Detection;  hence CSMA/CD.
  53.  
  54.      The multiple access feature of the protocol allows the
  55. connection of many devices to the same common bus transmission
  56. media.  The carrier sense feature allows each station to detect
  57. activity on the channel;  this may be termed "listen before
  58. talking".  A station will refrain from transmitting if it
  59. detects that the channel is active.  At times, it is possible
  60. that due to the time it takes for the signal from one station to
  61. transit across the network (propagation delay) that two stations
  62. can almost simultaneously detect that the channel is available
  63. and initiate a transmission.  In this case a collision occurs.
  64.  
  65.  
  66.      Identification of the fact that a collision has occurred
  67. takes place at the interface card level.  Circuitry on the
  68. interface card senses the additive voltage on the media and
  69. informs the higher levels that a collision has taken place.  In
  70. the event of a collision, the stations involved emit a JAM pulse
  71. to ensure that all other stations are aware that a collision has
  72. occurred.  Subsequently, the involved stations "back off"
  73. for a semi-random timeout period.  The length of the timeout
  74. period is controlled by the individual stations network address.
  75. Since no two network addresses are identical, no timeout period
  76. will be of the same length.  If a station, upon re-entering
  77. communications experiences further sequential collisions, this
  78. back off time is extended for each successive collision to a
  79. point that the station assumes that the channel is no longer
  80. operative.
  81.  
  82.      Collisions do occur in Ethernet and their random occurrence
  83. cannot be predicted.  However, statistically, the incidence and
  84. frequency of collisions on an Ethernet LAN is quite low.  The
  85. Ethernet protocol experiences little loading effect until
  86. utilization of the media approaches 80 percent.  This implies
  87. that data transmissions are occurring on the media for 80% of the
  88. time or more.  Typical implementations of Ethernet (or for that
  89. matter, any access protocol) generally do not exceed 30 to 40
  90. percent of media utilization at any time.  In this case, the wire
  91. is quiet (available) for 40 to 70 percent of the time.
  92.  
  93.      Additionally, there is only a short time interval following
  94. the initiation of a transmission during which there is the
  95. possibility of a collision.  This time interval is termed "slot
  96. time".  The slot time interval is represented by the time
  97. required to transmit 512 bits (64 octets) of data.  This number
  98. represents the number of bits that must be transmitted to
  99. completely fill the wire (end-to-end).  Following transmission of
  100. these first 512 bits, all stations on the segment are aware that
  101. a transmission is in progress and will refrain from transmitting.
  102. For this reason, data frames must be of a certain (512 bit)
  103. minimum length.  This length is controlled by the length of the
  104. LLC data field in the frame.
  105.  
  106.      The slot time interval is the ONLY time during
  107. transmission of data that Ethernet is susceptible to a collision.
  108. Once the slot time interval has passed, the station is said to
  109. have acquired the channel, and the rest of the frame is
  110. transmitted contention free.  Contention access systems (CSMA/CD)
  111. therefore function better when the average frame size exceeds the
  112. slot time interval, since most of the frame will then be
  113. transmitted without interference by collision.  Note that
  114. substituting cable of different impedances and lengths may
  115. significantly alter the propagation delay and in consequence the
  116. slot time interval.  Collisions that occur following expiry of
  117. the slot time interval are considered as serious "system
  118. failures", and their cause should be investigated and
  119. corrected immediately.
  120.  
  121.      Only the stations with immediate transmission
  122. requirements are in contention for the media.  Additionally,
  123. since the incidence of collisions on most Ethernet LAN's is low,
  124. this fair distribution of access coupled with the high data rate
  125. makes Ethernet one of the most efficient communications protocols
  126. available.
  127.  
  128.  
  129.  
  130.  
  131.  
  132.  
  133.   ╔════════════════════════════════════════════════════════════════════╗
  134.   ║                Direction of Propagation                            ║
  135.   ║         ────────────────────────────────────────>>                 ║
  136.   ║     ╔══════════════════════════════════════════════════╗           ║
  137.   ║     ║    Frame size is LESS than minimum frame size    ║           ║
  138.   ║     ╚══════════════════════════════════════════════════╝           ║
  139.   ╟──────┬───────────────────────────────────────────────────┬─────────╢
  140.   ║      │                                                   │         ║
  141.   ║      WS                                                  WS        ║
  142.   ║     (A)                                                 (B)        ║
  143.   ║        Note that station "A" has completed transmission            ║
  144.   ║        Prior to Station "B" sensing that the media is in use       ║
  145.   ║                                                                    ║
  146.   ║ If Station "B" initiates a transmission in response to finding     ║
  147.   ║ the media to be inactive, a collision will result.  Additionally,  ║
  148.   ║ this type of collision generally results in a FATAL ERROR          ║
  149.   ╚════════════════════════════════════════════════════════════════════╝
  150.  
