KM_LV1_2013

Komunikacijske mreže – LV1 – Fizički sloj (2013) 1

ELEKTROTEHNIČKI FAKULTET OSIJEK Zavod za komunikacije

KOMUNIKACIJSKE MREŽE

Laboratorijske vježbe

Prezime i ime studenta, broj indeksa: (popunjava student)

Datum: Pregledano: (popunjava asistent)

Vježba 1: Fizički sloj RS-232 i Ethernet

UVOD

Računala se fizički povezuju na prijenosni sustav preko komunikacijskog sučelja, dok fizički sloj

opisuje to sučelje. Fizički sloj zadužen je za prijenos podataka, bit po bit, preko fizičkog medija. To znači

da na ovom sloju ne postoje jedinice podataka, niti zaglavlja. Za svaki fizički medij koristi se različita

modulacija koja osigurava optimalni prijenos podataka. Kod bakrenih parica bitove se prenosi kao

promjene naponskih razina, a kod optičkih medija prenose se nizovi svjetlosnih impulsa (ima

svjetla/nema svjetla). Protokoli na ovome sloju ne detektiraju i ne korigiraju pogreške, nego je to

ostavljeno protokolima viših slojeva.

Standardi definirani na fizičkom sloju opisuju električne i funkcionalne karakteristike signala, te

mehanička svojstva sučelja. Standardi koji definiraju karakteristike signala dijele se na one koji se odnose

na prijenos signala analognim linijama (modulacije: FSK, DPSK, QAM), digitalnim linijama (ISDN

specifikacije, ADSL, RS-232) te lokalnim mrežama (serija IEEE standarda 802). Korišteni standard

definira mehanička svojstva sučelja, vrste i oblik konektora, te raspored signala po kontaktima. Jedan od

najpoznatijih i najjednostavnijih metoda komunikacije između dva uređaja predstavlja serijsko asinkrono

UART ( Universal Asynchronous Receiver and Transmitter) sučelje, koje je međusobno povezano RS-

232 standardom na fizičkom sloju. Standard RS-232 definira naponske razine od -15V do -3V kao

područje logičke jedinice a razine od +3V do +15V kao područje logičke nule. Izgled naponskih razina

prikazan je na Slici 1a) dok je na Slici 1b) prikazan izgled fizičkog konektora DB9 definiranoga za

standard RS-232

a)naponske razine b) konektor

Slika 1. Naponske razine i izgled konektora RS-232 standarda

UART komunikacija definira brzine prijenosa u baud-ima, gdje je jedan baud recipročna

vrijednost perioda signalizacije (trajanja najkraćeg impulsa). Najčešće korištene brzine UART i RS-232

komunikacije se kreću od 1200 baud do 115200 baud (efektivne brzine prijenosa podataka od 0.1 KB/s

do 10.2 KB/s) a broj bitova od 5 do 8 bita.


Lokalna mreža (LAN, Local Area Network) međusobno povezuje različite krajnje uređaje (DTE,

Data Terminal Equipment) unutar ograničenog prostora. Za krajnji uređaj (a to može biti osobno

računalo, prijenosno računalo, radna stanica i sl.) obično se koristi naziv stanica. Lokalna mreža obično je

u vlasništvu jedne organizacije i uglavnom se nalazi smještena unutar jedne zgrade ili unutar bliske

skupine zgrada. Krajnji uređaji u lokalnim mrežama mogu komunicirati prilično velikim brzinama

(između 100 Mbit/s i 1 Gbit/s), a njihov broj ograničen je na nekoliko desetaka do nekoliko stotina.

Prve inačice lokalnih mreža (koje su se počele pojavljivati početkom osamdesetih godina XX.

stoljeća) krajnje uređaje povezivale su pomoću tzv. dijeljenog medija (shared media). Sredinom

devedesetih u lokalne mreže su se počeli učestalo uvoditi LAN komutatori (switch). To je dovelo do

toga da u današnjim lokalnim mrežama imamo koegzistenciju topologije dijeljenog medija i komutirane

topologije. Kod lokalnih mreža s dijeljenim medijem informacije se prenose na načelu razašiljanja

(broadcasting). Pod načelom razašiljanja podrazumijeva se slanje podatkovnih jedinica svim krajnjim

uređajima unutar mreže. To znači da protokolnu podatkovnu jedinicu (PDU, Protocol Data Unit) koju

šalje jedna stanica primaju sve ostale stanice u lokalnoj mreži.

