Podręcznik

Ethernet jest technologią skupiającą budowę lokalnych sieci komputerowych (LAN). Bazuje ona na idei węzłów nadawczo odbiorczych podłączonych do wspólnej magistrali komunikacyjne. Każdy z węzłów posiada niepowtarzalny identyfikator – adres MAC. Wymiana informacji odbywa się za pośrednictwem dedykowanych ramek danych. Ethernet został opracowany w 1976 roku przez Roberta Metcalfe’a. Od tego czasu znacznie ewoluował i zyskiwał na popularności i dziś każdy komputer wyposażony jest w co najmniej jedną kartę umożliwiającą współpracę z siecią Ethernet. Interfejs ten jest również bardzo często stosowany w systemach pomiarowych. Do zalet tego standardu należą: wymieniona już popularność, dostępność, niski koszt przesyłania danych, współpraca z sieciami rozległymi typu WAN (co daje możliwość tworzenia bardzo rozległych systemów pomiarowych), wysoka przepustowość 10Gb/s.

Dane w sieci przekazywane są w ramce której struktura przedstawiona jest na rys. 6.7. W preambule nadawany jest 7 bajtowy ciąg  „10101010101010101010101010101010101010101010101010101010”. Daje to możliwość szybkiej synchronizacji odbiorników. Znacznik początkowy ramki SFD ang. start frame delimiter jest sekwencją 8 bitową 10101011. Następnie znajduje się 6 bajtowy adres MAC odbiorcy i 6 bajtowy adres MAC nadawcy, następnie określany jest typ ramki (2 bajty) w który zapisana jest informacja o rozmiarze ramki lub protokole. Kolejnym blokiem są dane, których rozmiar może wahać się od 46 do 1500 bajtów. Bloki danych mniejsze niż 46 bajtów uzupełniane są zerami. Na końcu przesłana jest 4 bajtowa suma kontrolna pozwalająca na sprawdzenie poprawności danych.

 

Rys. 6.7 Struktura ramki danych w sieci Ethernet

 

Tylko jedna stacja w danej chwili czasu może nadawać sygnał w przypadku gdy sygnał jednocześnie zostanie nadany przez dwie stacje wystąpi kolizja. Wtedy stacje powinny wstrzymać nadawanie i przystąpić do retransmisji za „pewien czas”. Obsługa kolizji oraz wykrywanie fali nośne odbywa się za pomocą protokołu CSMA/CD (ang. carrier sense with multiple access/collision detection).

Najczęściej wykorzystywanym protokołem transmisji danych, jest zestawienie dwóch protokołów TCP/IP (transmission control protocol/Internet protocol). TCP zarządza komunikacją miedzy komputerami, natomiast IP zazimuje się fragmentacją i scaleniem pakietów oraz rozsyłaniem ich do odpowiednich sieci.

Najbardziej popularnym złączem Ethernetowym jest RJ-45 przedstawione na rys. 6.8.

 

Rys. 6.8 Złącze RJ-45

 

Do złącza RJ-45 stosuje się najczęściej kabel nieekranowany kategorii 5 (UTP5). Na rys. 6.9 przedstawiony jest sposób usytuowania kabli w złączu RJ-45.

 

Rys. 6.9 Ułożenie kabli w złączu RJ-45

 

Przykład zestawienia kanału komunikacyjnego za pośrednictwem sieci LAN

 

Rys. 6.10 Podłączenie oscyloskopu z wykorzystaniem sieci LAN

 

Aby skonfigurować połączenie LAN należy najpierw przypisać do oscyloskopu odpowiedni adres IP (rys. 6.11).

 

Rys. 6.11 Przypisanie do oscyloskopu adresu IP

 

Następnie oprogramowanie narzędziowe zainstalowane na komputerze musi znaleźć staloskop w sieci komputerowej (rys. 6.12). Po kliknięciu przycisku OK połączenie jest ustanowione.

Rys. 6.12 Zidentyfikowanie oscyloskopu w sieci LAN

 

Oscyloskop Rigol DS2302A komunikuje się w protokole SCIPI. Możemy więc dowolnie nim sterować korzystając z tego protokołu. Wysłanie polecenia  spowoduje przesłanie identyfikatora oscyloskopu (rys. 6.13).

 

Rys. 6.13 Odpowiedź oscyloskopu na komendę *IDN?

 

Co więcej można korzystać z dedykowanej aplikacji, która powiela prawie wszystkie funkcjonalności oscyloskopu na interfejsie komputerowym. W ten sposób oscyloskop może być bardzo wygodnie zdalnie obsługiwany poprzez sieć LAN. Porównanie panelu czołowego oscyloskopu i odpowiadającego mu interfejsu komputerowego jest przedstawione na rys. 6.14 i 6.15.

 

Rys. 6.14 Panel przedni oscyloskopu

 

Rys. 6.15 Interfejs komputerowy odpowiadający przedniemu panelowi oscyloskopu