  151.  
  152.      COMPONENTS OF AN ETHERNET LAN
  153.  
  154.      While standard implementations of Ethernet require interface
  155. cards and wire, 10BASE-T requires another component known as a
  156. concentrator.  Wiring concentrators are used in 10BASE-T to
  157. provide for a common point for wire distribution.  The advantage
  158. of using a concentrator and a star type topology is that a bad
  159. cable can be easily isolated, and its effect on the LAN can be
  160. minimized.
  161.  
  162.      10BASE-T CONCENTRATOR
  163.  
  164.      In 10BASE-T each port on the concentrator connects to only
  165. one workstation.  Concentrators are connected via the 10BASE2
  166. (thin wire) BNC attachment incorporated in the Pure Data device.
  167. Optionally, the concentrators may be connected via the active
  168. RJ-45 ports (assuming that the patch cable provides for inversion
  169. of transmit and receive pairs).
  170.  
  171.      Pure Data manufactures a concentrator for 10BASE-T
  172. (unshielded twisted pair) Ethernet PDC8023A-T12.  The
  173. Ethernet concentrator is an active 10BASE-T repeater that
  174. provides a common wiring point for 12 10BASE-T connections.  The
  175. concentrator also functions as a media converter (via the 10BASE2
  176. port).
  177.  
  178.      Major Features;
  179.  
  180.        = 10 megabit per second IEEE 802.3 10BASE-T standard
  181.        = Ethernet UTP wiring. (Standard allows 100 meters of UTP
  182.          from concentrator to workstation)
  183.        = 12 RJ-45 ports
  184.        = Built-in BNC thin wire Ethernet port (10BASE2)
  185.        = Link integrity test on each port continuously checks
  186.          the line from workstation to concentrator
  187.        = Automatically disconnects ports if either the link
  188.          integrity test fails or the card transmits continuously
  189.          (jabbers), to prevent network failure
  190.        = Automatically re-connects ports when failures are
  191.          corrected
  192.        = Test port detects incorrect twisted pair cable polarity
  193.          to simplify installation (receive pairs only)
  194.        = All data connections on front panel
  195.        = Rack mount package for 19" racks.  Low profile 1.75"
  196.          high
  197.  
  198.  
  199.      Indicators
  200.  
  201.        = Link integrity LED per UTP port (Green)
  202.        = Jabber LED per port (Red)
  203.        = Power, traffic and collision LED's
  204.        = Test port polarity indication LED
  205.  
  206.      How a Concentrator Works
  207.  
  208.          Signalling on a 10BASE-T network is predicated upon two
  209.          factors;
  210.  
  211.                    - CSMA/CD
  212.                    - Link integrity
  213.  
  214.       Link integrity is a function of Ethernet products that
  215. support the IEEE 802.3i 10BASE-T specifications.  Every 1/60th of
  216. a second, a pulse is asserted onto the wire between a
  217. concentrator and the interface card (or another concentrator).
  218. This pulse is interpreted as a link integrity check.  If the
  219. check passes, then the node is permitted to remain as a part of
  220. the LAN.  In the event of a failure of link integrity, the
  221. concentrator will automatically disable the associated port and
  222. will turn the green link integrity LED OFF.
  223.  
  224.      As well, the card in question will also discontinue the
  225. green LED indication of proper link integrity.
  226.  
  227.      The establishment of proper link integrity is of critical
  228. importance in 10BASE-T.  It is vital that the receivers (which
  229. are tested by link integrity) on each side of the link be
  230. verified as operational prior to allowing the adapter to
  231. participate in communications.  Otherwise, an adapter with a
  232. non-functional receiver may continuously detect a quiet channel.
  233. This will result in communications disruption when this adapter
  234. initiates a transmission without knowledge of the true state of
  235. the transmission media.
  236.  