Vezu između dva računala moguće je ostvariti izravno (npr. pomoću kabela) dok je prilikom

međusobnog povezivanja više računala nužno koristiti i neki dodatni mrežni uređaj koji će predstavljati

središnju razdjelnu točku na mreži i služit će za distribuciju podataka mrežom. U manjim lokalnim

mrežama u tu svrhu može se koristiti uređaj koji se naziva koncentrator (hub) ili uređaj pod nazivom

preklopnik (switch).

Preklopnik (switch) je uređaj koji ima više ulaza/izlaza na koje se spajaju računala (hosts) koji se

međusobno povezuju prema potrebi. Osnovna zadaća preklopnika je prihvatiti mrežne pakete koji pristižu

na ulaz i proslijediti ih na odgovarajući izlaz kako bi stigli do svog odredišta. Osnovni problem s kojim se

preklopnik mora suočiti jest ograničena propusnost njegovih izlaza. Može se dogoditi da paketi koje je

potrebno proslijediti na neki izlaz do preklopnika dolaze brzinom većom od propusne moći tog izlaza. U

tom slučaju preklopnik redom pohranjuje pakete u privremeni međuspremnik (buffer) te ih na izlaz

prosljeđuje čim to bude moguće. Međutim, ukoliko ovakva situacija potraje predugo može se dogoditi da

se privremeni spremnik u potpunosti napuni. U tom slučaju će preklopnik početi sa odbacivanjem novo

pristiglih paketa.

Druga vrsta uređaja koji se može koristiti za povezivanje računala u lokalnu mrežu je koncentrator

(hub). Za razliku od preklopnika koji dolazeće pakete prosljeđuje na jedan ili više izlaza ovisno o

odredišnoj adresi paketa, koncentrator (hub) svaki pristigli paket (paket koji pristigne na bilo koji od

ulaza) prosljeđuje na sve svoje izlaze, neovisno o odredišnoj adresi paketa.

PRIPREMA ZA VJEŽBU

o Proučiti RS-232 standard za komunikaciju te na koji način se uređaji mogu povezivati

spomenutim standardom? Za čega se koristi null modem kabel?

o Iz uvodnog dijela i dodatnih materijala proučiti osnovne pojmove vezane za Ethernet mreže, s

naglaskom na CSMA/CD metodu pristupa dijeljenom mediju, te osnovne pojmove vezane za

komutirane lokalne mreže i preklopne uređaje koji se u njima koriste (preklopnik – switch i

koncentrator – hub)

o Iz Priloga A proučiti način rada sa aplikacijom OPNET IT Guru (Academic Edition)


1) Praktična vježba – RS-232 i ETHERNET

U ovoj vježbi biti će prikazani principi povezivanja računala na fizičkoj razini koristeći nekoliko

tehnologija.

RS-232 standard za serijsko sučelje

Zadatak 1. Prvi i najjednostavniji standard komunikacije između dva uređaja predstavlja serijsko

asinkrono sučelje - UART (Universal Asyncronous Reciever i Transmitter), koje je međusobno povezano

RS-232 standardom na fizikalnom sloju. U vježbi je potrebno pratiti slijedeće korake:

1. sa null modem kabelom potrebno je povezati dva susjedna računala putem RS-232 serijskog

sučelja;

2. na oba računala potrebno je otvoriti serijski terminal te u postavkama odabrati serijski port

COM1, brzinu prijenosa 9600 baud i potvrdite sa OK (Slika 2.);

Slika 2. Izgled prozora serijskog terminala i konfiguracije

3. u prostor za slanje podataka potrebno je upisati proizvoljni tekst i pritisnuti tipku Enter.

Prokomentirajte što se događa kad jedno računalo pošalje podatak, a kada drugo računalo pošalje

podatak?

Zadatak 1.1. Na jednom računalu promijenite postavke tako da unesete brzinu prijenosa 19200

baud. Ponovo otvorite sučelje, upišite proizvoljni tekst i pritisnite tipku Enter. Objasnite što se dogodilo i

koji je podatak drugo računalo primilo?


