トリッキーな質問の記事を準備しているときに、興味深い質問に出くわしました。イーサネットセグメントの長さの100メートルの制限はどこから来たのですか。 理解を深めるために、プロセスの物理学と論理を深く掘り下げなければなりませんでした。 ケーブルの長さが長いと、減衰が始まり、データが歪むとよく言われます。 そして、一般的に、これは真実です。 しかし、これには他の理由もあります。 この記事でそれらを検討してみましょう。

CSMA / CD

その理由はCSMA / CDテクノロジーにあります- 衝突検出を備えたキャリアセンスマルチアクセス..。 突然誰かが知らない場合、これは、複数のステーションが接続されている1つのバス（1つのデータ伝送媒体）がある場合です（ マルチアクセス）。 各ステーションはバスの状態を監視します-別のステーションからの信号がありますか（ キャリアセンス）。 突然2つのデバイスが同時に送信を開始した場合、両方がそれを検出する必要があります（ 衝突検出）。 はい、これはすべて半二重ネットワークに関するものです。 したがって、あなたの視線が明るい10ギガビットの未来だけに焦点を合わせている場合、この記事はあなたのためではありません。 まず第一に、媒体内の信号の伝送速度は、適用される規格にまったく依存しないことを皆さんに理解してもらいたいと思います。 イーサネット（10Mb / s）でも10ギガビットイーサネットでも、銅ケーブルのパルス伝搬速度は光速の約2/3です。 彼らが1つのホリバースレッドでどれほどクールに書いたか：あなたは速くまたはゆっくり話すことができますが、音速はこれから変わりません。 それでは、CSMA / CDの本質に目を向けましょう。 最近のネットワークでは、共通バスがなくなり、ほとんどの場合、すべてのデバイスが全二重モードで動作するため、衝突は除外されます。 つまり、1本のケーブルの端に2つのノードしかなく、受信と送信用に別々のペアがあります。 したがって、CSMA / CDメカニズムは10ギガビットイーサネットではなくなりました。 ただし、たとえばRIPを研究するのと同じように、それを検討することは有用です。RIPは、もはや誰も必要としないようですが、距離ベクトルルーティングプロトコルの動作原理を完全に示しています。 したがって、共通バスに3つのデバイスが接続されていると仮定します。 PC 1はPC3へのデータ送信を開始します（バスへのパルスをトリガーします）。 もちろん、共通バスでは、信号はPC3だけでなく、すべての人に送信されます。 PK2も送信したいのですが、ケーブルに興奮が見られ、期待しています。 PC1からPC3への信号が通過すると、PC2は送信を開始できます。

これは、CarrierSenseがどのように機能するかの例です。 PC2は、回線上の信号を確認している間は送信しません。今は状況が異なります。 PC1はPC3へのデータ送信を開始しました。 そして、信号はPK2に到達する時間がなかったので、彼はまた送信を開始することにしました。 途中のどこかで、信号が交差して劣化しました。 PC1とPC2はしわくちゃの信号を受信し、このデータを再送信する必要があることに気づきました。 各ステーションは、待機期間をランダムに選択して、同時に送信を再開しないようにします。

これは、衝突検出がどのように機能するかの例です。 1つのステーションがバスを占有するのを防ぐために、フレーム間に96ビット（12バイト）のギャップがあります。これは、フレーム間ギャップ（IFG）と呼ばれます。 つまり、たとえば、PC1はフレームを送信してから、しばらく待機します（96ビットの送信にかかる時間）。 そして、次のものなどを送信します。 PC2が送信したい場合は、この間隔で送信します。 また、PK3なども順番に。 共通バスがなく、ケーブルが1本で、2つのステーションが両端に接続されており、半二重モードでデータを送信する場合にも、同じルールが機能します。 つまり、一度にデータを送信できるのはそのうちの1つだけです。 回線が解放されるとすぐにPC2を送信し、PC1に送信します。回線は解放されます。つまり、PC2に送信します。 つまり、たとえばTDDのように、特定の伝送ギャップが各端に割り当てられている場合、明確な時刻同期はありません。 したがって、帯域幅のより柔軟な使用が実現されます。PC1が何も送信したくない場合、PC2は順番を待っている間アイドル状態になりません。

