IEEE 802.3: ความเป็นมา

หลักการพื้นฐานและความเป็นมา

มาตรฐาน IEEE 802.3 ออกแบบมาสำหรับระบบเครือข่ายเฉพาะบริเวณแบบ CSMA/CD ต้นกำเนิดของมาตรฐานนี้มาจากระบบอะโลฮ่า (Aloha) ซึ่งได้รับการเพิ่มขีดความสามารถโดยบริษัทXerox เริ่มมาจากบริษัท Xerox ได้สร้างระบบเครือข่ายเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ 100 เครื่องในบริษัท โดยมีความยาวของเครือข่ายได้ถึง 1 กิโลเมตร และมีอัตราในการส่งข้อมูลถึง 2.94 Mbps ระบบนี้เรียกว่า อีเทอร์เน็ต (Ethernet)

การนำระบบอีเธอร์เน็ตมาใช้งานนั้นประสบผลสำเร็จเป็นอย่างมาก บริษัท Xerox , DEC (Digital Equipment Corporation, Ltd.) และ Intel Corp ได้ร่วมกำหนดมาตรฐานอีเธอร์เน็ตที่ความเร็ว 10 Mbps ซึ่งเป็นพื้นฐานของ 802.3

ข้อแตกต่างที่สำคัญคือ มาตรฐาน IEEE 802.3 ได้กำหนดไว้ สำหรับการสื่อสารแบบ CSMA/CDทำงานที่ความเร็ว 1 ถึง 10 Mbps บนสายสื่อสารชนิดต่างๆ เช่น กำหนดค่าตัวแปรไว้สำหรับสื่อสารที่ความเร็ว 10 Mbps บนสายโคแอกซ์ (Coaxial ) ขนาด 50 โอ์ห์มเท่านั้น ค่าตัวแปรสำหรับตัวเลือกอื่นๆ ได้รับการกำหนดเพิ่มเติมในภายหลัง

IEEE 802.3 Ethernet

สำหรับมาตรฐาน 802.3 จะอธิบายถึง LAN ทั้งหมดที่ใช้หลักการของ CSMA/CD (CarrierSense Multiple Access with Collision Detection) ที่มีอัตราการส่งข้อมูลตั้งแต่ 1 Mbps ถึง 100Mbps และใช้สายส่งชนิดต่างๆ นอกจากนี้มาตรฐาน IEEE 802.3 และอีเทอร์เน็ตยังมีบางส่วนของส่วนหัวของข้อมูล (Header) แตกต่างกันบ้าง (ฟิลด์ความยาวของ IEEE 802.3 ถูกใช้บ่งบอกชนิดของ Packet ในมาตรฐานอีเทอร์เน็ต)

ดังนั้นจะเห็นได้ว่ามาตรฐาน IEEE 802.3 จะอธิบายถึง LAN ที่ใช้วิธีส่งข้อมูลแบบ CSMA/CDส่วนอีเทอร์เน็ตนั้นจะหมายถึงผลิตภัณฑ์ชนิดหนึ่งของแลนแบบ IEEE 802.3

LAN แบบนี้ส่งข้อมูลโดยใช้หลักการคล้ายๆกับการสนทนาระหว่างบุคคลหลายคน หากใครต้องการพูดก็สามารถพูดออกมาได้ในจังหวะที่ไม่มีคนอื่นพูด(เงียบ) แต่ก็อาจเป็นไปได้ที่บุคคล 2 คนจะพูดออกมาพร้อมๆกัน ทำให้เกิดการชนกันของเสียงพูด เมื่อเป็นเช่นนั้นทั้งสองคนจะต้องหยุดพูดทันที แล้วรอจังหวะที่จะพูดใหม่อีกครั้ง ซึ่งหากใครพูดก่อนก็จะสามารถพูดได้ และบุคคลอื่นๆจะต้องฟังอย่างเดียว

