Микроволновый канал позволяет передавать информацию на расстояния до 15—20 км (при обеспечении прямой видимости). Здесь скорости достигают 20 Гбит/с.
Быстродействующим, надежным и эффективным при больших потоках данных является световодный канал, в котором в качестве физической среды используется сверхпрозрачное стекловолокно. Простейший световод состоит из кварцевой сердцевины диаметром 50—70 мкм, окруженной тонкой пленкой из стекла со значительно меньшим коэффициентом преломления, чем сердцевина. Это позволяет отражать световые волны внутрь стеклянного волокна, не выпуская их наружу. Нередко кварцевая сердцевина световода покрывается пластмассой. Такие световоды дешевле, на менее надежны в работе. В отличие от них стеклянные волокна не подвержены влиянию влаги и температуры, не стареют.
Пропускная способность световодного канала очень высока. Ее теоретический предел определяется десятками триллионов бит в секунду, а практически достигнутая скорость уже равна 2,41 Гбит/с [123]. Излучение света в этом канале осуществляется микролазером либо светоизлучающим диодом. Прием света обеспечивается полупроводниковым фотодиодом.
Преимуществами световодного канала являются надежность, отсутствие взаимных помех в пучке световодов, невосприимчивость к помехам мощных энергетических систем и сетей электросвязи. Световоды имеют малый размер, небольшую массу и хорошо защищены от несанкционированного доступа. Вместе с тем внедрение световодных каналов сдерживается серийным производством сверхпрозрачных стеклянных и кварцевых волокон.
Рис. 3. Одноузловая коммуникационная подсеть
Одноузловая коммуникационная подсеть состоит (рис.3) из одной коммуникационной системы (заштрихованный кружок) и группы абонентских каналов, каждый из которых соединяет абонентскую систему с коммуникационной. Этим и определяется название подсети. Каждый канал заканчивается аппаратурой передачи данных, к которой с наружной части подсети подключаются абонентские системы (пунктирные прямоугольники А—Д). Точки подключения абонентских систем к аппаратуре передачи данных, определяют интерфейс коммуникационной подсети. Естественно, что одноузловая подсеть может иметь только одну форму звездообразную.
Логическая структура одноузловой коммуникационной подсети, соответствующая схемам, представленным на рис.4.
Рис. 4. Логическая структура одноузловой подсети
Она состоит из коммуникационной системы и пяти (А—Д) групп двухточечных физических соединений. Каждая группа соединений (как и на рис. 3.3) заканчивается аппаратурой передачи данных, изображенной здесь полукругом. Группа физических соединений с парой аппаратур передачи данных, расположенных по концам соединений, представляет канал. В точках интерфейса подсети к ней могут подключаться абонентские системы(А-Д).
Коммуникационная система выполняет протоколы всех семи уровней области взаимодействия открытых систем. Однако при основном управлении, связанном с передачей информации между абонентскими системами, используются протоколы только трех нижних уровней: сетевого, канального и физического. Что же касается административного управления подсетью, то здесь используются протоколы всех семи уровней.
Функции сетевого (3), канального (2) и физического (1) уровней в" коммуникационной системе непосредственно связаны с каналами. Над тремя уровнями находится общий для всех них сетевой процесс. Этот процесс обеспечивает маршрутизацию информации: и выполняет функции соединения каналов для передачи по ним пакетов.
Современная коммуникационная система, как правило, состоит из группы практически одинаковых микропроцессорных блоков; (рис.5). Один из них специализируется на выполнении административных функций (сбор статистики, диагностика системы, выдача отчетов о работе). Остальные блоки 1—D выполняют функции, связанные с маршрутизацией и коммутацией информации. Число коммуникационных блоков зависит от размеров создаваемой коммуникационной подсети. В случае необходимости, при увеличении размеров подсети, в коммуникационную систему добавляется необходимое число коммуникационных блоков.
Рис. 5. Структура коммуникационной сиситемы
Блоки коммуникационной системы соединяются одной либо, для надежности, двумя общими шинами. Интересна идея использования здесь не многопроводной шины, а одного коаксиального кабеля. Она связана с тем, что шина является сложным образованием, управляющим обменом информацией между микропроцессорами. И выход ее из строя приводит к серьезным последствиям. Что же касается коаксиального кабеля, то он является пассивным высоконадежным элементом.
Операторское управление (передача команд, загрузка и перегрузка программ, диагностика и т. д.) коммуникационной системой может осуществляться там же, где система расположена. Для этого административный блок имеет (рис. 3.5) дисплей и печатающее устройство. Вместе с тем административное управление коммуникационной системой может осуществляться и из другого удобного для этого места. Тогда дисплей и печатающее устройство оказываются ненужными, а операторское управление системой осуществляется дистанционно.