問題

あなたがそのような厄介な状況を想像したらどうしますか？

つまり、PC1はデータの一部の転送を終了しましたが、まだPC2に到達していません。 後者は回線上の信号を認識せず、送信を開始します。 バム！ 事故の真っ最中のどこか。 データが間違っていて、信号がPC1とPC2に到達しました。 しかし、違いに注意してください-PC2は衝突があったことに気づき、データの送信を停止しましたが、PC1は何も理解していませんでした-彼の送信はすでに終了していました。 実際、彼は壊れたデータを受け取ったばかりで、いわばフレームを送信するタスクを完了しました。 しかし、データは実際には失われました。PC3は、衝突によって歪んだ信号も受信しました。 後のどこかで、OSIステップのはるか上で、TCPはデータの欠如に気づき、この情報を再要求します。 しかし、どれだけの時間が無駄になるか想像してみてください。

ちなみに、インターフェイスのCRCエラーの数が増えると（これは衝突の確かな兆候です）、壊れたフレームが発生します。 これは、おそらく、異なる端でのインターフェースの動作モードが合意されていないことを意味します。

イーサネットに1つの条件が導入されたという状況を正確に除外します。つまり、データの最初のビットがバスの最も遠い側で受信された時点で、ステーションはまだ最後のビットを送信する必要はありません。 つまり、フレームは、いわばバスの全長にわたって伸びている必要があります。 これは最も一般的な説明ですが、実際には多少異なるように聞こえます。バスの送信者から最も遠い部分で衝突が発生した場合、この衝突に関する情報は、送信者が最後のビットを送信する前であっても送信者に届くはずです。 ちなみに、これは最初に与えられた条件と比較して2倍の違いです。 これにより、衝突が発生した場合でも、すべての参加者が明確に知ることができます。 そして、これはとてもクールです。 しかし、これはどのように達成できますか？ そしてここで、セグメントの長さの問題に近づきます。 しかし、長さに関する質問に答える前に、ネットワークの理論に少し突入し、最初にビット時間の概念を導入する必要があります（「ビット時間」という用語は理解されませんでした）。 この値は、水曜日にインターフェイスが1ビットを起動するのにかかる時間を意味します。 つまり、ファストイーサネットが1億ビット/秒をケーブルに送信する場合、ビット時間は1b / 100,000,000 b / s = 10 ^ -8sまたは10ナノ秒になります。 10ナノ秒ごとに、ファストイーサネットポートは水曜日に1ビットを送信できます。 比較すると、ギガビットイーサネットはナノ秒ごとに1ビットを送信しますが、古いダイヤルアップモデムは18マイクロ秒ごとに1ビットを送信できます。 速射メタルストームMK5は、理論的には60マイクロ秒ごとに1発の弾丸を発射することができます。 カラシニコフ機関銃は100ミリ秒ごとに1発の弾丸を発射します。

IFGについて話す場合、ステーションは各フレームを送信する前に正確に96ビット時間一時停止する必要があります。 たとえば、ファストイーサネットは960ナノ秒（0.96マイクロ秒）待機し、ギガビットイーサネットは96ナノ秒待機する必要があります。

したがって、条件を満たすために、クォンタムまたはスロット時間の概念が導入されます。これは、ネットワークを介してイーサネットに送信できるデータブロックの最小サイズです。 そして、セグメント全体に広がるのはこのクォンタムです。 イーサネットおよびファストイーサネットの場合、最小サイズが選択されます-64バイト-512ビット。 それを送信するには、FEポートに10 ns * 512 = 5120nsまたは5.12μsが必要です。