  237.      A concentrator counts as a device on the 10BASE2 segment
  238. to which it is connected.  Additionally, since signals are
  239. regenerated and re-timed at the concentrator level, this device
  240. is also considered to be a repeater.  The following table
  241. illustrates the use of the concentrator LED's.
  242.  
  243.      Interface Cards
  244.  
  245.      In order for the microcomputer to communicate
  246. successfully on the network, an adapter, sometimes referred to an
  247. a Network INterface Card (NIC) is required.
  248.  
  249.      This adapter fits into a bus slot on the computer and is
  250. used to connect the computer bus to the network cabling
  251. structure.  Pure Data manufactures 8 and 16 bit multiseries
  252. interface cards as well as a 16 bit micro channel adapter and an
  253. Ethernet card for the Toshiba laptop.
  254.  
  255.  
  256.  
  257.  
  258.  
  259.  
  260.  
  261.  
  262.  
  263.  
  264.  
  265.  
  266.  
  267.  
  268.  
  269.  
  270.  ▄▄▄▄▄▄▄                                                       ╒══┐
  271.  ███████▀▀▀▀───────────────────────────────────────────────────┤┌─┤
  272.    █████            E1 E2                                      └┴┐│  Diagnostic
  273.    █████ BOOT PROM   ° °                                         │▓▓ LEDs
  274.    █████ █████████   ° °      ███████         ████       E4    ▄▄│├─┐
  275.    █████ █████████            ███████         ████      ▒▒▒▒▒  ██││ │ DB-15
  276.    █████                      ███████         ████             ██││ │ Connector
  277.    █████                                      ████             ▀▀│├─┘
  278.    █████                                                 E3 °    ││
  279.    █████                                                    °  ┌─┤├─┴┐Thin-coax
  280.    ▀▀▀▀▀──────────────────────────────┐▄ ▄ ┌┐▄ ▄ ▄ ▄ ▄ ▄ ┌───┐ └─┤├─┬┘Network
  281.                                       └▀─▀─┘└▀─▀─▀─▀─▀─▀─┘   └───┴┤   Connector
  282.                                                                   │
  283.  
  284.  
  285.                                         E3 - Link Integrity (enable/disable)
  286.                                    ╒══┐ E4 - Reverse Polarity (enable/disable)
  287.   ─────────────────────────────────┤┌─┤
  288.                              E3 E4 └┴┐│
  289.                              °  °    ││▀ (1) Card Activity LED (red)
  290.   ███████         ████       °  °    ││▀ (2) Network Activity (grn)
  291.   ███████         ████               ││▀ (3) Reverse Polarity LED (red)
  292.   ███████         ████               ││▀ (4) Link Integrity LED (grn)
  293.                   ████               ││
  294.                                      ││
  295.                                    ┌─┤├┐ 10 Base T
  296.   ────────┐▄ ▄ ┌┐▄ ▄ ▄ ▄ ▄ ▄ ┌───┐ └─┤├┘ Network
  297.           └▀─▀─┘└▀─▀─▀─▀─▀─▀─┘   └───┴┤  Connector
  298.                                       │
  299.      10BASE-T ETHERNET CABLING RULES
  300.  
  301.      The cable media specified for 10BASE-T is unshielded
  302. twisted pair wire that corresponds to the specifications outlined
  303. for IBM Type 3 wire;
  304.  
  305.            - 24 AWG copper tinned, solid conductors
  306.            - 100 - 105 ohm characteristic impedance
  307.            - Minimum of two twists per foot
  308.  
  309.      From a wiring installation and maintenance viewpoint, the
  310. 10BASE-T distributed star topology provides greater flexibility
  311. than the more common bus topology that is generally associated
  312. with Ethernet.  The concept of one concentrator port to one
  313. workstation makes isolation of individual node problems much
  314. simpler.
  315.  
  316.      Unshielded twisted pair for local area network
  317. communications is rapidly becoming the wiring system of choice
  318. for most LAN installations.  This technology is economical and
  319. easy to install and maintain.  For additional information on the
  320. technical issues surrounding the application of UTP type wire for
  321. local area networks, the reader is directed to the Pure Data mini
  322. series selection entitled "Local Area Network Cabling
  323. issues", available through Pure Data Technical Services,
  324. Education.
  325.  
  326.  
  327.  
  328.  
  329.  