Пример мультимикропроцессорной коммуникационной системы показан на рис. 6. Она состоит из одинаковых микропроцессоров, подключенных к двум кольцевым шинам. Структура такой системы включает до 64 микропроцессоров. Из них два — административных (типа А) и 62 микропроцессора — коммуникационных (типа К). Каждый из микропроцессоров работает с оперативной памятью от 64 до 256 Кбайт и набором контроллеров.
Процессоры типа А имеют контроллеры, обеспечивающие подключение к каждому из них одного либо двух гибких дисков. В основном управлении диски не участвуют. С них осуществляется загрузка программ и на них собирается статистика работы комму-шикационной системы.
Рис. 6. Коммуникационная система с кольцевыми шинами.
В отличие от процессоров типа А процессоры типа К подключены к контроллерам взаимодействия с каналами. Кроме того, процессоры различных типов имеют, естественно, разное программное обеспечение.
Микропроцессоры типа А (основной и резервный) необходимы для административного управления коммуникационной системой. При выполнении этих функций они взаимодействуют с оператором управления коммуникационной подсетью.
Микропроцессоры типа К управляют каналами и обеспечивают маршрутизацию пакетов. Каждый процессор в зависимости от скорости передачи данных может взаимодействовать с числом каналов, достигающим 16. При этом скорость передачи по двум каналам равна 64000 бит/с, а при передаче по 16 каналам она уменьшается до 50 бит/с. Микропроцессоры типа К выполняют функции,, определяемые протоколами трех уровней: сетевого, канального и физического.
Все микропроцессоры взаимодействуют с основной и резервной кольцевыми шинами. Для небольших коммуникационных систем используются простые, но относительно медленные шины, каждая из которых передает информацию со скоростью 100 Кбит/с. В больших коммуникационных системах применяются высокоскоростные шины, быстродействие которых равно 8 Мбит/с.
Первой звездообразной подсетью, которая стала широко использоваться в различных организациях, является учрежденческая телефонная сеть. Она состоит из автоматической телефонной станции (АТС), связанной абонентскими каналами с телефонными аппаратами.
С точки зрения способа управления коммутацией и формы коммутируемых сигналов АТС прошла три этапа развития На первом из них в АТС использовались механические устройства. Но на втором этапе они были заменены микропроцессорами, Это повысило надежность и быстродействие АТС, позволило добавить новые виды телефонного сервиса: переадресация телефонных аппаратов, повторные вызовы, передача сигналов в обусловленное время и т. д. Однако в основном сеть оставалась прежней и обеспечивала передачу аналоговой информации.
Недостатки. Достоинства:
Одноузловая коммуникационная подсеть имеет ряд преимуществ, отличающих ее от других типов подсетей. Главными из них являются:
- низкая стоимость включения абонентских систем в сеть,
- возможность использования имеющихся каналов и каналообразующих компонентов учрежденческих АТС,
- применение типовых коммуникационных систем,
- возможность одновременной передачи данных и речи,
- использование простой физической среды
- скрученных пар
проводов.
Наряду с этим одноузловая подсеть обладает и определенными недостатками. Основным из них является наличие уязвимой (в смысле надежности) точки — узла. Это приводит к тому, что все компоненты узла должны иметь необходимый резерв, а диагностические программы
- быстро находить неисправности и подключать резервные компоненты. Кроме того, недостатками одноузловой подсети являются:
- ограниченные скорости передачи данных,
- большая суммарная длина каналов.
Многоузловая коммуникационная подсеть (рис. 7) в отличие от одноузловой (рис. 3) имеет несколько коммуникационных систем. Поэтому кроме абонентских каналов здесь необходимы магистральные каналы, связывающие между собой коммуникационные системы. Характер взаимодействия этих систем по магистральным каналам определяется внутренним интерфейсом коммуникационной подсети. Многоузловая подсеть может (рис.2) иметь различную топологию. Так, на рис.7. показана кольцевая форма многоузловой подсети. Кроме того, многоузловая подсеть может (рис. 8) быть ячеистой. Эта форма чаще всего применяется в тех случаях, когда удобно или выгодно использовать простые необслуживаемые типы коммуникационных систем, каждая из которых коммутирует небольшое число каналов.
Рис. 7. Кольцевая многоузловая коммуникационная подсеть. Рис. 8. Ячеистая топология
Пример логической структуры многоузловой коммуникационной подсети, соответствующей схеме на рис. 7, показан на рис. 9. Каждая из коммуникационных систем при основном управлении организует три уровня протоколов: сетевой, канальный и физический.
В отличие от одноузловой подсети здесь (рис 1) используется два вида каналов: магистральные (8—10) и абонентские (1—7). Поэтому стандарты на сопряжение с каналом
(1, 1') управление каналами (2, 2') и передачу блоков данных могут быть различными. Для унификации оборудования программного обеспечения желательно, чтобы стандарты в многоузловой подсети были теми же, что и в одноузловой. Это позволяет при необходимости
в одноузловую подсеть добавлять вторую и последующие коммуникационные системы, превращая подсеть многоузловую.
Страницы: 1, 2, 3, 4