したがって、最小イーサネットフレームサイズの64バイトの制限。

つまり、64バイトのデータブロックは、バスに沿って移動し、衝突の場合に送信者に戻るために5.12μsを持ちます。 額の距離を計算してみましょう：（5.12 * 10 ^ -6）*（2/3 * 3 * 10 ^ 8）/ 2 = 512メートル。 式を説明しましょう：移動時間（5.12μsを秒に変換）*光速の2/3（m / s単位の銅媒体内の信号の伝播速度）そして2で割る-予測するために信号が送信者に戻る必要がある場合の衝突の最悪のケース。 この数字はおなじみのようです-500メートルですが、問題は、ファストイーサネットの制限がハブまで100メートル（最も遠いステーションまで200メートル）であるということです。 ここで、ハブとリピーターの遅延が発生します。 それらはすべて計算され、最終的な式で考慮されていると言われていますが、100メートルの結果でこの計算式をいくら見つけようとしても、痕跡は失われます。 その結果、制限の原因はわかっていますが、100という数字がどこから来たのかはわかりません。

ギガビットイーサネット

ギガビットイーサネットを開発する際、非常に重要な問題が発生しました。1ビットの伝送時間はすでに1 nsであり、1つのデータを伝送するのに0.512μsしかかかりませんでした。 額で計算するときでさえ、私の式は、遅延を考慮せずに、50メートルの長さであることがわかります（そして、これらの値を考慮に入れると、20メートル）。 非常に少ないため、距離を短くする代わりに（イーサネット->ファストイーサネット遷移の場合のように）、最小データサイズを512バイト（4096ビット）に増やすことが決定されました。 データのそのような部分の送信時間はほぼ同じままでした-4秒対5。ここで、もちろん、そのようなサイズをダイヤルできるとは限らないという別のポイントがあります-4 KBのデータ、したがって、最後にフレームのFCSフィールドの後に、不足している量のデータが追加されます。 ずっと前に共通バスを放棄したことを考えると、受信と送信のための別々の環境があり、そのような衝突はなく、すべて松葉杖のように見えます。 したがって、10ギガビットイーサネット規格では、CSMA / CDメカニズムは完全に廃止されました。

長さの制限を克服する

したがって、上記のすべては、レガシーの半二重共通バスネットワーク用でした。 これは現在の瞬間とどのように関係していますか？ 何キロメートルものUTPを引くことはできますか、それともできませんか？ 残念ながら、100メートルの制限にはまだ別の性質があります。 通常のケーブルで120メートルでも、ほとんどの場合、多くのスイッチはリンクを取得できません。 これは、スイッチポートの電力とケーブルの品質の両方によるものです。 ポイントは、減衰、干渉、および送信中の信号の歪みにあります。 通常のツイストペアは電磁干渉の影響を受けやすく、保護を保証するものではありません 送信された情報..。 しかし、まず最初に、減衰を見てみましょう。 私たちの典型的なUTPコイルは1メートルあたり最低27ターンで、100MHzの周波数でデータを送信します。 いわゆる線形減衰は、媒体の各メートルでの信号の減衰です。 規格によると、減衰は24dBを超えてはなりません。 通常のUTPケーブルの場合、この値は平均して約22 dBです。これは、元の信号が158倍減衰することを意味します。 4.5メートルごとに1dBの減衰が発生することがわかります。 150メートルのケーブル長を使用すると、減衰はすでに約33 dBになり、元の信号は1995分の1に減少します。 これはすでに非常に重要です。 これに加えて、ペアの相互影響-クロストークが追加されます。 これは、並列導体で干渉が発生した場合のプロセスの名前です。つまり、エネルギーの一部が隣接するケーブルの電流を励起するために費やされます。 近くを通過できる電源ケーブルからの干渉の可能性を考慮に入れると、100メートルの制限は完全に論理的になります。

では、なぜ同軸ネットワークにそのような制限がなかったのでしょうか。 実際のところ、ケーブルの減衰はケーブルの抵抗/セクションと周波数に依存します。 FatEthernetが2.17mmコアケーブルを使用していることを思い出してください。 さらに、同軸ケーブル上のイーサネットは10MHzの周波数で動作しました。 また、周波数が高いほど、減衰が大きくなります。 なぜアナログ無線信号は、このような便利なコイルではなく、厚いフィーダーを介してアンテナに送信されると思いますか？ ちなみに、ベースという言葉は イーサネット規格ベースバンドの略で、一度に1つのデバイスのみがメディアを介してデータを送信できることを示します。変調/多重化は使用されません。 対照的に、ブロードバンドはいくつかを課します さまざまな信号一方のキャリアでは、キャリアからの個別の信号がそれぞれ抽出されます。