  330.       General Cabling Rules
  331.  
  332.     = Maximum segment length (concentrator to interface) is
  333.       100 meters
  334.     = Maximum number of repeaters/concentrators between any
  335.       two points on the LAN is four (4)
  336.     = Repeaters/concentrators count as devices on each segment to
  337.       which they are connected
  338.     = Uses two (2) pairs of UTP wire
  339.     = Connector type is RJ-45 modular, eight position
  340.     = BNC connectors on the concentrator MUST be terminated
  341.       with a 50 ohm "T"-connector impedance
  342.  
  343.  
  344.  
  345.      Workstations are connected to concentrator ports by no
  346. more than 100 meters of unshielded twisted pair wire.  No daisy
  347. chaining of workstations is permitted.   Concentrators are
  348. typically located in a centralized wiring closet and are
  349. interconnected via the 10BASE2 connectors.  This will provide for
  350. the maximum number of supported workstations on the LAN.  For
  351. example;  there are three segments of 10BASE2 available to
  352.  
  353. connect concentrators (or other communicating devices).  Each of
  354. the three segments is capable of supporting 30 devices.  Each
  355. concentrator supports up to twelve (12) workstations.  Therefore,
  356. a single 10BASE2 backbone system may support up to 90
  357. concentrators, thus rendering connection points for 1080
  358. workstations.
  359.  
  360.      RJ-45 connections for unshielded twisted pair wiring are
  361. polarity sensitive, and considerable care must be taken during
  362. installation of the wiring system to maintain correct polarity.
  363. The adapters will automatically compensate for reversed polarity
  364. on the receive pairs, as will the concentrator.  If the
  365. concentrator displays an indication that the receive pairs are
  366. indeed reversed, attempts should be made immediately to correct
  367. the situation, regardless of whether the hardware will compensate
  368. or not.
  369.  
  370.      The following table illustrates the proper pin connections
  371.      for the RJ-45 connector;
  372.  
  373. ╔═════════════════════════════════════╗
  374. ║RJ-45  MDI (Media Dependent Interface║
  375. ╠═════╤═══════════════════════════════╣
  376. ║  1  │  TD +                         ║
  377. ╟─────┼───────────────────────────────╢
  378. ║  2  │  TD -                         ║
  379. ╟─────┼───────────────────────────────╢
  380. ║  3  │  RD +                         ║
  381. ╟─────┼───────────────────────────────╢
  382. ║  4  │  Not used by 10BASE-T         ║
  383. ╟─────┼───────────────────────────────╢
  384. ║  5  │  Not used by 10BASE-T         ║
  385. ╟─────┼───────────────────────────────╢
  386. ║  6  │  RD-                          ║
  387. ╟─────┼───────────────────────────────╢
  388. ║  7  │  Not used by 10BASE-T         ║
  389. ╟─────┼───────────────────────────────╢
  390. ║  8  │  Not used by 10BASE-T         ║
  391. ╚═════╧═══════════════════════════════╝
  392.  
  393. The Pure Data Ltd. Technical Support Hotline is available every weekday from:
  394.  
  395.  8am to 8pm (EST) in Canada (Monday-Thursday, Friday 8am-5pm)  (416) 731-9884
  396.  8am to 8pm (EST) in USA (Monday-Thursday, Friday 8am-5pm)     (800) 661-8210
  397.  9am to 5pm (GMT) in the UK                                  (44) 71 924-3505
  398.  
  399. A staff of knowledgeable personnel is ready to assist users with any situations
  400. involving Pure Data Ltd. products.  For late breaking news and product updates
  401. refer to the README and .DOC files contained on the Support Disk.
  402.  
  403.  
  404. PUREDATA LTD.             PUREDATA INC.              PUREDATA LTD.
  405.  
  406. 180 West Beaver Creek Rd, 1740 South I-35, Suite 140 Unit 10, Port House
  407. Richmond Hill, Ontario,   Carrollton, Texas          Plantation Wharf, York Rd.
  408. L4B 1B4 CANADA            75006 USA                  London SW11 3TY, U.K
  409.      (416) 731-6444           (214) 242-2040             44-71-924-3505
  410. FAX  (416) 731-7017       FAX (214) 242-9487         FAX 44-71-585-3103
  411. BBS  (416) 492-5980       BBS (214) 242-3225         BBS 44-71-738-2910
  412.