วิธีการรับส่งข้อมูลของแลน IEEE 802.3 ซึ่งเป็นแบบ CSMA/CD ก็ทำงานในลักษณะเดียวกัน คือ โหนดใดที่ต้องการส่งข้อมูลลงในสื่อกลางการส่งข้อมูล จะตรวจสอบดูสัญญาณในสื่อกลาง ถ้าหากสื่อกลางในการส่งข้อมูลว่างก็จะทำการส่งข้อมูลได้ทันที แต่หากโหนดตั้งแต่ 2 โหนดขึ้นไปส่งข้อมูลลงไปในสื่อกลางพร้อมๆกัน สัญญาณข้อมูลจะเกิดการชนกันขึ้น ทุกๆสถานีจะต้องหยุดการส่งข้อมูลแล้วรอเวลา ซึ่งช่วงเวลาของการรอแต่ละครั้งจะทำการสุ่มขึ้นมา (Random Time) หลังจากหมดเวลารอแล้วก็จะทำการตรวจสอบสัญญาณในสื่อกลางเพื่อส่งข้อมูลลงไปใหม่อีก

เมื่อเกิดการชนกันของสัญญาณข้อมูลแล้ว เวลาจะถูกแบ่งออกเป็นช่องๆ (slots) แต่ละช่องมีช่วงเวลา 51.2 ไมโครวินาที (นั่นคือเวลาสถานีที่ส่งข้อมูลรู้ว่าเกิดการชนกันของข้อมูลหรือไม่ สำหรับความยาวของแลน 2,500 เมตร อัตราการส่งข้อมูล 10 Mbps) หลังจากการชนกันครั้งแรก แต่ละสถานีจะสร้างตัวเลขสุ่ม (Random) ที่มีค่า 0 หรือ 1 (เลขสุ่ม 2^1 ค่า)

สถานีที่ได้ค่า 0 จะส่งข้อมูลออกไปในช่องเวลา 0 และสถานีที่ได้ค่า 1 จะส่งข้อมูลในช่องเวลาที่ 1 หากสองสถานีได้ค่าเลขสุ่มเดียวกันและส่งข้อมูลภายในช่องเวลาเดียวกัน จะเกิดการชนกันอีกครั้ง

หลังจากการชนกันครั้งที่ 2 แต่ละสถานีจะสร้างตัวเลขสุ่มที่มีค่า 0,1,2, หรือ 3 (นั่นคือเลขสุ่ม 2^2 ค่า) แล้วส่งข้อมูลภายในช่องเวลาของตนเอง หากชนกันอีกก็จะสร้างเลขสุ่มจำนวน 2^3 ค่า กล่าวคือหลังจากการชนกัน i ครั้ง แต่ละสถานีก็จะมีการสร้างเลขสุ่มตั้งแต่ค่า 0 ถึง 2^i-1 ค่า และสถานีก็จะส่งข้อมูลภายในช่องเวลาของตนเอง กระบวนการในการแก้ไขการชนกันของข้อมูลแบบนี้เรียกว่าBinary Exponential Back off ซึ่งจะเห็นได้ว่ากระบวนการนี้ทำให้โอกาสในการที่จะเกิดการชนกันของข้อมูลมีน้อยลง เมื่อจำนวนครั้งของการชนกันของข้อมูลมากขึ้น

หลักการพื้นฐานและความเป็นมา

IEEE แบ่ง IEEE 802.3 เป็น 2 กลุ่มคือ baseband และ broadband พิจารณาจากลักษณะของสัญญาณไฟฟ้าที่ส่งลงไปในสาย

Baseband ใช้สัญญาณแบบ digital สำหรับสื่อสารในสาย มี 5 มาตรฐานคือ 10Base5, 10Base2, 10Base-T, 1Base5 และ 100Base-T

Broadband ใช้สัญญาณแบบ analog สำหรับสื่อสารในสาย มีมาตรฐานเดียวคือ 10Broad36