実際、減衰はケーブルの特性と品質によるものであるため、より適切なケーブルを使用することで、はるかに楽しい結果を得ることができます。 たとえば、P-296またはP-270ケーブルを使用すると、300メートルのラインでも克服できます。 もちろん、これは全二重で100 Mb / sです。 ギガビットの場合、すでに他の要件があります。 また、一般に、伝送速度が速いほど、より多くのパラメータを考慮する必要があります。したがって、実際、10ギガビットイーサネットでは、銅線メディアは名目上のみサポートされ、光ファイバが推奨されます。

結果とリンク

一般に、上記のすべてを要約すると、100メートルの数字は十分なマージンがあり、ケーブルの半二重でも動作を保証します。 最高品質..。 これは、CSMA / CDメカニズムの減衰と動作によって引き起こされます。 記事で使用されているデータ。

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DPS-038検出器とPIO-017を接続する線の最大長は、断面が1 5 mm2の銅線でできており、100オームです。 実際の状態でライン抵抗の値を調整するために、PIO-17で特別に設計されたトリミング抵抗が使用されます。 ライン抵抗は2オームである必要があります。 ライン抵抗が2オーム未満の場合、検出器は周囲温度の非常に低い上昇率でリレーをトリガーし、誤警報が発生する可能性があります。 ライン抵抗が2オームを超える場合、検出器によって開発されたTEMSはリレーが動作するには不十分であるか、火力がこれらの検出器によって制御される最大値を大幅に超える火災の場合にトリガーされます。

通信回線の最大長は14kmです。 専用の電話ペアが通信回線として機能します。

空気圧リモート伝送ラインの最大長は300mで、伝送パイプラインの内径は4〜6 mm、伝送ラインの慣性は30〜35秒です。

ラインの最大長さLの問題は、ラインの信頼できる動作が継続するワイヤ3の最大電気抵抗を決定することになります。 したがって、受信機と送信機が直径0 5 mmの銅線で接続されていると仮定すると、電気工学でよく知られている関係を使用して、線Lの長さは28kmであると判断できます。 。

CPとCPの間の最大通信回線長は、60 km以下（専用の物理通信回線の場合）であり、無線チャネルの長さは30km以下です。

例として、表で。 2.4は、ケーブルの種類に応じた通信回線の最大長を示しています。

場合によっては、ケースに短絡したときにシャットダウンが保証される最大ライン長に基づいて計算する方が便利です。

70年代に開発された水中通信システムは、最大400台の半導体増幅器で最大7200kmの回線長を可能にします。

EMの物理ユニットでは、次のことを決定する必要があります。データ伝送媒体のタイプと特性。 データ伝送媒体の構成部分のトポロジー。 SPT要素の寸法と設計および技術的特性。 モノチャネルライン上の送信機、受信機、リピーター、および回復された信号の数。 ステーション間の最大回線長。 受信機、送信機、カプラー、リピーター、およびエンコーダーの静的および動的特性-バイナリー信号をターナリーに、またはその逆にデコーダー。

EMの物理レベルでは、次のことを決定する必要があります。データ伝送媒体のタイプと特性。 データ伝送媒体の構成部分のトポロジー。 SPT要素の寸法と設計および技術的特性。 モノチャネルライン上の送信機、受信機、リピーター、および信号カプラーの数。 ステーション間の最大回線長。 受信機、送信機、カプラー、リピーター、およびコーダーの静的および動的特性-バイナリ信号の3値へのデコーダーおよびその逆。

出力モジュール 離散信号（MVD）2位置制御信号のアクチュエータへの出力を実行します。 出力チャネルの数-8; 最大スイッチング電圧レベル-48V; 最大スイッチ電流-02 A; 最大スイッチング周波数-10kHz; 通信回線の最大長-3km。

したがって、たとえば、35kVの架空送電線の長さは35〜40kmを超えません。 6kVラインの最大長は5〜6kmです。 電圧値を選択または指定すると、負荷電流に応じて送電線の電線の断面積が選択され、そのような負荷電流での送電線の電圧損失がチェックされます。