Zadatak 2. Spojite digitalni osciloskop na izlaz serijskog sučelja te sijedite korake:

1. Osciloskop postavite na postavke: vremensku on na 200 µS/div i naponsku os 10V/div;

2. odabrati opciju SINGLE SEQ (ova opcija počinje snimati podatke na prvu promjenu signala);

3. postaviti postavke serijskog porta na brzinu od 9600 te ugasiti dodatne simbole koji

označavaju kraj lijine (Slika 3.)

Slika 3. Izgled prozora konfiguracije serijskog porta

4. iz serijskog terminala poslati jedan simbol abecede (prvo slovo osobnog imena);

5. precrtati sliku sa osciloskopa i na temelju Slike 1 odrediti vrijednost pojedinog bita i dekadsku

vrijednost bajta;

6. ponoviti korake 4 i 5 prvo slovo Vašeg prezimena.

7. Odrediti binarnu reprezentaciju broja te dobivenu binarnu vrijednost pretvorite u dekadsku

vrijednost.

Binarna vrijenost: _ _ _ _ _ _ _ _ Binarna vrijenost: _ _ _ _ _ _ _ _

Dekadska vrijednost: ______ Dekadska vrijednost: ______

Što zapažate da je karakteristično za serijsko sučelje i RS-232 naponske razine? Koji se mogu

pojaviti problemi u ovoj komunikaciji?


ETHERNET sučelje i LAN

Zadatak 3. Spojite dva računala koristeći crossover kabel na slijedeći način. U prvom koraku, od

ponuđenih kabela odaberite onaj koji je spojen u crossover spoj, analizirajući boje vodiča na oba

konektora kabela (Slika 4.)

Slika 4. Crossover spoj Ethernet kabla

Objasnite zašto je potrebno koristiti crossover kabel pri spajanju dva računala bez preklopnika?

Što bi se dogodilo ako biste spojili računalo sa standardnim (patch) kabelom? Isprobajte!

Nakon spajanja računala ispravnim LAN kabelom uspostavite dijeljenje datoteka između dva

računala a slijedeći način:

U MS Windows-u otvorite Control panel System i saznajte ime računala (najčešće PCxx)

Otvorite poketanje aplikacija na Start Run i upišite ime odredišnog računala koje ste spojili

putem LAN mreže (npr: \\PC01)

Objasnite što se događa pri pokušaju komunikacije sa odredišnim računalom?


Kako bi se uspostavila lokalna mreža i dijeljenje podataka potrebno je mrežu konfigurirati u

Control Panel Network Setup Wizard slijedećim koracima:

1. Na prvom i drugom ekranu odabrati Next, na trećem ekranu odabrati drugu opciju i odabrati

Next (Slika 5);

Slika 5. Postupak konfiguracije mrežnog mreže

2. na četvrtom i petom ekranu unijeti opis računala i odabrati Next (Slika 5);

Slika 5. Postupak konfiguracije mrežnog mreže (2)

3. na šestom ekranu odabrati opciju Turn no file and printer sharing i odabrati Next;

4. na posljednjem ekranu odabrati zadnju opciju i završiti proces (Slika 6).

Slika 6. Postupak konfiguracije mrežnog mreže (3)


Ponoviti Start Run i upišite ime odredišnog računala koje ste spojili putem LAN mreže

(npr:\\PC01) i na odredišno računalo kopirati datoteku (D:\Student\xxxxxx.avi). Prepišite brzinu prijenosa

podataka te usporedite sa brzinom Ethernet fizičkog sučelja (napomena MB/s pretvoriti u Mbit/s).

Zadatak 4. Spojiti četiri računala u jednom redu na preklopnik koristeći standardne (patch)

kabele. Pričekati dok računalo ne izvrši konekciju te ponovo pokušati slanje podataka iz prošlog zadatka s

tim da računalo 1 šalje podatke računalu 2, a računalo 3 šalje podatke računalu 4. Komentirajte što se

događa sa brzinom prijenosa u usporedbi sa prošlim zadatkom.

Na isti način, uspostaviti slanje podataka, ali u ovom slučaju od računala 1,2 i 3 prema računalu 4.

Slanje podataka pokrenuti istovremeno. Objasnite što se u ovom slučaju događa sa brzinom prijenosa?


ZAKLJUČAK

U predviđeni prostor upisati vlastite zaključke, zapažanja i komentare.

Documents

KM_LV1_2013