手順

ロシアの範囲を決定するために、あなたは最初にその極端な地理的ポイントを知る必要があります。 北部では、ロシアには大陸と島の2つの極値があります。 1つ目はタイミル半島のチェリュスキン岬にあり、2つ目はフランツヨセフ諸島のルドルフ島のフリゲリ岬にあります。 最南端は、アゼルバイジャンとの国境にあるバルドゥズ山の南西にあります。 また、東の極値は2つあります。1つはベーリング海峡のディオミード諸島の一部としてのラトマノフ島にある1つ、大陸はデズネフ岬にあります。 さて、ロシアの最も極端な西のポイントは、カリーニングラード地域とポーランドの国境にあります-これはバルト海の唾です。

国の領土の西から東へ、または北から南への範囲は、縮尺によって、またはすべてのマップまたは地球儀で利用可能な度グリッドを使用して決定できます。 スケールで距離を決定する場合は、定規を使用して、ある極値から別の極値までの距離をセンチメートルで測定し、結果の数値にスケールを掛けます。結果はキロメートルで取得されます。

次数グリッドを使用して距離を計算するのは少し難しいです。 国の北から南までの長さを決定するには、極北と南の地点の緯度を調べ、度の差を決定し、結果の数値に111.1 kmを掛けます（各子午線の度は111.1 kmです）。 西から東への領域の範囲を決定するには、最西端と最東端のポイントの経度を知る必要があります。 最東端の両方のポイントが西経であることを忘れないでください。

極値間の距離を度で計算します。 差を計算し、必要な並列を掛けます。 北緯40度（以下、-N）の緯線では、1度は85.4kmに相当します。 北緯50度で。 1度は71.7kmに相当します。 北緯60度。 1度は55.8kmに相当します。 北緯70度。 1度は38.2kmに相当します。

地理の授業では、利用可能なツールを使用して、地図の視覚データを厳密な数字の言語に翻訳する必要がある場合があります。 定義 範囲アフリカ大陸を含むあらゆる地理的特徴は、いくつかの方法で行うことができます。 しかし、それらのどれも100パーセント正しい結果を与えることはありません。 誤差は約100キロメートルになります。

必要になるだろう

• 優れた学術版、定規、電卓の非常に詳細な地図

手順

地理リファレンスを使用します。 百科事典の辞書と特定の地域に関する堅実な出版物には、原則として、特定の地理的オブジェクトの主なパラメータに関する情報が含まれています。 あなたが興味を持っている情報はインターネット上で簡単に見つけることができます。

地図または地球儀を取り、定規または測定コンパスを使用して決定します 範囲センチメートルまたはミリメートル単位のオブジェクト。 この地図の隅をよく見てください。 ほとんどの場合、右下隅に縮尺に関する情報が表示されます（地図の1センチメートルに何キロメートルが収まるか）。 結果の数値に特定のマップ縮尺を掛けます。 結果の図は、目的の図になります。

決定するための最も正確な算術的方法 範囲本土は、子午線と緯線に沿った計算です。 与えられた経度での本土の最北端の緯度を地図から決定します（ アフリカそれは約32°N）であり、同じ経度（約34°S）の最南端です。 結果を合計して数えます 範囲本土の度数は32+ 34 = 66oです。

飛行の最大長

一部の車では、飛行時間の制限が必要になる場合があります。 たとえば、運送会社が電気自動車を使用している場合、これらの車両は排出される前にデポに戻ることが重要です。 このオプションを使用すると、コーディネーターは特定の車両に必要なフライトの長さを設定できます。

「最大飛行距離」オプションがVeeRouteでどのように機能するか

パラメータを設定できます 「飛行の最大長」一般設定またはフォームのいずれか "車".

基本設定で既存の車両の最大飛行距離を設定するには、に移動します。 "設定"タブを選択します "車"リスト内 "一般設定"..。 必要な車両を選択し、その車両の最大飛行距離をアカウントの単位（マイルまたはキロメートル）で設定して、変更を保存します。

図1.一般設定でのフライトの最大長の設定

この設定は、設定を変更するまで、この車両のデフォルトのままになります。

特定の日の車の最大移動距離を設定したり、最大距離の既存の値を編集したりする場合は、車のカードをクリックしてフォームを開きます "車"..。 アカウントの単位（マイルまたはキロメートル）で移動した最大距離に車両を設定し、変更を保存します。

図2.「車」フォームでのフライトの最大長の設定

自動スケジュールの場合、VeeRouteは、開始から終了までに指定された最大距離を超えるフライトを作成しません。 フライトの最大長を超えたために注文をスケジュールできない場合、VeeRouteは注文がスケジュールされていない理由を示します- 「飛行の許容長さを超えました」.

図3.注文がスケジュールされない理由：フライトの許可された長さを超えました

手動計画では、車両の距離が最大ルート距離を超えると、VeeRouteは車両カードとに警告を表示します "しっぽ"フライト：

図4.最大距離を超えたことに関するVeeRouteの警告（カーカード）

図5.フライトの最大長（フライトの「テール」）を超えたことに関するVeeRouteの警告

双方向のオフィス電話を整理する場合 光通信 1つの波長の1つの光ファイバでは、Y字型スプリッタに基づく光差動システムでFOTを使用する必要があります。 また、それぞれに 方向A-Bと B-線形光信号は、波長λ= 1310 nm、または波長λ= 1550nmのいずれかで送信されます。

これらの波長での減衰係数は異なることが知られています。

λ= 1310 nmでは、減衰係数はa = 0.34 dB / kmです。

λ= 1550 nmでは、減衰係数はa = 0.22 dB / kmです。

BOTの最大通信範囲を確保するには、λ= 1550 nmを使用することをお勧めしますが、このオプションを使用すると、BOTのコストが増加します。 したがって、λ= 1310nmの波長で動作するWOTがより普及しています。

VOTを使用した最大通信範囲の計算は、式[8]に従って実行されます。

E-HOTのエネルギーポテンシャル;

α（λ）[dB / km]-減衰係数 光ファイバ;

ℓov[km]-光ファイバーの最大長。

arsは、オプティカルを編成するスキームにおけるオプティカルデタッチャブル接続（OPC）の総減衰量です。 サービス通信;

azap.VOK = 3dB、動作期間（約25〜30年）の光ケーブルの減衰マージン。

Δ-測定値[dB]-測定デバイスの誤差は0.5dBです。

amakro [dB]はFOCのマクロベンディング損失であり、FOCが適切にインストールされている場合は無視できます。

ns（λ）は、ESCでの溶接継手の平均許容減衰です。

ℓページ水 -VOKの建設長さの平均の長さ（4 km）

エネルギーポテンシャルEは次の式で計算されます

E = rpr-rprm。 最小[dB]

ここで、pprは、BOTの出力での線形光信号の伝送レベルです。

rprm。 最小-最小 許容レベルこちらの入り口でのレセプション。

これらの値はで与えられます 技術特性ここ。

最新のVOTでは、ポテンシャルエネルギーの値はE≈50÷60dBmです。

通常、VOTの最大通信範囲は、マウントされたESCで運用サービス通信を編成するときに知る必要があります。

次に、計算では、この場合、4つの取り外し可能な光OPC接続を使用してOPCをESCのODF光配線盤に接続することを考慮する必要があります。ESCの片側に2つのOPCと2つのOPCです。反対側に。

平均OPC減衰は約0.3dBです。 総減衰量ars = 1.2dB。

ESCの溶接継手の平均許容減衰量（λ）は、ESCの溶接継手の基準に従って決定されます。

波長λ= 1.31 µmの場合、値ans（λ）= 0.15 dB、波長λ= 1.55 µmの場合、値ans（λ）= 0.075dB。

例として、卒業証書の作業では、λ= 1310nmの波長でE = 50dBmのエネルギーポテンシャルを持つVOTの最大通信長が計算されました。

値を式に代入すると、波長λ=1.31μmに対して光ファイバーの最大長が得られます。

=、4キロ。

FOTの通信の最大長は、FOCLルートの最大長によって決定されます。これは、光ファイバーの長さよりも短くなります。

ℓtr.≈= .